Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 4
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ 7
1.1 Обзор и анализ исследований по прогнозированию ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА ВАГОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ 7
1.2 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ 14
2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ОСТА
ТОЧНОГО РЕСУРСА ВАГОНОВ МЕТРОПОЛИТЕНА 16
2.1 основные принципы конструктивного построения и анализ парка вагонов метрополитена 16
2.2 Разработка программы и методики технического диагностирования вагонов метрополитена с целью продления срока их службы 29
2.3 Планирование вычислительного эксперимента и методика оценки остаточного ресурса 40
2.4 выводы по разделу 2 54
3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЧНОСТНЫХ
ХАРАКТЕРИСТИК И ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА ВАГОНОВ МЕТРОПОЛИТЕНА 56
3.1 разработка конечно-элементной расчетной схемы вагона метрополитена типа е, силовых и кинематических граничных условий 56
3.2 Проведение вычислительного эксперимента по оценке прочности, надежности и долговечности кузова и РАМЫ вагонатипаЕ б5
3.3 Обоснование и выбор конструктивных предложений ПО ПОВЫШЕНИЮ остаточного ресурса вагонов метрополитена, и результаты работ ПО ПРОДЛЕНИЮ их СРОКА ПОЛЕЗНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ 83
3.4 Выводы по разделу 3 88
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЧНОС
ТИ, НАДЕЖНОСТИ И ДОЛГОВЕЧНОСТИ ВАГОНА МЕТРОПОЛИТЕНА ТИПА Е 89
4.1 Разработка методики проведения экспериментальных исследований вагона метрополитена типа Е 90
4.2 Модернизация испытательного оборудования для проведения исследований вагонов метрополитена .„„
4.3 Результаты экспериментальных исследований и сопоставление их с результатами ТЕОРЕТИЧЕСКИХ 107
4.4 Прогнозирование остаточного ресурса вагонов метрополитена, прошедших ремонт 115
4.5 Выводы ПО РАЗДЕЛУ 4 122
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 123
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 125
ПРИЛОЖЕНИЯ 135
1. положение о продлении сроков службы вагонов метрополитена
2. Программа и методика обследования технического состояния вагонов метрополитена серий Е, Ем и 81
Вагоны метрополитена типа Е, Ем. Ремонт с ПРОДЛЕНИЕМ СРОКА СЛУЖБЫ. ТУ 3182-022-44297774-2004
Введение к работе
Актуальность проблемы. Метрополитен - городская внеуличная железная дорога, обладающая большой пропускной способностью и удовлетворяющая потребность населения в быстром, удобном и безопасном передвижении. В России насчитывается 11 крупных городов, где используется подземный транспорт.
В настоящее время в Санкт-Петербургском метрополитене эксплуатируется электроподвижной состав типов Е, Ем и модели 81-ой серии. На сегодняшний день нормативный срок службы у 36% вагонов инвентарного парка истек, а к концу 2015 года эта цифра может увеличиться до 64%. Эксплуатация такого подвижного состава запрещена действующими нормативными документами. Вагоны метрополитена, выработавшие нормативный срок эксплуатации, подлежит исключению из инвентарного парка, а выделяемые финансовые средства для обновления рабочего парка вагонов поступают в ограниченном количестве. Отсутствие систематического пополнения вагонного парка новым подвижным составом уже сейчас привело к значительному старению вагонов метрополитена, увеличению эксплуатационных и ремонтных затрат, снижению показателей безопасности движения.
Учитывая, что электроподвижной состав метрополитена проходит регулярное техническое обслуживание, эксплуатируется в условиях защиты от внешних атмосферных осадков и не испытывает продольных нагрузок, превышающих 0,4...0,5 МН (вследствие малой составности и распределения тягового усилия по длине состава), было выдвинуто предположение о наличии остаточного ресурса для единиц подвижного состава метрополитена, не подвергшихся аварийным сверхнормативным нагрузкам в процессе эксплуатации.
Предполагается, что прогнозирование остаточного ресурса, и продление сроков службы вагонов метрополитена путем выбора рациональных конструктивных решений по повышению ресурса и усиление элементов конструкции вагонов позволит существенно снизить расходы на пополнение вагонного парка в ближайшей перспективе и обеспечить необходимые, все возрастающие объемы перевозок.
Для решения этой проблемы в диссертации была сформулирована цель проводимых исследований.
Цель работы; Прогнозирование и целенаправленное управление остаточным ресурсом вагонов метрополитена, позволяющее осуществлять безопасную эксплуатацию вагонов за пределами их нормативного срока службы.
Научная новизна исследований заключается в следующем:
1. Установлены закономерности изменения технического состояния вагонов метрополитена, учитывающие особенности их конструкций и условия эксплуатации.
2. Разработана методика прогнозирования остаточного ресурса вагонов метрополитена, создан и апробирован алгоритм определения их остаточного ресурса.
3. На основе разработанного плана вычислительного эксперимента проведена оценка напряженно-деформированного состояния вагона метрополитена типа Е и установлены закономерности изменения показателей прочности, надежности и долговечности вагонов за пределами нормативного срока их эксплуатации.
Практическая значимость работы.
Разработанный алгоритм проведения технического диагностирования позволяет локализовать критические места в конструкции вагонов метрополитена типа Е и Ем. По результатам проведенного вычислительного эксперимента и натурных испытаний, были разработаны и обоснованы конструктивные предложения по повышению остаточного ресурса.
Разработанный при участии автора ремонтный бюллетень (ЕМ 4469 БР, утвержденный и согласованный со службой Подвижного состава Санкт-Петербургского метрополитена) на усиление кузова вагонов метрополитена на основе выбора оптимальных вариантов восстановления и усовершенство вания конструкции позволяет продлевать полезный срок службы вагонов метрополитена типа Е, Ем не менее, чем на 6 лет.
Разработанные автором Технические условия (ТУ 3182-022-44297774-2004) проведения ремонта вагонов типа Е, Ем с продление срока службы утверждены и согласованы со службой Подвижного состава Санкт-Петербургского метрополитена и внедрены во всех электродепо города.
Реализация результатов работы. Результаты проведенных исследований были использованы при проведении комплекса работ по техническому диагностированию с целью оценки остаточного ресурса вагонов Санкт-Петербургского метрополитена. На основе результатов работы была создана конструкторско-технологическая документация по ремонту вагонов метрополитена с продлением срока их службы. По разработанным автором диссертации Техническим условиям произведен ремонт и продлен срок службы вагонам типа Е и Ем Санкт-Петербургского метрополитена в количестве 459 единиц.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на научно-технических конференциях: «Подвижной состав 21 века (идеи, требования, проекты) (ПГУПС, Санкт-Петербург, 2005 г.), «Шаг в будущее (Неделя науки)» (ПГУПС, Санкт-Петербург, 2004, 2005, 2006 г.г.), «Проблемы механики железнодорожного транспорта. Динамика, надежность и безопасность подвижного состава» (г. Днепропетровск, Украина, 2004 г.), на международной научно-практической конференции «Удовлетворение потребностей населения в пассажирских перевозках - неотъемлемая составляющая часть плана социально-экономического развития больших городов» (г. Харьков, Украина, 2005г.), на совещаниях представителей служб Подвижного состава метрополитенов СНГ и заводов-изготовителей вагонного оборудования (ОА «КВСЗ», г. Кременчуг, Украина, 2005 г.; «ЗРЭПС», г. Москва, Россия, 2006 г.), на научных семинарах кафедры «Вагоны и вагонное хозяйство» ПГУПС (2005, 2006 г.г.).
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 6 печатных работах.
Структура и объем работы. Диссертация включает в себя введение, 4 главы, заключение и изложена на 135 страницах машинописного текста, в том числе 26 таблиц и 88 рисунка. Список используемых источников насчитывает 111 наименований.
