Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Состояние вопроса, цели и задачи исследования 10
1.1 Анализ совершенствования системы технического обслуживания и ремонта грузовых вагонов 10
1.1.1 Этапы совершенствования системы технического обслуживания и ремонта грузовых вагонов 10
1.1.2 Состояние проблемы обоснования межремонтных нормативов грузовых вагонов 15
1.2 Анализ научно-технической литературы в области надежности и периодичности ремонта изделий разных видов техники 19
1.2.1 Анализ литературы в области надежности технических изделий 19
1.2.2 Общая тенденция развития задач оценки надежности в железнодорожном транспорте 26
1.2.3 Развитие задач оценки надежности и периодичности ремонта в вагонном и локомотивном хозяйствах 30
Выводы по первой главе 43
ГЛАВА 2. Анализ системы «вагон - эксплуатационная среда» 44
2.1 Общая характеристика системы 44
2.2 Анализ вагонной конструкции как объекта надежности 46
2.3 Анализ вагонной конструкции как объекта безопасности 51
2.4 Анализ эксплуатационной среды и ее влияния на надежность вагонов...59
Выводы по второй главе 73
ГЛАВА 3. Методы обоснования межремонтных нормативов грузовых вагонов 74
3.1 Принятая терминология 74
3.2 Применяемые показатели з
3.3 Метод расчета показателя «вероятность безотказной работы» и определения необходимого объема испытаний на его основе 79
3.4 Метод обоснования межремонтных нормативов вагона по показателю «вероятность безотказной работы» 89
3.5 Метод расчета показателя «гамма - процентная наработка до отказа» и обоснования межремонтных нормативов на его основе 90
3.6 Метод расчета показателя «средняя наработка на отказ» 3.7 Критерий обоснования экономически целесообразных нормативов межремонтной наработки грузовых вагонов 99
3.8 Требования к информационному сопровождению подконтрольной эксплуатации грузовых вагонов 105
3.9 Числовой пример обоснования межремонтных нормативов вагонов 117
Выводы по третьей главе 131
Заключение 133
Список литературы
- Этапы совершенствования системы технического обслуживания и ремонта грузовых вагонов
- Развитие задач оценки надежности и периодичности ремонта в вагонном и локомотивном хозяйствах
- Анализ вагонной конструкции как объекта безопасности
- Метод обоснования межремонтных нормативов вагона по показателю «вероятность безотказной работы»
Введение к работе
Актуальность. Возникновение конкурентной среды в области вагоностроения связано с переходом экономики России на рыночные отношения. В этих условиях наблюдаются повышенные темпы обновления модельного ряда грузовых вагонов. За последнее время общая численность моделей вагонов превысила одну тысячу, а моделей тележек приближается к сорока единицам. При этом вагоны новых моделей различаются между собой конструктивным исполнением, применяемыми в конструкции материалами, а также техническими и технико-экономическими характеристиками (грузоподъемность, масса тары, конструкционная скорость, осевая нагрузка, динамическое воздействие на путь, межремонтные нормативы).
Комитетом Некоммерческого Партнерства «Объединение производителей железнодорожной техники» (НП «ОПЖТ») по координации производителей грузовых вагонов и их компонентов установлены инновационные признаки, определяющие конкурентные преимущества новых моделей грузовых вагонов. В отношении нормативов межремонтной наработки вагонов (межремонтных нормативов) к ним относятся:
- пробег от постройки и капитального ремонта до первого деповского ремонта не менее 500 тыс. км (срок - не менее 4 лет).
- межремонтный пробег между деповскими ремонтами не менее 250 тыс.км (срок – не менее 2 лет).
В настоящее время задача научного обоснования указанных межремонтных нормативов обладает первостепенной значимостью. Под межремонтными нормативами понимаются календарный срок эксплуатации вагонов и пробег в межремонтном периоде, заявленные производителем в конструкторской документации на вагоны.
В условиях рыночных отношений резко возрастает необходимость объективной оценки соответствия межремонтных нормативов требованиям надежной и безопасной эксплуатации вагонов с учетом экономической эффективности. С этой целью необходимо руководствоваться единым методологическим подходом при обосновании межремонтных нормативов для любых вновь создаваемых моделей грузовых вагонов, не имеющих аналогов в отношении новизны конструктивного исполнения и применяемых материалов конструкции. Данный подход должен выступать в качестве универсального механизма, обеспечивающего эффективное внедрение новых вагонов на сети железных дорог в условиях интенсивного обновления их модельного ряда.
Объект исследования: система технического обслуживания и ремонта грузовых вагонов.
Предмет исследования: нормативы межремонтной наработки грузовых вагонов в системе технического обслуживания и ремонта.
Цель диссертационной работы: разработка комплекса взаимосвязанных методов для расчетного обоснования рациональных нормативов межремонтной наработки грузовых вагонов с учетом обеспечения их надежной и безопасной эксплуатации.
Для достижения цели в работе поставлены и решены следующие задачи:
1. Предложен подход к определению требуемого числа объектов испытаний (вагонов/составных частей). Данный подход является наиболее перспективным на практике для обоснования требуемого числа испытываемых вагонов, опыт эксплуатации которых отсутствует на территории Российской Федерации и всем «пространстве колеи 1520мм», т.к. не требует наличие априорной информации о законе распределения наработки до отказа.
2. Разработан метод расчета показателя «вероятность безотказной работы» и обоснования межремонтных нормативов вагонов на его основе. Действие метода распространяется на их внезапные отказы. Отличительная особенность метода заключается в том, что при сопоставлении нормативного и фактического значений вероятности безотказной работы вагонов существует возможность подбора рациональных значений рисков потребителя и поставщика, что обеспечивает гибкий подход к взаимодействию производителя и владельца вагонов в условиях рыночных отношений при осуществлении купле - продажи вагонной продукции.
3. Разработан метод расчета показателя «гамма - процентная наработка до отказа» и обоснования межремонтных нормативов на его основе. Действие метода распространяется на постепенные отказы вагонов (составных частей) и направлено на определение их остаточного ресурса по результатам контроля технического состояния вагонов, что позволяет прогнозировать величину наработки вагона, по истечению которой его изнашиваемые составные части достигнут предельно допустимого состояния.
4. Предложен метод расчета показателя «средняя наработка на отказ» и определения рациональных величин межремонтных нормативов. Данный метод базируется на информации автоматизированных систем вагонного хозяйства об отцепках вагонов в текущий ремонт и их причинах. Для обоснования рациональных величин межремонтных нормативов применен критерий определения наработки вагона, соответствующей минимуму затрат на его содержание и ремонт (текущий, плановый). В данный критерий автором обоснованно включены только те виды затрат, которые влияют на величину оптимальной наработки вагонов, что позволяет на практике упростить процедуру определения их рациональных межремонтных нормативов.
5. Разработаны требования к функционированию информационных систем вагонного хозяйства в задаче формирования представительной выборки вагонов для сбора объективной информации об изменении их технического состояния в эксплуатации.
Методы исследований и достоверность результатов. Результаты работы базируются на обоснованном применении научных методов. К ним относятся: методы теории надежности, теории вероятностей и математической статистики, теории решения экстремальных задач, вероятностные методы выборочного контроля, статистические методы анализа и планирования экспериментов.
Научную новизну диссертации представляют следующие результаты:
1. Подход к определению требуемого числа объектов испытаний (вагонов/составных частей) на основе биномиального закона распределения числа отказов в выборке ограниченного объема, который:
- обеспечивает меньший объем испытаний при заданной точности и достоверности по сравнению с таблицами достаточно больших чисел;
- не требует наличия априорной информации о виде и параметрах закона распределения наработки до отказа объектов испытаний;
- не зависит от заблаговременного установления числовых значений рисков потребителя и поставщика в отличие от существующего подхода.
2. Подход к установлению числовых значений рисков потребителя и поставщика, позволяющий подбирать их рациональные значения по результатам испытаний в отличие от существующего подхода.
3. Описательная технология и блок-схема алгоритма формирования представительной выборки вагонов на основе информационных систем для сбора объективных сведений об изменении их технического состояния.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Подход к определению требуемого числа объектов испытаний (вагонов/составных частей) на основе биномиального закона распределения, обеспечивающий меньший объем испытаний при заданной точности и достоверности, не требующий информации о виде и параметрах закона распределения и не зависящий от значений рисков потребителя и поставщика.
2. Комплекс взаимосвязанных методов расчета показателей и методов обоснования межремонтных нормативов на их основе, необходимый для оценки надежности, безопасности и экономической эффективности эксплуатации вагонов в межремонтном периоде. В качестве показателей приняты: вероятность безотказной работы за требуемый период времени (пробег), гамма-процентная наработка до отказа и средняя наработка на отказ.
3. Описательная технология и блок-схема алгоритма формирования представительной выборки вагонов на основе информационных систем для сбора объективных сведений об изменении их технического состояния.
Практическая ценность работы заключается в том, что полученные результаты применяются в практической деятельности при проведении обследования технического состояния опытных вагонов модели 12-9853.
Результаты диссертационной работы послужили основой при разработке:
- «Типовой программы по организации и проведению подконтрольной эксплуатации новых моделей грузовых вагонов и их составных частей», утвержденной Президентом НП «ОПЖТ» В.А. Гапановичем согласно решению Комитета по координации производителей грузовых вагонов и их компонентов (Протокол №23 от 04 октября 2013г., г. Харьков);
- «Типовой методики организации и проведения подконтрольной эксплуатации новых моделей грузовых вагонов и их составных частей»;
- «Методических рекомендаций по оценке и нормированию риска возникновения внезапных отказов грузовых вагонов».
Типовая методика, методические рекомендации согласованны Комиссией Совета по железнодорожному транспорту (Протокол №55 и №56, 2013г.).
Акт внедрения приведен в приложении к диссертации.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на 10-й научно-практической конференции «Безопасность движения поездов» (Москва, МИИТ, 2010г.); на конференции ученых ОАО «ВНИИЖТ» (Москва, 2011г.).
Публикации. По результатам исследований опубликовано 8 научных работ в виде статей и докладов. Из них три публикации в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России. Публикации без соавторов - 3.
Диссертация состоит из введения, трех глав с выводами по каждой главе, заключения, списка литературных источников из 123 наименований и двух приложений. Общий объем работы составляет 149 страниц, включая 124 страницы основного текста, 16 рисунков, 8 таблиц, приложения на 3 страницах.
Этапы совершенствования системы технического обслуживания и ремонта грузовых вагонов
При этом в систему были введены элементы дифференциации ремонта по продолжительности эксплуатации вагонов и их типажу.
В 1961г. был осуществлен переход на два вида ремонта - заводской (капитальный) и деповской (ежегодный). Таким образом, вводилась дифференциация периодичности ремонта по роду и конструктивным особенностям вагонов.
Необходимо отметить, что в этот период впервые периодичность ремонта была основана на глубоких научных исследованиях. До этого момента она устанавливалась декретным путем на основании предложений дорог. Научный подход позволил создать периодичность, которая в течение 20 лет не пересматривалась ввиду отсутствия необходимости.
Этап 4 (1981-1990гг.). В этот период применяются новые виды и сроки ремонта. Основой системы ТОР становится капитальный и деповской ремонты.
Принципиальным отличием данной системы ремонта от ранее действовавшей является более глубокая степень дифференциации по конструктивным особенностям вагонов, их типажу, продолжительности эксплуатации, а также восстановление дифференциации ремонта по прочностным характеристикам вагонов.
В 1990г. на сети железных дорог была реализована новая структурная схема плановых видов ремонта, которая также учитывала нормативный срок службы вагонов [15].
Этап 5 (1991-2012гг.). В этот период осуществлен переход на систему ремонта с учетом фактически выполненного объема работ. Таким образом, постановка вагонов в деповской ремонт осуществляется по двум независимым критериям: по календарной продолжительности эксплуатации и пробегу в межремонтном периоде.
Предпосылками к переходу к новой системе ремонта вагонов послужили: 1. Снижение объема перевозок, связанное с тяжелым экономическим положением страны в 90-х годах.
2. Как следствие п. 1, нарушение ритмичности грузоперевозок, а также стабильности уровня интенсивности и экстенсивности использования вагонов во времени в перевозочном процессе.
3. Как следствие п. 2, выявление несовершенства календарной системы ремонта вагонов в новых условиях: вагон мог не участвовать в перевозочном процессе, но по истечению календарного срока должен был направляться в плановый ремонт независимо от технического состояния, что влияло на увеличение затрат на его содержание и ремонт.
4. Достигнутый уровень развития средств вычислительной техники и связи, позволяющий в реальном масштабе времени вести слежение за использованием единичных вагонов в перевозочном процессе [16].
В связи с переходом на новую систему ТОР активизируется работа по обоснованию величин межремонтных нормативов вагонов - пробега и календарной продолжительности эксплуатации в межремонтном периоде. На основе опытной эксплуатации вагонов инвентарного парка для них определяются межремонтные нормативы, числовые значения которых фиксируются в документе «Положение о системе технического обслуживания и ремонта грузовых вагонов, допущенных в обращение на пути общего пользования в международном сообщении» (далее -«Положение о системе ТОР вагонов»).
Этап 6 - современный (с 2012г.). Данный этап начинает свой отсчет с момента утверждения Советом по железнодорожному транспорту государств-участников Содружества (протокол № 57 от 16-17 октября 2012г.) новой редакции «Положения о системе ТОР вагонов», устанавливающей новый порядок назначения параметров системы технического обслуживания и ремонта (межремонтных нормативов) для новых моделей грузовых вагонов. В соответствии с данным документом для вагонов новых моделей, обладающих перспективными техническими и технико-экономическими характеристиками по сравнению с существующими аналогами, межремонтные нормативы устанавливаются в соответствии с техническими условиями производителей данных моделей вагонов.
Тем не менее, межремонтные нормативы новых моделей вагонов требуют практического подтверждения в реальных условиях эксплуатации. С этой целью ОАО «ВНИИЖТ» разработан документ «Типовая методика организации и проведения подконтрольной эксплуатации новых моделей грузовых вагонов и их составных частей», который устанавливает единые требования к организации и проведению подконтрольной эксплуатации, а также к расчету количественных показателей, необходимых для обоснования допустимых величин межремонтных нормативов.
Необходимо отметить, что до 1961г. научный подход к установлению периодичности ремонта грузовых вагонов не применялся. До этого времени параметры системы технического обслуживания и ремонта устанавливались декретным путем на основании предложений управляющих органов железных дорог.
Начиная с 60-х годов XX столетия разработка видов и периодичности производства технического обслуживания и ремонта грузовых вагонов осуществлялась на основе сбора и анализа статистических данных по инвентарному парку вагонов МПС СССР (позже МПС РФ, ОАО «РЖД»), как наиболее представительной совокупности, обеспечивающей получение объективных сведений о фактических условиях использования вагонов в перевозочном процессе и их техническом состоянии.
Развитие задач оценки надежности и периодичности ремонта в вагонном и локомотивном хозяйствах
Надежность вагона (элементов) - это свойство вагона (элементов) выполнять заданные функции в конкретных и нормированных условиях эксплуатации, сохраняя при этом выходные параметры в пределах поля допуска в течение установленного интервала времени или наработки.
Вагон представляет собой сложную техническую систему, состоящую из подсистем (элементов), отличающихся функциональным назначением и условиями эксплуатации. Надежность функционирования отдельных элементов вагона может быть зависимой или независимой от надежности функционирования других элементов. Таким образом, для зависимых с точки зрения надежности элементов в общем случае условия их эксплуатации дополнительно определяются работоспособностью и техническим состоянием других элементов. В этой связи, каждое изменение конструктивного исполнения или принципа действия одной из составных частей вагона неизбежно повлияет на надежность вагона в целом, что необходимо учитывать при его проектировании и планировании испытаний на надежность.
Надлежащее выполнение функций, возложенных на составные части (элементы) вагона, является ключевым моментом в обеспечении надежности вагона в целом. В этой связи, установим элементный состав вагона и функциональное назначение основных его элементов: - базовые несущие элементы конструкции вагона: кузов и рама, предназначенные для передачи поездных усилий в процессе движения, а также для размещения и крепления перевозимых грузов;
1 Понятия, имеющие отношение к надежности, для которых в настоящем разделе не приведены определения, приняты в соответствии с терминологией ГОСТ 27.002 [100] - автотормоз, предназначенный для гашения накопленной в процессе движения механической энергии вагона, а также его удержания на месте, с целью обеспечения безопасности движения; - ударно - тяговые устройства. В качестве данных устройств в настоящее время на грузовых вагонах применяется автосцепное устройство, основной функцией которого является восприятие, передача и смягчение действия растягивающих (тяговых) и сжимающих (ударных) усилий, возникающих во время движения вагона в поезде и при маневрах; - ходовые части, в том числе боковые рамы и надрессорные балки тележки, рессорный комплект, гасители колебаний, буксовые узлы и колесные пары. Ходовые части предназначены для обеспечения безопасного движения вагона по рельсовому пути с необходимой скоростью, плавностью хода и наименьшим сопротивлением движению [101].
Вагон является ремонтируемым изделием. Ремонт грузовых вагонов классифицируется по видам, различающимся объемом ремонтных работ, периодичностью и стратегией проведения. При этом ремонт вагона осуществляется путем восстановления исправного состояния его составных частей, а также путем замены их на новые или заранее отремонтированные составные части.
Вагон может характеризоваться пятью основными состояниями: исправным, работоспособным, неисправным, неработоспособным и предельным.
По наличию внешних признаков приближения изделия (вагона) к неработоспособному состоянию отказы разделяют на внезапные и постепенные. Моменту наступления первых не предшествуют наблюдаемые или контролируемые изменения какого - либо определяющего параметра, по которому можно судить о приближении изделия (вагона) к неработоспособному состоянию [20]. Постепенные отказы наступают в результате плавного изменения параметра, характеризующего работоспособность объекта [84]. Например, износ поверхности колесной пары по кругу катания приводит к его постепенному отказу, когда по истечении некоторого интервала времени или наработки величина данного износа достигнет своего предельного значения, нормированного в технической документации. При этом существует возможность наблюдать постепенное изменение фактической величины износа по мере наработки вагона. Местное истирание поверхности катания колеса - ползун, возникающее при юзе колеса по рельсу приводит к внезапному отказу колесной пары, т.к. является следствием мгновенного действия случайных внешних факторов (резкое торможение, заклинивание колодки или подшипника буксы и т.д.), предугадать появление которых невозможно.
Классифицировать отказы на постепенные и внезапные необходимо, т.к. каждый из этих видов отказов различается физическими процессами, лежащими в основе их возникновения. И, как следствие, данные виды отказов формируют разные законы распределения наработки до отказа и требуют применения различных математических подходов к их учету при решении задач оценки надежности. Кроме того, методы обнаружения и предупреждения внезапных и постепенных отказов в большинстве случаев различны.
Отказы вагонов (элементов) также подразделяются на: - зависимые отказы. Данный тип отказов обусловлен отказами других элементов. Например, заклинивание подшипника буксового узла приводит к нагреву оси колесной пары и, как следствие, к ее «горячему» излому. - независимые отказы (коррозия кузова сверх допустимых значений); - явные отказы. К данному типу отказов приводят неисправности, контроль которых предусмотрен и возможен при обращении вагонов на путях общего пользования в соответствии с эксплуатационной документацией (например, в соответствии с «Инструкцией по техническому обслуживанию вагонов в эксплуатации»). К данным неисправностям относятся: ползун, выщербины на поверхности катания колеса, завышение клиньев, неисправность механизма сцепления и т.д. - скрытые отказы. К данному типу отказов приводят неисправности, контроль которых невозможен в условиях эксплуатации вагона на путях общего пользования по причине ограниченной контролепригодности соответствующих элементов вагона, например, трещина пятника, подпятника, надрессорной балки тележки, тягового хомута, хвостовика автосцепки в невидимой для осмотрщика вагонов зоне и т.д. Отказы вагона являются устойчивыми, т.к. сами в процессе эксплуатации не устраняются. По мере износа колесных пар обычно исчезают только мелкие выкрашивания на поверхности катания, не вызывающие отказа вагона.
Анализ вагонной конструкции как объекта безопасности
В общем случае можно выделить два основных вида отказов вагонов, его составных частей, узлов и деталей, лимитирующих межремонтный период: 1) постепенные отказы, которые подразделяются: а) на отказы, зависимые от выполненной работы вагона; б) на отказы, зависимые от фактора времени; 2) опасные внезапные отказы. Появление данного вида отказов в основном связано с пробегом вагона или произведенной работой, т.к. появление внезапного отказа, как правило, связано с превышением динамического усилия над прочностной характеристикой элемента в процессе движения поезда [109]. При этом вероятность появления внезапного отказа может увеличиваться в зависимости от выполненной работы вагоном из-за накопленных усталостных напряжений, не зависимо от календарной продолжительности его эксплуатации. Иными словами, если вагон не эксплуатируется и стоит на месте, то вероятность появления внезапного отказа, например трещины несущего элемента, пренебрежимо мала по сравнению с вероятностью ее возникновения в процессе движения поезда.
Первый вид отказов (1а) влияет на величину максимально допустимого пробега вагона, по достижению которого необходима постановка вагона в плановый ремонт в связи с исчерпанием остаточного ресурса вагона по пробегу. Для количественной оценки данного вида ресурса может быть применен показатель «гамма - процентная наработка до отказа», в котором наработка представлена в виде километров общего пробега вагона.
Следующий вид отказов (16) влияет на величину максимально допустимой продолжительности эксплуатации вагона, по истечении которой необходима постановка вагона в плановый ремонт в связи с исчерпанием остаточного ресурса вагона по календарной продолжительности эксплуатации. Для количественной оценки данного вида ресурса может быть применен показатель «гамма - процентная наработка до отказа», в котором наработка выражена в виде календарной продолжительности эксплуатации вагона.
Выбор показателя «гамма - процентная наработка до отказа» в случаях (1а) и (16) не случаен. Данный показатель позволяет расчетным способом оценить остаточный ресурс вагона и его составных частей при заданном уровне надежности у (гамма), который влияет как на экономическую эффективность, так и на безопасность эксплуатации вагона в межремонтном периоде. Так, например, в общем случае, чем ниже уровень у, тем большее количество отказов рассматриваемого типа будет реализовываться в течение межремонтного периода, способствуя увеличению внеплановых затрат на ремонт вагонов и уменьшению уровня их безопасной эксплуатации, и наоборот.
Второй вид отказов (2) влияет на величину максимально допустимого пробега вагона с точки зрения обеспечения безопасности движения на заданном уровне. При выработке вагонами данного пробега вероятность возникновения опасного внезапного отказа достигает критического уровня, в связи с этим вагоны должны быть направлены на глубокую диагностику, проводимую в рамках планового ремонта. Для количественной оценки соответствия норматива межремонтного пробега требованиям безопасности может быть применен показатель «вероятность безотказной работы» составных, частей, узлов или деталей вагона. Этот показатель удобен для применения на практике. Кроме того, для данного показателя существуют стандартные планы испытаний [22], а также на его основе существует возможность научного обоснования требуемого количества объектов наблюдения, что представлено в последующих разделах.
Таким образом, для оценки надежности вагонов необходимо все неисправности, свойственные рассматриваемой модели, разделить на группы в зависимости от видов отказов, к которым они приводят. Далее на основе первичной информации о техническом состоянии вагона, получаемой в процессе подконтрольной эксплуатации, необходимо произвести расчеты соответствующих показателей надежности для каждого вида неисправности и оценить надежность вагонов в целом. На основе оценки надежности вагонов и сопоставления ее с заданными требованиями (нормативами) определяются максимально возможные величины их межремонтных нормативов (пробег, календарная продолжительность эксплуатации).
В качестве нормативных значений показателей надежности принимаются их числовые значения, установленные разработчиком в конструкторской документации на новую модель вагонов. В случае, когда в конструкторской документации отсутствуют числовые значения соответствующих показателей надежности, в качестве их нормативных значений устанавливаются среднесетевые значения данных показателей, определенных для вагонов-аналогов в сопоставимых условиях эксплуатации.
Метод обоснования межремонтных нормативов вагона по показателю «вероятность безотказной работы»
Таким образом, дополнительная проверка на единовременное соответствие условиям (7) позволяет из числа вагонов, достигших пороговых значений наработки, выделить те вагоны, показатели работы которых соответствуют заданным требованиям вывода их в периодический осмотр.
В случае, когда для рассматриваемого вагона выполняются дополнительные условия (7), информация о его номере передается в АБД ПВ с целью постановки признака «запрет курсирования».
В общей сложности число переданных в АБД ПВ номеров вагонов для постановки признака «запрет курсирования» не должно превышать заданного числа (п3), указанного в поле 1 таблицы 3.2 исходных данных.
Таким образом, изложенные требования к информационному сопровождению подконтрольной эксплуатации грузовых вагонов направлены на обеспечение своевременного и оперативного вывода вагонов в периодический осмотр, при условии соответствия показателей их эксплуатационной работы заданным критериям. Благодаря этому достигается организованный сбор информации о техническом состоянии испытываемых вагонов в условиях эксплуатации, а анализ и обработка данной информации способствуют формированию достоверных и объективных выводов о соответствии заявленных в конструкторской документации межремонтных нормативов новых моделей грузовых вагонов заданным требованиям их надежной и безопасной эксплуатации.
Приведенные примеры - условны, их целью является показать применимость разработанного подхода к обоснованию межремонтных нормативов новых моделей грузовых вагонов. Пример 1. Определение необходимого числа вагонов подконтрольной партии для проведения испытаний на надежность. Исходные данные: пусть испытываемые четырехосные вагоны характеризуются двумя видами опасных внезапных отказов - трещина боковой рамы (БР) и трещина надрессорной балки (НБ) тележки. Предположим, что на основании статистических данных о техническом состоянии вагонов - аналогов определены среднесетевые уровни вероятности безотказной работы по данным видам неисправностей: 1- Pw ср=03990 - среднесетевой уровень вероятности безотказной работы БР тележки; 2. РЦБ ср=0 995 - среднесетевой уровень вероятности безотказной работы НБ тележки. Решение: На основе формулы (3.3) определим соответственно потребное количество БР и НБ тележки для проведения испытаний на надежность при уровне значимости =0,05: NEP = logp q = log0,99 05 = 2" (шт), NHE = 1%РНБср Я = 1оёо,9950 05 = 598 (ШГП) . В этом случае потребное число вагонов для проведения испытаний на надежность БР и НБ определится с учетом кратности данных элементов на вагоне тБр=4 и тНБ=2 по формуле (3.4):
Таким образом, с учетом условия (3.5) окончательно принимаем необходимое количество вагонов для проведения испытаний на надежность подк rp = 299 вагонов. Фактическое число БР в объеме подконтрольной партии вагонов с учетом формулы (3.6) составит NEp фат = 4 299=1196 шт, фактическое число НБ- ІУ//дфакг=598шт. Пример 2 (продолжение). Определение допустимого межремонтного пробега вагонов по показателю «вероятность безотказной работы» Исходные данные: В результате проведенных испытаний на надежность вагонов в рамках заключительного контроля их технического состояния, выявилось 3 случая появления трещины НБ и 1 случай - трещины БР. Для наглядности примера будем считать, что с достаточной точностью вагонами за период подконтрольной эксплуатации реализованы Решение: а) На основе формулы (3.7) с учетом риска поставщика а=0,05 определим предельно допустимое число отказов БР (k\\m БР) и НБ (кцт цБ) соответственно в ограниченном объеме подконтрольной партии вагонов. Расчеты производились в Microsoft Excel с применением интегральной функции биномиального распределения.
Из рис. 3.7 видно, что заштрихованная площадь фигуры представляет собой фактическую величину риска поставщика оіф и, соответственно, не заштрихованная часть фигуры - вероятность появления не более к отказов БР в ограниченном объеме выборки (Р). Из графика видно, что чем больше риск поставщика (больше заштрихованная площадь фигуры), то тем жестче требования к безопасности новой конструкции вагонов, т.е. предельно допустимое число отказов БР в ограниченном объеме подконтрольной партии вагонов, в этом случае, будет меньше. На рис. 3.8 представлена интегральная кривая функции распределения случайной величины, которая характеризует появление не более к отказов БР в ограниченном объеме выборки.
