Введение к работе
з
Актуальность проблемы. Изложенные в диссертации научно-практические положения и рекомендации способствуют повышению безопасности движения в локомотивном хозяйстве в" рамках реализации Государственной программы по повышению безопасности движения на железнодорожном транспорте Россснйской Федерации на 1993...2000 гг. одним из направлений решения которой является предотврашенне ошибочных действии машинистов локомотивов.
Самый ответственны!! этап деятельности машиниста - торможение и последующий отпуск автотормозов. Именно в этих режимах ведения поезда его ошибки могут привести к проезду запрещающего сигнала светофора или разрыву поезда. А как известно, каждый восьмой проезд оканчивается столкновением іілії крушением с порчей и даже утратой перевозимого груза, подвижного состава, а иногда и гибелью людей.
Рост числа ошибок машинистов в стрессовых и экстремальных ситуациях, ставших сегодня скорее нормой, чем исключением, сел» слслсгвис недостаточного их профессионализма или отсутствия психофизиолоппсской подготовки. Кроме того, в настоящее время на железнодорожном транспорте не в полной мере используется один из важнейших законов транспортного мира - закон опережающего поведения. Недостаточно четко разработаны методики развития у каждого машиниста способности предвидения дальнейшего хода поездки » соответствующей его профессиональной и психологической подготовки.
Поэтому повышение безопасности движения грузового поезда при торможении является актуальной научной проблемой, имеющей важное народнохозяйственное значение. Научно обоснованные и проверенные на практике методы коррекции управляющей деятельности машиниста локомотива позволят в подавляющем большинстве случаев или предотвратить чрезвычайные происшествия, или в значительной мерс снизить тяжесть их последствий.
Цель работы состоит в обосновании и развитии концепции повышения безопасности движения грузового поезда при торможении путем коррекции управляющей деятельности машиниста с учетом результатов исследования продольной динамики поезда; взаимодействие колеса с рельсом и тормозной колодкой; воздействия среды движения и уровня содержания технических средств транспорта на человека и технику; эффективности работы тормозных средств; комплексного анализа ошибрк машинистов и управляющей деятельности операторов других транспортных средств.
В соответствии с целью поставлены следующие основные задачи:
разработать математическую модель, позволяющую определять
продольные динамические силы в поезде с учетом отказов
воздухораспределителей автотормозов, потери энергоемкости
поглощающими аппаратами автосцепок, а также различных алгоритмов управления торможением и отпуском;
теоретически обосновать и экспериментально проверить алгоритмы торможения и отпуска автотормозов, обеспечивающие предотвращение разрывов поездов и снижение времени их задержек на перегоне по неотпуску автотормозов;
разработать предложения по усовершенствованию узлов экипажной части локомотива с целью снижения их отказов в эксплуатации и улучшения трибологических характеристик;
количественно оценить деятельность машиниста при подъезде к запрещающему сигналу;
обосновать метод ускоренного контроля готовности машиниста к рейсу и технические решения по снижению его нервно-эмоционального перенапряжения при ведении поезда и после поездки;
усовершенствовать методику повышения профессионального мастерства специалистов локомотивного хозяйства и машинистов локомотивов по безопасному управлению поездом. Разработать методическое обеспечение учебного процесса вузов, техникумов и дорожных технических школ го безопасности движения в локомотивном хозяйстве.
Объект и предмет исследования. Объектом исследования является управляемый машинистом грузовой поезд в режиме торможения и отпуска автотормозов. Предмет исследования - методы коррекции управляющей деятельности машиниста локомотива с целью снижения ошибок при ведении поезда.
Методика исследования. Методологической и теоретической базой
диссертации являются труды отечественных и зарубежных ученых п области продольной динамики поезда, взаимодействия колеса с рельсом и тормозной колодкой, эффективности работы тормозных средств, управляющей деятельности оператороз транспортных средств, а также статистические данные сети дорог по разрывам поездов и проездам запрещающих сигналов.
При решении поставленных задач использовались методы математической статистики, планирования эксперимента, компьютерного моделирования динамических процессов. Экспериментальные исследования выполнены па лабораторных стендах, технологическом оборудовании локомотиво- и вагоноремонтных предприятий, тормозных станциях РГУПС, ВНИИЖТ и завода "Трансмаш", с опытными поездами (летом на Северо-Кавказской и Приднепровской дорогах, зимой - на Кемеровской и Забайкальской). Кроме того, предложения прошли длительную эксплуатационную проверку на железных дорогах в экстремальных условиях различных регионов России.
Научная новизна. В диссертации с единой методологической позиции разработана н реализована а" конкретных решениях концепция повышения безопасности движения поездов путем коррекции управляющей деятельности машиниста локомотива с учетом влияния режима труда, среды движения и уровня содержания технических средств на человека и технику. Для этого:
разработана математическая модель для определения продольных динамических сил при торможении поезда, учитывающая влияние на его продольную динамику отказов воздухораспределителей, потери
6 энергоемкости поглощающими аппаратами автосцепок, а также различных алгоритмов управления торможением;
установлено влияние времени реакции машиниста на длину остановочного пути, предложена формула для его определения. Дана количественная оценка эффективности управляющей деятельности машиниста при подъезде к запрещающему сигналу, позволяющая более точно установить причину чрезвычайного происшествия;
количественно определено влияние продолжительности непрерывной работы машиниста, времени суток и времени года на частоту его ошибочных действий;
разработаны рациональные алгоритмы торможения и отпуска автотормозов, в несколько раз уменьшающие задержки поездов по неотпуску тормозов, а также снижающие уровень продольных динамических сил в поезде и частоту разрывов поездов;
обоснован метод интегральной оценки работы тормозных средств в движущемся поезде переносным прибором, воспринимающим инфракрасное излучение тормозных колодок и колесных пар;
выявлены пути снижения отказов узлов экипажной части локомотива и предложены, защищенные авторскими свидетельствами на изобретешш, приоритетные конструктивные решения по их совершенствованию;
обоснованы технические требования и конструктивные решения по тренажерам и устройствам для снятия нервно-змоционального перенапряжения у машиниста как при ведении поезда, так и в условиях депо;
предложена методика учета особенностей работы памяти и формирования психологических структур дсятельиосги у машинистов при повышении их квалификации.
Достоверность резульпиипоа подтверждаемся:
сопоставимыми результатами компьютерного моделирования с данными опытов и эксплуатации, учетом метрологических характеристик измерительной аппаратуры при проведении измерений и расчетов;
включением МПС разработанных алгоритмов торможения и отпуска в отраслевую инструкцию по эксплуатации тормозов подвижного состава железных дорог;
использованием результатов исследования линейными предприятиями локомотивного хозяйства железных дорог и в , учебном процессе транспортных вузон, техникумов и дорожных технических школ.
Практическая ценность. Полученные результаты и разработанные
технические решения направлены на повышение безопасности движения поездов и способствуют:
снижению количества разрывов поездов и проездов запрещающих сигналов;
уменьшению повреждаемости подвижного состава и грузов, что особенно важно для взрывоопасных веществ и ядохимикатов;
экономии топливно-энергетических ресурсов при ведении поезда;
повышению надежности работы машиниста в стрессовых и экстремальных ситуациях;
повышению качества и сокращению времени предрейсового контроля готовности машиниста к поездке;
совершенствованию учебного процесса при изучении курса "Безопасность движения на железнодорожном транспорте" и переподготовке специалистов локомотивного хозяйства.
Выносятся па защиту:
концепция повышения безопасности движения грузового поезда при торможении путем коррекции управляющей деятельности машиниста локомотива;
методика определения продольных динамических сил с учетом отказов воздухораспределителей, потери энергоемкости поглощающими аппаратами автосцепок н выполнения различных алгоритмов управления автотормозами;
алгоритмы управления автотормозами поезда, повышающие их управляемость, сокращающие время отпуска и обеспечивающие снижение продольных динамических сил;
методика количественно!'! оценки управляющей деятельности машиниста при подъезде к запрещающему сигналу;
приоритетные технические решения по совершенствованию узлов экипажной части локомотива;
технические решения по снятию у машинистов нервно-эмоциональных перегрузок в процессе ведения поезда и после поездки;
методика и техническое обеспечение ускоренного контроля готовности машиниста к рейсу;
монографии, методические разработки и режимно-информациошше карты главного хода Северо-Кавказской железной дороги с рекомендациями по безопасному управлению поездом.
Реализация результатов. Основные положения диссертации включены в Инструкцию по эксплуатации тормозов подвижного состава железных дорог ЦТ-ЦВ-ЦЛ-ШІИИЖТ / 227, 1994 г; в местные Инструкции и использованы в практике вождения грузовых поездов на дорогах: Северо-Кавказской (приказ S24/H от 22.07.1987 г), Кемеровской (Технология ТР 70/21, утвержденная І ЗЛІ. 1990 г); в локомотивных депо: Лянгасоио (Горьковскоіі железной дороги), Кандалакша (Октябрьской), Карталы (Южно-Уральской), Хабаровск (Дальневосточной) и Чита (Забайкальской)- Частично результаты использованы на других дорогах, а также при написании выпущенных издательством "Транспорт" монографий: "Безопасное управление поездом" (1992 г) и "Машинист и безопасность" (1992 г); при подготовке режимно-информационных карт для Северо-Кавказской дороги: Батайск-Иловайск-Батайск, Батайск-Кавказская-Батайск, Кавказская-Минеральиые Воды-Кавказская, Багайск-Лнхая-Бзтайск; в информационных выпусках ЦНИИТЭИ МПС серии "Локомотиаы и локомотивное хозяйство" № 2-3 в 1992 г - Влияние режима труда и отдыха машиниста на безопасность движения
н № 3 d 1991 г Количественная оценка снижения эффективности управляющей деятельности машиниста локомотива; в анализах Главного управления локомотивного хозяйства Министерства путей сообщения (ЦТ МПС) по безопасности движения; в выпусках "По следам крушений"; при подготовке 14 учебно-методических пособий по повышению безопасности движения поездоп.
Апробация работы. Основные результаты диссертации опубликованы в печаті!, доложены, обсуждены и одобрены на:
научно-техническом совете Главного управления локомотивного хозяйства Министерства путей сообщения (Москва, 1989);
Международных симпозиумах и конферетріях; "Безопасность перевозочных процессов" (Москва, 1995), "Повышение качества подготовки инженеров специальности "Локомотивы" (Самара, І994), "Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта" (Москва, 1994), "Болезни, лечение водителей автотранспорта и дорожно-транспортные происшествия" (Нальчик, 1993), "Автодорожная медицина" (Низкими Новгород. 1991), "Совремешш проблеми на хнгиено-эпндемнологическом осигуряване в транспорта" (Варна, 1989), "Трнболог -5М" (Рыбинск, 1989), "Современные проблемы гигиены и здравоохранешм на железнодорожном транспорте" (Одесса, 1988), "Трибо-85" (Ташкент, 1985);
Всесоюзных и Всероссийских научно-технических конферещиях: "Параметры перспективных транспортных систем России" (Москва, 1994), "Проблемы механики железнодорожного транспорта: Повышение надежности и совершенствование конструкции подвижного состава" (Днепропетровск, J992,1938,1984), "Профессиональным отбор н безопасность деятельности человека" (Ленинград, !995), "Проблемы безопасности движения поездов" (Ташкент, 199 J). "Проблемы развития локомотивостроения" (Луганск, 1990), "Проблемы инженерной психологии" (Ленинград, 1990), "Автоматизация и управление поездов повышенной массы и длишДМосква, 1989), "Проблемы повышения надежности и безопасности
технических средств железнодорожного транспорта" (Москва, 1988), "Социально-экономические проблемы ускорения развития железнодорожного транспорта" (Москва, 1987), "Актуальные проблемы экономии электроэнергии и топлива на железнодорожном транспорте" (Москва, 1987), "Физиология экстремальных состояний и индивидуальная защита человека" (Москва, 1987), "Повышение энергетической эффективности локомотивов" (Москва, 1986), "Создание и техническое обслуживание локомотивов большой мощности" (Ворошиловоград, 1985);
Сетевых совещаниях по безопасности движения ЦТ МПС: Омск и Карасук (1995), Нижнеудинск (1994), Лиски (1993), Волгоград и Пермь (1989), Новокузнецк к Брянск (1988), Целнноірад, Славянски Львов (1987), Туапсе и Ярославль (1986), Жмеринка (1985), ревизоров локомотивных служб железных дорог в Москве (1987);
Центральной комиссии МПС по автотормозам - (Москва, 1991), под председательством В.Г.Иноземцева;
Объединенном семинаре в Институте машиноведения АН СССР -(Москва, 1987);
Межвузовских и региональных научно-технических конфереіщиях: "За технический прогресс на железных дорогах" (Самара, 1993), "ХХУП научно-техническая конференция ХабИИЖТ" (Хабаровск, 1991), "Транссиб и научно-технический прогресс на железнодорожном транспорте" (Новосибирск, 1991), "Повышение надежности, совершенствование технического обслуживания н ремонта вагонов" (Свердловск, 1989), "Медицинские информационные системы" (Таганрог, 1987);
Заседании научно-методической комиссии Отдела учебных заведений МПС по специальности "Тепловозы и тепловозное хозяйство" (Самара, 1994 и Днепропетровск, 1987);
Ииучно-техничегких конференциях, совете электромеханического факультета и заседаниях кафедры "Локомотивы и локомотивное хозяйство" РГУПС(РИИЖГ)- Ростов/Д, 1983... 1995 гг.
II В целом работа доложена на объединенном заседании кафедр "Локомотивы її локомотивное хозяйство", "Вагоны и вагонное хозяйство" и 'Электрический подвижной состав", ученом сопете Ростовского государствпшого университета путей сообщения; объединенном заседании кафедр "Вагоны н вагонное хозяіістпо", "Локомотивы и локомотивное хозяйство" и "Электрическая тяга" Московского государственного университета путей сообщения.
Публикации. Основные положения диссертации изложены с монографиях: "Безопасное управление поездом" (М.: Транспорт, 1992. -254 с), "Машинист н безопасность" (М.: Транспорт, 1992. - 48 с), "Эксплуатация локомотивов" (М.: Транспорт, 1990. - С. 180-195); в учебных Пособиях, авторских свидетельствах на изобретения, статьях, тезисах докладов и режнмно-информациониых картах главного хода С-Юкд. Общий объем 56 публикаций около 47 печ. лнстоз. Материалы разработок экспонировались на Всероссийской выставке достижений народного хозяйства и насаждены серебряной и тремя бронзовыми медалями.
Объем и структура диссертации. Диссертация содержит введеш'.е, 7 глав, заключение, список использованной литературы н приложения. Материал диссертации изложен на 285 машинописных листах к содержит 43 таблицы, 69 рисунков, а тахже 206 наименований библиографических источников на 20 страницах и приложения на 77 страницах.
