Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ проблемы организационно-технического обеспечения ремонтного хозяйства железной дороги 7
1.1. Анализ проблем железнодорожного транспорта в условиях реформирования отрасли ~ - 1
1.2. Анализ состояния парка вагонов железных дорог 12
1.3. Анализ возможностей развития парка подвижного состава 18
1.4. Оценка мощностей по ремонту подвижного состава с учетом потребности их глубокой модернизации 28
Выводы по главе 33
Глава 2. Технологические основы литья деталей транспорта с гарантированной конструкционной-прочностью ——: 34
2.1. Теоретические основы литья стальных деталей под давлением 36
2.2. Структура технологического процесса литья 42
2.3. Тепловые условия формирования отливок 45
2.4. Гидродинамические режимы литья и заполняемость моделей 49
2.5..Механические свойства деталей из стали 35Л 54
2.6. Формирование структуры и механических свойств многослойных оболочковых форм 56
2.7. Расширение области использования технологии литья в ремонтном производстве 59
Выводы по главе 67
Глава 3. Организационное обеспечение реорганизации ремонтного хозяйства железной дороги 68
3.1. Создание подвижного состава нового поколения 68
3.2. Внедрение новых технологий и унификация технических решений 70
3.3. Организационное обеспечение эксплуатации и капитального ремонта подвижного состава 77
3.4. Реорганизация системы ремонта подвижного состава 81
Выводы по главе 100
Глава 4. Принципы управлнения качеством технологических процессов ремонта подвижного состава 102
4.1. Современные тенденции развития систем управлении качеством 102
4.2. Взаимосвязь качества и этапов жизненного цикла изделия 106
4.3. Принципы формирования единого информационного пространства всего жизненного цикла изделий 110
4.4. Направления оптимизации бизнес-процессов на современном этапе. 116
4.5. Критерии оценки системы управления качеством 120
4.6. Анализ факторов, влияющих на технологический процесс 121
4.7. Экономический механизм управления качеством процессов 125
4.8. Определение этапов деятельности предприятий по совершенствованию системы качества 131
Выводы по главе 133
Заключение 134
Список литературы .—. 'Зо
- Анализ состояния парка вагонов железных дорог
- Структура технологического процесса литья
- Внедрение новых технологий и унификация технических решений
- Взаимосвязь качества и этапов жизненного цикла изделия
Введение к работе
Ремонтные затраты отраслевых подразделений железнодорожного транспорта оцениваются в 160 млрд. рублей в год и составляют около 30 % от общих эксплуатационных расходов железнодорожного транспорта, а
Ш качество ремонта и обслуживания технических средств является важнейшим
фактором безопасности перевозок. Поэтому совершенствование ремонтного комплекса является одним из основных направлений повышения безопасности перевозок и снижения их себестоимости.
Через 3-5 лет возраст морально устаревшего оборудования в железнодорожном транспорте составит 50 —.70 % в разных регионах России. Более ускоренные темпы старения оборудования характерны для Восточного региона. Характеризует это положение тот факт, что если до 90-
# ых гг. МПС закупала по 60 — 70 тыс. вагонов в год, а в 2000 г. всего около 1
тыс. вагонов, такими темпами мы обновим подвижной парк за 60 — 70 лет, а на Востоке страны даже до 80 — 100 лет. что явно не отвечает задачам даже переходного-периода. В таких условиях и при сложившихся ограничениях необходимо обратить внимание на ремонтное хозяйство железной дорога, основанное на новых-технологических процессах, автоматизированном
проектировании, строгих маїсматичсския,; -моделях, унификации
технологических решений. Важной спецификой ремонтного производства
является его комплексность — все конструктивные и технологические
решения взаимосвязаны. Решение-проблем может быть получено только на
основе системного подхода, который должен включать организационно-
технологическое обеспечение с оценкой экономической эффективности.
Ф разработку методологий управления качеством технологических процессов и
глубокую модернизацию подвижного состава. Естественно решение этих вопросов должно увязываться с реорганизацией системы управления ремонтом подвижного состава на Восточном регионе.
Из всех многочисленных требований к транспортному средству
-- определяющим является его. надежность, которая обеспечивается
конструкционной прочностью силовых деталей на протяжении заданного
ресурса эксплуатации. Конструкционная прочность детали зависит от ее
формы, размеров, механических свойств материала, технологии ее-
* изготовления и схемы нагружения. Сталь является основным материалом для
высоконагруженных деталей транспорта. В этой связи для транспорта
наиболее перспективно применение технологии литья по выплавляемым
моделям, так как по этому методу возможно изготовление стальных деталей
любой конфигурации без или с минимальным объемом механической
обработки. Качалки, кронштейны, подвески характеризуются наличием
конструктивных элементов в виде проушин, длинномерных тонких стенок,
:;:_ сечений коробчатой"и Х-образной формы, сложных сочленений стенок и
ф ребер, резкими переходами от массивных частей к тонким. Существующий
метод ЛВМ осуществляется плавкой стали в открытых индукционных печах и заливкой форм из ковша не обеспечивает стабильность механических свойств как в разных частях, так и разных партиях отливок, что связано с ограниченными возможностями управления тепловыми условиями" И" ...... гидродинамическими параметрами литья. Нестабильность механических
... . .,.,..,., .свойств,, стальных деталей ЛВМ, а такие недостаток сведений...„qCL.hx^.,,,, конструкционной прочности ограничивает область их применения в силовых конструкциях транспорта. Специальные методы литья с применением
высокого и низкого давлений, литье с кристаллизацией под давлением
(жидкая штамповка) не нашли широкого применения из-за низкой стойкости пресс-форм и металлопроводов при контакте с жидкой сталью.
С другой стороны, современные представления о строении стали в жидком состоянии и в интервале кристаллизации, разработанные математические модели для расчетов на ЭВМ процессов кристаллизации и структурообразования с учетом конфигурации деталей и тепловых условий на границе расплав-форма показывают на неиспользованные резервы
повышения служебных свойств стальных деталей транспорта и ... необходимость разработки новых технологически:; процессов их получения с .-- применением физических воздействий на кристаллизующиеся расплавы.
Перспективным направлением по расширению области применения литых - деталей на транспорте является решение конструкторско-
технологических проблем изготовления композиционных материалов на
стальной основе, например, систем сталь - твердый сплав, сталь
низкоуглеродистая - сталь легированная износостойкая.
Неотъемлемой частью производственного процесса на
железнодорожном транспорте становятся новые экономичные технологии,
обеспечивающие сочетание высокой производительности и качества. В :
будущем основой проектирования ремонта подвижного состава станет метод
компьютерного моделирования. Новые разработки в области информатики
дадут возможность моделировать полный цикл ремонта в удобной для
пользователя форме. Решающую роль при этом будут играть широкие
возможности виртуального пространства. Циклы разработки технологии
восстановления и упрочнения станут короче. Кроме того, появится
возможность прогнозирования поведения'" восстановленных деталей в
процессе эксплуатации. Это позволит повысить их.надежность и обеспечить
...... .- -соблюдение требований безопасности движения. На дороге делаются.таги-> -,.-
по внедрению информационно-аналитических технологий компьютерного проектирования ремонта подвижного состава, которые неразрывно связаны с .„экономической жизнеспособностью производства и. качеством ремонта изделий. Таким образом, в будущем при ремонте подвижного состава применяемые технологии будут характеризоваться высокой производительностью на основе применения автоматизации и использования процессов моделирования. Выполнение технического обслуживания и ремонта подвижного состава будет основано на исчерпывающей и достоверной информации о техническом состоянии оборудования каждой единицы.
/ Глава 1. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ РЕМОНТНОГО ХОЗЯЙСТВА
ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ
1.1. Анализ проблем железнодорожного транспорта в условиях
Ц реформирования отрасли
На долю железных дорог приходится более 75 % грузооборота и 40 %
пассажирооборота, выполняемого транспортом общего пользования, и
поэтому улучшение всех эксплуатационных показателей ее работы имеет
важное народно-хозяйственное значение. Если рассматривать железную
дорогу РФ как макросистему, а все региональные дороги как относительно
--самостоятельные системы, то в работе их выявляется много общих факторов,
ф находящихся в сложных взаимосвязях. Главными определяющими
элементами всех этих систем являются: техника (ее состояние, качество, ремонт, внедрение новых эффективных технологий), человек (организация,
целесообразное Построенные"рабочие места, социальные аспекты) и "среда (в
самом широком понимании). Только комплексные решения, связывающие воедино технику, человека, среду обеспечивают сегодня системный подход и позволяют в комплексе получать эффективные решения. В этой связи в данной работе рассматривается не только новая технология, но и организационно-управленченские решения, обеспечивающие реальное и последовательное внедрение новых технологий.
Железнодорожный транспорт, являясь основой транспортной системы России, осуществляет порядка 46 % всего пассажирооборота. В дальнейшем, с оживлением экономики и ростом благосостояния населения и его подвижности, пассажирооборот будет резко возрастать. Вместе с тем существующая ситуация с пассажирскими перевозками может в ближайшее время приобрести критический характер вследствие неудовлетворительного состояния пассажирских вагонов. С 1992 г. поставка пассажирского
8 подвижного состава за счет Федерального бюджета была прекращена и, как следствие, закупки вагонов уменьшились .с 2,1 тыс. до 300 ед. в год. В результате парк вагонов сократился почти в полтора раза, его старение происходит значительно быстрее, чем обновление, износ в среднем составляет 50%. Значительное число пассажирских вагонов отслужили свой срок. До 2005 г. планируется списание около 5000 вагонов старше 28 лет службы, то есть около 20% парка.'
Поставляемые на железные дороги пассажирские вагоны по важнейшим параметрам (внутреннее оборудование, электротехнические и климатические установки, дизайн интерьера и экстерьера) уступают зарубежным образцам, требуют повышения затрат на эксплуатацию и-ремонт. В большинстве выпущенных до 1999 г. вагонов отсутствуют установки кондиционирования, экологически чистые туалетные системы, нет устройств регулирования микроклимата "в купе, обеззараживателей воды, систем пожаротушения. Электрооборудование изготавливалось по устаревшим проектным решениям, с множеством электромеханических реле и контакторов/ Применялись " электроприводы вентиляторов "постоянного тока, преобразователей и других-узлов,—что-резко-снижает надежность работы электрооборудования. В вагонах отсутствуют системы управления и диагностики вагонного" оборудования, средства междугородной телефонной связи. Разработанные в последнее время модели купейного (61 — 4179) и скоростных (61 —4170 и 9510) вагонов в основном соответствуют мировому уровню в своем классе подвижного состава, но требуют доводки и проверки в эксплуатационных условиях отдельных систем и узлов. Затраты на эксплуатацию, техническое обслуживание и ремонт существующих вагонов в 3— 4 раза превышают их первоначальную стоимость, причем более 60 % этих затрат приходятся на 8 — 10 последних лет жизненного цикла вагонов.
Таким образом, в настоящее время возникла острая необходимость разработки и поставки пассажирских вагонов нового поколения, оборудованных принципиально новыми системами и агрегатами
9 (кондиционер, статический преобразователь, система управления и диагностики и др.), не уступавшими мировому уровню. При изготовлении вагонов должны применяться новые высокопрочные и долговечные материалы, которые позволят создать безремонтные конструкции механических частей вагона, обеспечат хорошую звукоизоляцию,
аэродинамику и привлекательный внешний вид. Имеющиеся
производственные мощности на сегодня не могут полностью удовлетворить потребности железных дорог в новых пассажирских вагонах. Поэтому для требуемого обновления парка вагонов наряду с производством новых на определенном этапе необходимо развивать производство капитально-восстановительного ремонта (КВР), при котором будет осуществляться замена морально и физически устаревшего оборудования и интерьера, с тем,
" чтобы вагоны.. в-течение "12:—.15. ...лет после такого~ремонта обладали
Ф качествами, приближенными к таковым новых вагонов. Новые подходы к
проектированию и изготовлению пассажирских вагонов позволят постепенно перейти от существующей планово-предупредительной системы технического обслуживания и ремонта к системе ремонта "по техническому состоянию". При этом максимально сокращается количество внезапных отказов в эксплуатации, обеспечивается высокий (до 0,95) коэффициент
....._„._., ... „.„эксплуатационной готовности вагонов, значительно.,.— повышается., производительность труда. В ближайшей перспективе необходимо осуществить следующие мероприятия:
— концентрация всех предприятий, связанных с обслуживанием пассажиров,
в единую дирекцию с соответствующим повышением эффективности
управления и качества обслуживания пассажиров;
- увеличение коэффициента использования мощностей вагонных депо,
уменьшение количества вагонов вагонного депо за счёт концентрации
мощностей в более оснащённые и, как следствие, уменьшение
эксплуатационных расходов;
определение наиболее оснащённых и эффективных ремонтных депо, их дпоснащение до уровня ремонтных заводов, выделение в дирекцию по-ремонту;
обновление парка пассажирских вагонов за счет поставки новых образцов и проведения КВР;
- ликвидация к 2010 г. дефицита пассажирских вагонов, исключение из
эксплуатации вагонов с просроченными сроками службы;
- разработка новой системы эксплуатации, технического обслуживания и
ремонта пассажирских вагонов.
Расчет потребного парка. В 1999 г., в связи с некоторым ростом
промышленного производства в стране и выплатой задолженности по
заработной плате, в дальнем следовании начался рост объемов перевозок.
Около 70 % от общего количества перевезенных пассажиров и более 50 %
ф пассажирооборота в 1999 г. приходилось на долю Октябрьской, Московской,
Горьковской и Свердловской дорог. В 2000 г. продолжился в дальнем следовании рост, начатый в 1999 г., и за 9 месяцев по сравнению с тем же периодом 1999 г. он составил: по пассажирообороту и количеству отправленных пассажиров — 27,9 %, по населенности" вагона"—" 10,3 %ГПри этом наиболее быстрые темпы роста пассажирооборота наблюдались на . , .-г*..-,*,'Пркглл::ссі:-й, -Западно-Сибирской, Северо-Кавказской, Свердловекей * гь —< Горьковской дорогах. По прогнозам в 2010 г. пассажирооборот в дальнем следовании увеличится на 27,6 % по сравнению с 2000г.
При распределении железных дорог.по укрупненным_региональным дирекциям наибольший объем перевозок пассажиров в дальнем следовании будет осуществляться в 2010 г. Центральной дирекцией (более 30 % от сетевого пассажирооборота) и Уральской (около 27 %). Инвентарный парк пассажирских вагонов локомотивной тяги на 01.01.2000г. составил 26780 ед. В распоряжении дорог находилось около 97 % инвентарного наличия вагонов. При этом рабочий парк составлял 77 % от инвентарного наличия вагонов, находящихся в распоряжении дорог. Из общего парка вагонов
локомотивной тяги парк вагонов, предназначенных для перевозки пассажиров.составляет- около 90 %. Доля купейных вагонов составляет 40,5 % от общего парка вагонов локомотивной тяги, а плацкартных — около 43,5 %. В структуре инвентарного парка всего около 23 % вагонов с кондиционированием воздуха. В период до 2010 г. требуется списать по
сроку службы около 10 тыс. вагонов.
Обеспечение растущих объемов перевозок пассажиров на перспективу планируется при условии выпуска новых вагонов. В рассматриваемый период структура парка пассажирских вагонов изменится: доля купейных вагонов увеличится, а доля плацкартных снизится; соответственно их доли в парке составят 50,2 % и около 29 %.. Инвентарное наличие:. парка пассажирских вагонов локомотивной тяги к 2010 г. должно увеличиться на 14 —^' 15 % по сравнению с 2000 г. При этом рабочий "парк .загонов будет
9» составлять 92 —93 % от инвентарного наличия. Рост населенности вагонов
по дорогам в 2010 г. составит 7 — 11 % по сравнению с 2000 г., а среднесуточного пробега -10 — 12 %. Потребные инвентарные и рабочие _ . паркипас^жирскріх--. вагонов по укрупненным региональным дирекциям и входящим в них железным дорогам на период до 2010 г. представлены в прил. 2.4 и 2.5, согласно которым доли инвентарного парка вагонов по региональным'дирекциям составляю'!: Северной—20 %; Центральной — 25 %; Уральской — 28 %; Восточной — 14 %.
Парк вагонов локомотивной тяги, необходимый для освоения объемов
перевозок в полигоне скоростного движения, составит около 11 % от общего
парка вагонов. В составы скоростных поездов должны входить все типы
новых комфортабельных вагонов, которые позволят реализовать
ф Баланс парка. За последние годы материальная база российских
железных дорог для пассажирских перевозок и объем этих перевозок претерпели большие изменения. С 1992 г. по 2000 г. парк пассажирских вагонов локомотивной тяги сократился почти в полтора раза, в основном за счет исключения из инвентаря вагонов, выработавших нормативный срок
12 службы. В настоящее время из общего парка вагонов порядка 1,5 тыс. вагонов требуют списания по сроку службы. Более 7 тыс. вагонов имеют возраст более 20 лет, они устарели физически и морально, не отвечают современным требованиям перевозки пассажиров. Около 80 % вагонов не оборудованы системами кондиционирования воздуха, что также снижает
комфортность проезда. Как указывалось, в период 2000 — 2010 гг. 9836
вагонов выработают сроки службыГ
Баланс потребности пассажирских вагонов локомотивной тяги (кроме прочих) на период до 2010 г. учитывает, что для исключения дефицита в 2008 — 2010 гг. необходимо за данный период продлить на 5 лет назначенный срок службы вагонам в количестве 1541. Более сложная ситуация складывается с балансом прочих пассажирских вагонов (рестораны, :. багажные, спецвагоны). Для исключения дефицита к 2010 г. необходимо
Ф увеличить производство прочих вагонов с 50 до 270 к 2007 г. При этом
необходимо в течение всего периода продлить нормативный срок службы прочих вагонов в количестве 1620.
1.2. Анализ состояния парка вагонов железных дорог
Отечественная вагоностроительнаяпротынтаелттость исторически была не в состоянии поставить железным дорогам нужное количество вагонов для растущих объемов перевозок и замены изношенных. Максимальные поставки составили 70 тыс. ед. в 1973 и 1974 гг. при требуемых 95 тыс. ед. в год. Около 10 тыс. вагонов дополнительно закупалось по импорту. После распада СССР на территории России остались заводы, общая производительность которых составила 45 % от прежней, причем со специализацией на выпуске вагонов ограниченного числа типов. В частности, среди полувагонов эксплуатационного парка 88, 5%. представляют собой конструкцию универсального вагона с люками и лишь 11,5% — специализированные вагоны с люками с глуходонной конструкцией кузова. Отсутствие
13 систематического пополнения парка вагонов новыми привело к его существенному .старению, увеличению эксплуатационных и ремонтных затрат на восстановление и работоспособности вагонов, снижению безопасности движения. Ежегодно в связи с истечением срока службы должны исключаться из инвентаря десятки тысяч вагонов. Анализ состояния парка вагонов показал, что в период с 2000 по 2010 гг. должны быть списаны по сроку службы 184,6 тыс. полувагонов, 47,9 тыс. вагонов-цистерн для перевозки нефтепродуктов, 40,022 тыс. крытых, 37,048 тыс. платформ, а всего будет списано 391,748 тыс. вагонов.
Плохое техническое состояние парка вагонов подтверждается также данными по частоте поступления вагонов рабочего парка в текущий отделочный ремонт. Основными причинами, вызывающими отцепки вагонов в пути следования, являются: неисправности кузова и рамы——35%; неисправности буксового узла — 25%; неисправности колесной пары — 18%; неисправности автотормозной системы — 9%; неисправности автосцепного устройства — 8%; неисправности деталей тележки —5%.
В работе на основании данных статотчетности _ МПС приведены показатели надежности элементов колесных пар, которые свидетельствуют о необходимости разработки надежной конструкции колесной пары и .ее элементов. Ежегодно в процессе деповского-ремонта-по'-усталостным трещинам выбраковываются литые детали тележки 18 — 100 (боковая рама и надрессорная балка) в количестве до 65—70 тыс. ед.; основная причина появления трещин-—-наличие в деталях дефектов литья, которые служат концентраторами напряжений. По мере старения парка вагонов из-за недопустимых износов трущихся элементов ухудшаются эксплуатационные качества тележки: колесная пара движется с перекосом, вызывая интенсивный односторонний износ гребня колеса и боковой грани рельса. Износ опорных поверхностей боковой рамы и корпуса буксы приводит к защемлению буксы, к последующему нагреву и разрушению роликовых подшипников в пути следования поездов. Обрывы и саморасцепы
14
автосцепок, хотя и не носят массового характера (до 200 случаев в год),
однако представляют реальную .угрозу безопасности движения. Железным
дорогам России для восполнения парка вагонов, отработавших свой ресурс,
требуются вагоны повышенной производительности за счет увеличения
нагрузки на ось до 25 тс (и до 30 тс), с улучшенными показателями
# ремонтопригодности, позволяющими, осуществив переход на новую систему
ill IP, резко сократить "эксплуатационные затраты на ремонт и на их содержание и обеспечивающими значительное повышение безопасности движения.
Потребность парка в основных типах грузовых вагонов. По
'.:^_::-::_:максимальному прогнозу МПС России, основанному на прогнозах изменения
объемов отправления грузов и грузооборота на сети железных дорог на
.__:__.-.... период до 2010 г., потребный парк грузовых вагонов на 2010 г. определен в
щ 752,80 и 656,20 тыс. вагонов соответственно.
Методами статистического анализа кризисных состояний экономики крупнейших стран мира, включая Россию, в различные годы XX столетия с доверительной вероятностью 0,9 выполнены расчёты по определению "
минимального и максимального объемов перевозок в Российской Федерации, —
свидетельствующие о том, что прогноз МПС России в ближайшие годы
потребует корректировки. При определении .потребности общего парка грузовых вагонов на объем перевозок на период 2001 — 2010 гг. учитывались следующие факторы: увеличение грузооборота к 2010 г. на 50 _„... .%; увеличение объемов.перевозок по родам грузов— на 60%; увеличение производительности вагонов нового поколения — на 18 - 20 % по сравнению с 1999 г. (с учетом пополнения парка вагонов с осевой нагрузкой 30 т); высвобождение парка полувагонов на 9 - 12% (30 - 35 тыс. ед.) от передачи части номенклатуры перевозимых грузов на другие роды вагонов.
Основной объем в перевозках грузов в полувагонах составляли грузы, традиционные для данного подвижного состава (уголь, руда железная и цветная, строительные грузы, лом черных металлов), но в то же время
15 экспертный анализ ряда других позиций грузов показывает возможность их перевозки и. в других типах вагонов. К грузам, перевозки которых почти в полном объеме могут осуществляться в другом подвижном составе (не в полувагонах), можно отнести следующие грузы, приведенные в табл. 1.1
_ " Таблица 1.1
Грузы, перевозки которых почти-в полном объеме могут осуществляться не в
полувагонах, а в другом подвижном составе
Перевозка ряда.других грузов может быть .переключена,.по.мнению_
ГШТРОТРАНСТЭИ, на другие рода вагонов-только в-какой-то своей-части.-—— Под перевозку черных металлов было занято 74,7 тыс. полувагонов. Різ
общих объемов перевозок этих грузов (в 1999 г. — 52,8 млн т) основную-
долю — 85 % — составляют перевозки стальных и чугунных заготовок и различных видов проката. Некоторая часть этих грузов (по экспертной оценке около 50 %) может перевозиться с использованиехМ других типов подвижного состава, хотя для ряда конкретных грузов и могут потребоваться дополнительные мероприятия по креплению. Таким образом, около 35 тыс. полувагонов (октябрь 2000 г.) могло быть высвобождено для других грузов. Значительная часть (около 70 %) перевозок машин и станков, металлоконструкций может осуществляться не в полувагонах, что высвобождает около 2300 полувагонов. Около половины перевозок химикатов и соды, промышленных товаров народного потребления может
быть осуществлена другими типами вагонов, что высвобождает примерно 2800 полувагонов. В целях снижения потребности в полувагонах предусматривается модернизация: платформ — под перевозку леса, труб и других длинномерных грузов, а также средне- и крупнотоннажных контейнеров; крытых вагонов — под перевозку среднетоннажных
контейнеров.
Ориентировочная потребность в модернизированных платформах под перевозку леса и труб ориентировочно составляет 15 тыс. ед. Стоимость переоборудования — 120-150 тыс. р. Ориентировочная потребность в платформах, переоборудованных под перевозку контейнеров, ориентировочно составляет 1,5 тыс. ед. Стоимость переоборудования — 50 тыс. р. Ориентировочная потребность в крытых_вагонах,. переоборудованных под перевозку контейнеров, ориентировочно-составляет 1,5 тыс. ед.
_ Стоимость переоборудования — 1 5 - 20 тыс. р. Таким образом, на уровне
погрузки за октябрь 2000 г. из 814,2 тыс. погруженных полувагонов в других родах подвижного состава мог бы быть перевезен груз 67,7 тыс. полувагонов
.. ——или 8,3 .%. месячной погрузки. При рабочем парке полувагонов 206,2 тыс. ед.
эти мероприятия могут высвободить 17,1 тыс. полувагонов.
--;-. '--- Анализ тенденций и процессов, проходящих и намечаемых в сфере
. v.,.. . . промышленного производстБ"^-хг1пиі^ке"-'и5ьсг*їоігГх^структ>'рьі перевозок
- грузов по сети железных дорог России, намечаемых на перспективу до 2010
г., позволяет сделать следующие выводы. Решение основных задач, стоящих
перед экономикой страны, связанных с модернизацией и развитием
собственной производственной базы перерабатывающей промышленности.
со снижением импортной зависимости во многих областях хозяйствования,
^ развитием конкурентоспособных производств потребительских и
инвестиционных товаров, в перспективе должно вызвать значительные темпы прироста.перевозок продукции железнодорожным транспортом. Как следствие, на перспективу планируются значительные темпы прироста перевозок грузов групп "прочие" и "минерально-строительные материалы" (к
17 2010 г. соответственно в 2,0 и 1,55 раза) по сравнению с топливно-энергетическими (1,35. раза) и рудными грузами (1,2.9 раза). Креме того, в составе перевозимых грузов должна увеличиться доля высококачественной продукции. В частности, в перевозке лесных грузов должна уменьшиться, хотя и незначительно, доля перевозок круглого леса на большие расстояния за счет увеличения доли первичной переработки на месте производства. В производстве, а следовательно, и при перевозке черных металлов должна уменьшиться доля металлических заготовок после первичной обработки. В перевозках химических и минеральных удобрений должна вырасти доля отправок этих грузов в специализированных и мягких контейнерах.
Исходя из существующего распределения перевозимых грузов по родам подвижного состава и с учетом вышеизложенных намечаемых изменений в структуре и организации перевозок- грузов, можно сделать ориентировочные выводы о возможности "высвобождения" полувагонов в перспективе до 2010 г. в размере 9 — 12 %. От потребного инвентарного парка это составит 30 — 35 тыс. полувагонов. Потребный инвентарный парк платформ увеличится на 10 — 12 тыс., крытых вагонов —-jHa_15 ~ 17 тыс.. прочих — на 5 - 6 тыс. Разрабатываемый и предполагаемый в производстве
новый типаж подвижного состава включает в себя крытые вагоны -с
раздвижными"-крышами ~и -приспособленные- -для фронтальной погрузки: специализированные платформы для перевозки автомобилей, фитинговые платформы и т.д., т.е. тот подвижной состав, который на сегодняшний день
учитывается как "прочие" вагоны. Планируются значительно большие темпы -
роста именно "прочих" вагонов при незначительном приросте вагонов типов "крытые" и "платформы". Для реализации данных положений требуется принятие организационных мер по запрещению подачи полувагонов под погрузку грузов, перевозка которых может быть осуществлена в других, в том числе и в новых, типах подвижного состава.
Для поддержания требуемой численности парка вагонов для перевозок дополнительно принимались меры: исключение вагонов из инвентарного
18
парка по техническому состоянию, а не по сроку службы; осуществление до
ЗОЮ г. производства капитально-восстанов,т;.тельного ремонта с .продлением
срока полезного использования (КРП) полувагонов, цистерн и прочих
(специализированных) вагонов; задействование в перевозках вагонов запаса
МПС РФ; перевод вагонов на новую систему ремонта по пробегу (100 — 160
тыс. км) взамен системы ремонта по календарному сроку; сокращение
оборота вагонов (увеличение технической скорости, увеличение гарантийных участков следования вагонов в поездах между осмотрами, сокращение простоя вагонов на станциях).
Для освоения возрастающих объемов перевозок угля и руды планируется использование полувагонов с нагрузкой на ось 30 т по кольцевым замкнутым маршрутам (ориентировочная потребность з инвентарном парке полувагонов с нагрузкой на ось 30 тс на рассматриваемых ..
Ф полигонах сети железных дорог составит на объем перевозок к 2005 — 2010
гг. соответственно 4100 — 5750 ед.). В период до 2005 г. закупка полувагонов с глухим кузовом должна быть на уровне 80% от потребного парка, а к 2010 г. .— _;_ 50%.„.Обобщенные значения коэффициентов уменьшения потребного парка вагонов .количественно представляются в следующем соотношении: 0,872 — от внедрения вагонов нового поколения;
'-"'" 0,006'"-1— от увеличения оборота вагонов; 0,092 — от рационального^ перераспределения объемов перевозимых грузов по родам вагонов. В целом по парку — 0,82.
1.3. Анализ возможностей развития парка подвижного состава
ф В СССР выпуск грузовых вагонов осуществлялся в России на 7 заводах
и на Украине на 4 заводах. Суммарная расчетная мощность этих заводов по выпуску грузовых вагонов на 01.01.1991 г. составляла 73,12 тыс. штук в год, в том числе в России 48,5% и на Украине — 51,5%. При этом действовала
19
широкая внутриотраслевая кооперация вагоностроительных заводов и
сложившпяся система поставки комплектующих, частей, полуфабрикатов и
материалов. В частности, основная часть стальных отливок для
вагоностроения обеспечивалась Уралвагонзаводом, Бежицким
сталелитейным заводом (Россия) и Кременчугским стальзаводом (Украина).
щ Основной объем тормозных приборов и .устройств изготавливался на
российских заводах — Московском, . Первомайском и Белевском. Цельнокатаные колеса и осевые заготовки поставлялись металлургическими предприятиями России и Украины, а буксовые роликоподшипники — предприятиями России и Казахстана и т.п. После распада СССР в России не оказалось предприятий, специализированных на вы пуске многих разновидностей грузовых вагонов. На предприятиях России отсутствовало
.".'"-*..-~ . .производство.вагонов-цистерн для "нефтяных грузов, кислот," ядохимикатов, -
ф, пищевых продуктов, не которых газов и др. На выпуске таких цистерн в
рамках СССР специализировался завод «Азовмаш» (Украина). В России отсутствовало производство вагонов-хопперов для зерна, цемента, минеральных удобрений, железорудных окатышей, кокса, торфа и т.д., производство универсальных вагонов-платформ, вагонов бункерного типа
__ для перевозки нефтебитума, муки, полимеров, а также железнодорожных
транспорте.р.ор....Выпуск,.?тих.-вятг.ацов ,в СССР, обеспечивался Крюковским, ... Стахановским и Днепродзержинском заводами, расположенными на Украине, и дополнялся традиционными поставками по импорту из стран СЭВ (Румыния, Польша) и Финляндии (до 10 тыс. вагонов в год).
В течение многих лет на заводах России имелось специализированное налаженное серийное производство следующих типов грузовых вагонов колеи 1520 (1524) мм: вагоны-платформы для перевозки крупнотоннажных контейнеров и колесной техники — Абаканский вагонзавод, крытые универсальные и специализированные вагоны — Алтайский вагонзавод; полувагоны универсальные — Уральский вагонзавод; рефрижераторные вагоны — Брянский машзавод: вагоны-самосвалы (думпкары) —
20 Калининградский вагонзавод и Демиховский машзавод; вагоны-цистерны специальной конструкции (:хриогенного типа) для перевозки сжиженных при глубоком охлаждении газов (кислород, азот, аргон, этилен, природный газ, винил, и др.) — Уральский вагонзавод; вагоны-хопперы-дозаторы — Великолукский вагоноремонтный завод. Кроме того, на Тверском и Торжокском вагонзаводах осуществлялось мелкосерийное производство специальных грузовых вагонов для "легковесных" грузов, вагонов типа ЦМГВ и транспортеров-агрегатов. Эпизодически на упомянутых и других заводах производился выпуск отдельных партий вагонов и (или) их узлов для поставок на экспорт или нужд промышленного транспорта по заказам различных ведомств и предприятий.
Специализация заводов, характер и размеры производства размещенного на них типажа вагонов определялись потребностями железных г дорог и возможностями промышленности СССР. В последние 7-Ю лет постепенно возникает и формируется новая схема размещения производства грузовых вагонов в России. На складывающемся рынке вагоностроения -заводы других подотраслей успешно конкурируют- с вагоностроительными заводами бывшего Минтяжмаша7"Так7"вагоны-цистерньГ(либо~"основной их элемент — котел) производят... заводы подотрасли химического машиностроения - (Рузаег-скнй.--, .Дзержинский, . Петрозаводский). Штампосварные детали (рамы вагонов и... ...тележек) -— заводы
станкостроительной, металл о конструкционной подотраслей
(Тверьцентросвар, Энгельский _ .металлоконструкций). При этом
конкурентоспособность этих заводов заключается в сравнительно низкой цене продукции при ее более высоком качестве. Продукция заводов бывшего оборонного комплекса (Ижорские заводы, Уралвагонзавод) имеет высокую себестоимость, основной составляющей которой являются накладные расходы. При этом следует учитывать тот факт, что в современных условиях предприятия, поставляющие продукцию вагоностроения, в основном не являются государственными, а, как правило, это акционерные общества.
21 Потенциально производственные мощности грузового вагоностроения России составляли: по вагоносборочному—производству — 3,6-3,8 тыс. четырехосных вагонов в год; по колесным парам 34 — 35 тыс. вагонокомплектов в год; по стальному литью —- 45-47 тыс. вагонокомплектов в год; по тормозным приборам — 80-100 . тыс. вагонокомплектов в год. Однако эти мощности долгое время не использовались и по самооценке заводов, проведенной в 2000 г., составили 22 тыс. вагонов в год. В табл. 1.2 представлены основные заводы — изготовители вагонов России.
Таблица 1.2
Основные заводы-изготовители продукции грузового вагоностроения
По данным вагоностроительныу заводов, в зависимости от минимальных или максимальных инвестиций мощности по производству грузовых вагонов нового поколения в 2010 г. могут составить 28, 95 или 47, 2 тыс. ед. соответственно. Анализ данных по существующим мощностям
# российских сталелитейных заводов (ГУП ПО "Уралвагонзавод" и АО
"Бежицкий сталелитейный завод") показывает, что потребность тележек грузовых вагонов на новое строительство и нужды эксплуатации на 2001 — 2010 гг. может быть удовлетворена только на 30-40 %. Отсюда следует, что в перспективе необходимо развитие мощностей по производству литья для новых вагонов и нужд эксплуатации. В качестве одного из вариантов может быть рассмотрено предложение о вводе в действие сталеплавильного цеха на Абаканском вагонзаводе.-
ф Уменьшение мощностей вагоностроительных заводов pi заводов по
производству литья, осей и колес произошло в силу неблагоприятных экономических факторов, которые негативно сказались на всех промышленных предприятиях России. В связи с незагрузкой станочного и др. оборудования, сокращением литейного производства ~за истекшее десятилетие основные фонды резко постарели, а если учесть, что за этот же
„.„...; ..период., никаких профилактических и восстановительных., .работ, по....
поддержанию оборудования в состоянии готовности не проводилось, производственные мощности сократились. Тем не менее, производство колес и осей на период до 2010 г. будет полностью обес^ечено._Практически с нуля надо организовывать начиная с 2001 г. производство кассетных подшипников на ГП315 (г. Волжский) и ГП39 (г. Самара). С учетом того, что на этот же тип подшипника должен быть переведен и эксплуатационный парк вагонов, складывается ситуация, при которой к 2010 г. только 56 % потребностей будут восполнены российскими заводами, а это значит, что мощности для производства кассетных подшипников должны быть в первую очередь задействованы для вагонов нового поколения с нагрузкой на ось 25
23
тс и 30 тс. С учетом вложений вагоностроительные заводы до 2010 г. смогут
выйти на производство вагонов в количестве 47,2 ед., т.е. обеспечат план
закупок 41,2 ед. Прекращено производство вагонов-самосвалов (думпкаров)
на ОАО Демиховском машзаводе, эти вагоны могут быть произведены на
ОАО "Вагоностроитель" (г. Калининград обл.), а также на ОАО Заводе
щ металлоконструкций (г. Энгельс); производство вагонов-цистерн освоено на
АО "Ижорские заводы" и на ОАО Заводе металлоконструкций (г. Энгельс).
Промышленный выпуск комплектующих изделий освоен следующими предприятиями: ОАО "Транспневматика" (г. Первомайск Нижегородской обл.) — тормозное оборудование; ОАО "Бежицкий сталелитейный завод" (г. Брянск) — боковые рамы тележек, автосцепки; ОАО "Трансмаш" (г. Москва) — тормозное оборудование; ОАО "Трансмаш" (г.Тихвин) — перспективные тележки; ОАО "Тверской вагоностроительный завод" (г.Тверь)- —
специальные . грузовые._вагоны;_перспективные тележки; ОАО Выксунский
металлургический завод (г. Выкса) — цельнокатаные колеса; ОАО Нижнетагильский металлургический комбинат — цельнокатаные колеса. Кроме того, к изготовлению нефтебензиновых вагонов-цистерн:В кооперации_.___ с другими предприятиями МПС РФ привлечены Рославльский ВРЗ, Саранский ТРЗ, Канашский ВРЗ и Петрозаводский химмаш. Из приведенного анализа следует, что по нефтебензиновым цистернам имеется'дублирование производств, отсутствует явный монополизм и-существует основа разумной конкуренции заводов-изготовителей. По всем остальным типам грузовых
вагонов имеющиеся—производственные мощности более- жестко
специализированы.
Как показал опыт последних 5-7 лет, предприятия, ранее не
Ф производившие грузовые вагоны, осваивают их производство за 1—1,5 года
(включая разработку конструкторской документации, изготовление и испытание опытного образца). При этом используется значительное количество покупных деталей, в основном автосцепное и тормозное оборудование, ходовые части. В этом же перечне деталей состоит основная
24 потребность при ремонте и эксплуатации как запасных частей. Кроме этого, при определении предприятий для организации производства грузовых вагонов нового поколения следует учитывать еще два фактора. Первый — последние 5-7 лет мощности вагоностроительных заводов в значительной степени недоиспользовались и, как следствие, часть оборудования законсервирована- и разукомплектована, сокращен квалифицированный персонал. Второй — необходимо использовать предприятия, на которых имеется работающее дорогостоящее оборудование из смежных подотраслей машиностроения (например, станкопром и химмаш).
На основании имеющегося опыта при создании грузовых вагонов нового поколения более рациональной схемой размещения вагоностроительных производств является организация производства с высокой степенью кооперации. Основу этой кооперации должны составить заводы, специализирующиеся на производстве: деталей тележек или тележек в сборе; подшипников; тормозного оборудования; автосцепного оборудования. Специализация изготовления этих деталей позволит более успешно решить целый ряд проблем, в том числе: обеспечение унификации и. качества; обеспечение запасными частями; экономия средств на НИОКР; организация и реконструкция меньшего количества производств. При этом такие специализированные заводы дслл-лгы-Сыть- либо в структуре МПС, либо иметь с МПС долговременные договорные отношения. Производство вагонов нового поколения может быть организовано как на заводах, выпускающих грузовые вагоны в настоящее время, так и на других, выбор которых должен быть основан на принципе размещения заказа на основе тендера. Определяющим критерием должна являться цена вагона при безусловном обеспечении качества.
На рис. 1.1. и в табл. 1.3-1.5 отражены прогнозы отправления грузов, роста грузооборота на период до 2010 г., общего объема ремонта вагонов, а также основные отличия и технико-экономические показатели существующих вагонов и вагонов нового поколения.
Таблица 1.3 Прогноз отправления грузов по дорогам и сети на период 2000-2010 гг. млн т
Таблица 1.4
Прогноз роста грузооборота сети на период 2000-2010 гг. млрд т-км
Капитальный ремонт
61.2
144,3
. _.. I...
53,8.
47,56
39,9
*АУ1 41,4 t41.9 ,42 6 ,43,2 ^J—
J40 —-т*
о М-154,07
Ъ ЗО і
20 і
„ I
60,5,
Год —— Потребность в KP -в— Возможные объемы КР
Капитальный ремонт с продлением срока полезного использования
Год
— —-Потребность в КРП—«-Возможные объемы КРП
Деповский ремонт
І420 1431.1 ,442,1_
и4б4,2'
Wl 1474-3 468,7—J
^-7»—^4312 + 47fit' ~479ДІ
с 391,3 і 401 1410,8
Ч і 371,7 1331
h- 300 і
200 1С0
415,9 421
436.3
0 --2С01
—— Потребность в ДР —— Возможные объемы ДР
Рис. 1.1. Общий объем ремонта вагонов
Таблица 1.5 Основные отличия универсального полувагона нового поколения
от существующего
1.4. Оценка .мощностей по ремонту грузовых вагонов с учетом . потребности их глубокой модернизации
При изменении режима сменности работы вагоноремонтных
ф предприятий возможно полное удовлетворение потребности в деповском
ремонте грузовых вагонов в существующих вагонных депо.- Состояние
основных производственных средств вагонного хозяйства требует
существенного обновления. Износ основных производственных средств
вагонного хозяйства составляет 55 %. Наиболее изношенными являются
сооружения, транспортные средства, машины и оборудование,
производственный инструмент, хозяйственный инвентарь. Из сооружений
-- — - наиболее изношенными являются передаточные устройства (коммуникации
ф " водоснабжения, канализации и т.п..) — 60,1 %.
В основных производственных средствах вагонного хозяйства 86,4 % составляют транспортные средства — грузовые вагоны, износ которых
составляет 57,1 .%. Износ инструмента производственного хозяйственного
~ инвентаря составляет 50,6%. Износ машин и оборудования составляет 50,1
. %. ...._..,.._.
Для обновления.основных^производственных фондов вагоноремонтной базы необходимо выделение финансовых средств в размере 2172000 тыс. р. на период 2001 —2005 гг. и 1875000 тыс. р. на период 2006 — 2010 гг. Всего . необходимо,..финансовых средств в размере 4047000 тыс. р.___Анализ мощностей вагоноремонтных предприятий по производству капитального ремонта грузовых вагонов свидетельствует о возможности реализации программы капитального ремонта 61120 ед. с учетом реализации мощностей ОАО «Алтайвагон». Анализ использования мощностей вагоноремонтных заводов показывает, что имеет место неравномерность загрузки базы ВРЗ по родам вагонов. Так производственная мощность по ремонту цистерн на Владикавказском ВРЗ используется всего на 12,8 %, по ремонту крытых
29 полувагонов на Канашском ВРЗ — на 31,2 %, максимальная загрузка мощностей пс- ремонту полувагонов, цистерн на Рославльском ВРЗ составляет 79,2 %. Из этого следует необходимость дозагрузки практически всех заводов с низким коэффициентом использования мощностей. Низкий коэффициент загрузки заводов связан с наличием множества проблем в организации производства работ. Снижение объемов инвестиций в развитие и поддержание мощностей за истекшие 10 лет привело к разбалансировке мощностей цехов заводов и общему снижению потенциальных возможностей заводов по выпуску продукции. Кроме того, на заводах допущено значительное отставание технологии от требований технического регламента. Строгое выполнение этих требований на ряде производств невозможно из-за отсутствия соответствующего технического оснащения, а
на других предприятиях приводит к значительному снижению физических ---/'
объемов производства. Все это требует проведения серьезного технического перевооружения и дооснащения заводов.
Для эффективного использования существующих мощностей по ремонту вагонов предусмотрена специализация производства под ~~~ определенный тип вагона, а также под проведение" требуемого~до~"2010 г. — " КРП. Порядок проведения работ по капитально-восстановительному ремонту грузовых вагонов с продлением срока полезного использования установлен Указанием МПС РФ № Г-764у от 27.08.96 г. По опыту производства капитально-восстановительного ремонта вагонов стоимость его колеблется в зависимости от его объема: для цистерн'_j^-__ рт__180,7 до 207,0 тыс. р., полувагонов — от 152,4 до 153.3 тыс. р. Цена вновь приобретаемых в настоящее время вагонов составляет: цистерн — 500-600 тыс. р., полувагонов — 400 — 445 тыс. р. Результаты расчетов экономии приведенных затрат при эксплуатации полувагонов с осевой нагрузкой 30 тс и Эксплуатационные показатели базовых и новых специализированных полувагонов показаны в табл. 1.6 - 1.9. На основе потребностей в объемах капитального ремонта рассчитана загрузка производственных мощностей заводов до 2010 г. для
каждого из регионов. Таким образом, при дисбалансе развития мощностей по регионам, а в целом по сети дорог имеющиеся мощности вагоноремонтных заводов полностью удовлетворят потребность в капительных ремонтах вагонов.
Таблица 1.6
Результаты расчетов экономии приведенных затрат при эксплуатации полувагонов с осевой нагрузкой 30 тс
Таблица 1.7
Состояние основных производственных средств вагонного хозяйства, тыс. р.
Таблица 1.8
Эксплуатационные показатели базовых и новых специализированных полувагонов с осевой нагрузкой 30 тс -
Таблица 1.9 Процент загрузки и резерва мощности вагоноремонтной базы в 2000, 2005 и 2010 гг. (с учетом рациональной сменности работы) при средней сменности работы — 2,05 смен (2000 г.); 2,3 смен (2005 г.); 2,4 смены (2010 г.)
Регион
Северный
Центральный
Южный
Урало-Сибирский
Восточный
Всего по России—
Регион Северный Центральный Южный Урало-Сибирский _
Восточный
Всего по России
Регион
Северный —
Центральный^" Южный
Урало-Сибирский Восточный Всего по России
Потребность в деп.
ремонте хтя вагонов
МПС и собственников.
прив. вагоны
973S1
131171 _.97427_
13710S :'" 77079":
-96447—
-14бб93_
-860S9 І-30527 -100128 149925 75575 542244
*
Выводы по главе
1. Выполнен анализ структуры и содержания работы ремонтно-
эксплуатационных предприятий сети железных дорог, выявлены основные
^ особенности ремонтно-эксплуатационного производства Восточных
регионов страны. Показано, что современное ~ состояние ремонтного хозяйства, в условиях реорганизации отрасли, требует разработки и внедрения новых технологий ремонтного производства, а также резко усиливает роль организационно-экономического обеспечения внедрения новых технологий на предприятиях транспорта.
Целью работы является разработка теоретических основ
.. совершенствования-системы эксплуатации и ремонта вагонного парка в"
# условиях реформирования отрасли на предприятиях Восточных регионов
страны. В соответствии с целью в работе решены следующие задачи:
- проведен системный анализ проблем вагонного хозяйства железной
дороги в современных условиях и возможностей совершенствования
системы эксплуатации и ремонта вагонного парка в регионе;
- разработка и- обоснование концепции реорганизации системы
'-. эксплуатации и ремонта подвижного'-состава-на-основе-внедрения новых-
технологий с унификацией технических решений;
- разработка теоретических основ технологии литья деталей подвижного
- состава с гарантированной конструкционной прочностью, разработка и
практически реализованы технологические режимы литья стали с кристаллизацией под давлением применительно к специфике ремонтного производства;
- оценка эффективности внедрения новых технологий и организационно-
управленческих решений по реорганизации системы эксплуатации и
ремонта вагонов на Восточно-Сибирской железной дороге.
Анализ состояния парка вагонов железных дорог
Отечественная вагоностроительнаяпротынтаелттость исторически была не в состоянии поставить железным дорогам нужное количество вагонов для растущих объемов перевозок и замены изношенных. Максимальные поставки составили 70 тыс. ед. в 1973 и 1974 гг. при требуемых 95 тыс. ед. в год. Около 10 тыс. вагонов дополнительно закупалось по импорту. После распада СССР на территории России остались заводы, общая производительность которых составила 45 % от прежней, причем со специализацией на выпуске вагонов ограниченного числа типов. В частности, среди полувагонов эксплуатационного парка 88, 5%. представляют собой конструкцию универсального вагона с люками и лишь 11,5% — специализированные вагоны с люками с глуходонной конструкцией кузова. Отсутствие систематического пополнения парка вагонов новыми привело к его существенному .старению, увеличению эксплуатационных и ремонтных затрат на восстановление и работоспособности вагонов, снижению безопасности движения. Ежегодно в связи с истечением срока службы должны исключаться из инвентаря десятки тысяч вагонов. Анализ состояния парка вагонов показал, что в период с 2000 по 2010 гг. должны быть списаны по сроку службы 184,6 тыс. полувагонов, 47,9 тыс. вагонов-цистерн для перевозки нефтепродуктов, 40,022 тыс. крытых, 37,048 тыс. платформ, а всего будет списано 391,748 тыс. вагонов.
Плохое техническое состояние парка вагонов подтверждается также данными по частоте поступления вагонов рабочего парка в текущий отделочный ремонт. Основными причинами, вызывающими отцепки вагонов в пути следования, являются: неисправности кузова и рамы——35%; неисправности буксового узла — 25%; неисправности колесной пары — 18%; неисправности автотормозной системы — 9%; неисправности автосцепного устройства — 8%; неисправности деталей тележки —5%.
В работе на основании данных статотчетности _ МПС приведены показатели надежности элементов колесных пар, которые свидетельствуют о необходимости разработки надежной конструкции колесной пары и .ее элементов. Ежегодно в процессе деповского-ремонта-по -усталостным трещинам выбраковываются литые детали тележки 18 — 100 (боковая рама и надрессорная балка) в количестве до 65—70 тыс. ед.; основная причина появления трещин-—-наличие в деталях дефектов литья, которые служат концентраторами напряжений. По мере старения парка вагонов из-за недопустимых износов трущихся элементов ухудшаются эксплуатационные качества тележки: колесная пара движется с перекосом, вызывая интенсивный односторонний износ гребня колеса и боковой грани рельса.
Методами статистического анализа кризисных состояний экономики крупнейших стран мира, включая Россию, в различные годы XX столетия с доверительной вероятностью 0,9 выполнены расчёты по определению " минимального и максимального объемов перевозок в Российской Федерации, — свидетельствующие о том, что прогноз МПС России в ближайшие годы потребует корректировки. При определении .потребности общего парка грузовых вагонов на объем перевозок на период 2001 — 2010 гг. учитывались следующие факторы: увеличение грузооборота к 2010 г. на 50 _„... .%; увеличение объемов.перевозок по родам грузов— на 60%; увеличение производительности вагонов нового поколения — на 18 - 20 % по сравнению с 1999 г. (с учетом пополнения парка вагонов с осевой нагрузкой 30 т); высвобождение парка полувагонов на 9 - 12% (30 - 35 тыс. ед.) от передачи части номенклатуры перевозимых грузов на другие роды вагонов.
Основной объем в перевозках грузов в полувагонах составляли грузы, традиционные для данного подвижного состава (уголь, руда железная и цветная, строительные грузы, лом черных металлов), но в то же время экспертный анализ ряда других позиций грузов показывает возможность их перевозки и. в других типах вагонов.
Некоторая часть этих грузов (по экспертной оценке около 50 %) может перевозиться с использованиехМ других типов подвижного состава, хотя для ряда конкретных грузов и могут потребоваться дополнительные мероприятия по креплению. Таким образом, около 35 тыс. полувагонов (октябрь 2000 г.) могло быть высвобождено для других грузов. Значительная часть (около 70 %) перевозок машин и станков, металлоконструкций может осуществляться не в полувагонах, что высвобождает около 2300 полувагонов. Около половины перевозок химикатов и соды, промышленных товаров народного потребления может быть осуществлена другими типами вагонов, что высвобождает примерно 2800 полувагонов. В целях снижения потребности в полувагонах предусматривается модернизация: платформ — под перевозку леса, труб и других длинномерных грузов, а также средне- и крупнотоннажных контейнеров; крытых вагонов — под перевозку среднетоннажных контейнеров.
Ориентировочная потребность в модернизированных платформах под перевозку леса и труб ориентировочно составляет 15 тыс. ед. Стоимость переоборудования — 120-150 тыс. р. Ориентировочная потребность в платформах, переоборудованных под перевозку контейнеров, ориентировочно составляет 1,5 тыс. ед. Стоимость переоборудования — 50 тыс. р. Ориентировочная потребность в крытых_вагонах,. переоборудованных под перевозку контейнеров, ориентировочно-составляет 1,5 тыс. ед.
Как следствие, на перспективу планируются значительные темпы прироста перевозок грузов групп "прочие" и "минерально-строительные материалы" (к 2010 г. соответственно в 2,0 и 1,55 раза) по сравнению с топливно-энергетическими (1,35. раза) и рудными грузами (1,2.9 раза). Креме того, в составе перевозимых грузов должна увеличиться доля высококачественной продукции. В частности, в перевозке лесных грузов должна уменьшиться, хотя и незначительно, доля перевозок круглого леса на большие расстояния за счет увеличения доли первичной переработки на месте производства. В производстве, а следовательно, и при перевозке черных металлов должна уменьшиться доля металлических заготовок после первичной обработки. В перевозках химических и минеральных удобрений должна вырасти доля отправок этих грузов в специализированных и мягких контейнерах.
Исходя из существующего распределения перевозимых грузов по родам подвижного состава и с учетом вышеизложенных намечаемых изменений в структуре и организации перевозок- грузов, можно сделать ориентировочные выводы о возможности "высвобождения" полувагонов в перспективе до 2010 г. в размере 9 — 12 %. От потребного инвентарного парка это составит 30 — 35 тыс. полувагонов. Потребный инвентарный парк платформ увеличится на 10 — 12 тыс., крытых вагонов —-jHa_15 17 тыс.. прочих — на 5 - 6 тыс. Разрабатываемый и предполагаемый в производстве новый типаж подвижного состава включает в себя крытые вагоны -с раздвижными"-крышами и -приспособленные- -для фронтальной погрузки: специализированные платформы для перевозки автомобилей, фитинговые платформы и т.д., т.е. тот подвижной состав, который на сегодняшний день учитывается как "прочие" вагоны. Планируются значительно большие темпы роста именно "прочих" вагонов при незначительном приросте вагонов типов "крытые" и "платформы". Для реализации данных положений требуется принятие организационных мер по запрещению подачи полувагонов под погрузку грузов, перевозка которых может быть осуществлена в других, в том числе и в новых, типах подвижного состава.
Структура технологического процесса литья
Для производства тонкостенных отливок ответственного назначения создан и освоен технологический процесс литья по выплавляемым моделям с кристаллизацией под давлением (ЛВМКД) []. Схема техпроцесса представлена нарис. 2.1. - гидроцилиндр; 2 - металлоприемник; 3 - затвор из жидкостекольной смеси (ЖСС); 4 -контейнер; 5 - наполнитель; 6 - металл в жидком состоянии; 7 - металл в твердо-жидком состоянии; 8 - отливка с ЛС Рис. 2.1 - Схема технологического процесса литья по выплавляемым моделям с кристаллизацией под давлением (ЛВМКД)
Расплав под давлением из металлоприемника через заливочное отверстие в пуансоне заполняет форму. Давление сохраняется до конца затвердевания отливки, затем при движении нижнего стола установки вниз происходит отрыв остатка металла в металлоприемнике от литниковой системы формы. После этого с нижнего стола установки удаляется металлоприемник и пуансон, а с верхнего стола снимается контейнер с формой. Далее цикл повторяется.
Изготовление ОФ производят по действующему техпроцессу ЛВМ. ОФ прокаливают-при температуре 950 С в течение 2-4 часов в электропечах сопротивления. Продолжительность прокалки устанавливается в зависимости от веса ОФ. После охлаждения ОФ устанавливают в контейнер и заформовы-вают с виброуплотнением ОН. В качестве ОН применяли шамотную крошку, бой электрокорундовых корок, сферокорунд. Верхний слой толщиной 25-30 мм формуют жидкостекольной смесью на основе кварцевого песка.
При формовке с жидкоподвижным наполнителем ОФ после выплавления модельного состава устанавливают в контейнер, заливают жидкоподвижным наполнителем заподлицо с кромками контейнера. После естествен-;.... ного затвердевания жидкоподвижного наполнителя прокаливают формы по режиму: нагрев до 300 С - 3 час; 450 С - 1 час"; 580 С - 24; 680 С - 2; " 950С -2-н4 час. Итого 10-12 часов. Охлаждение до температуры 20-300 С.
Применение жидкоподвижного наполнителя целесообразно при изго товлении "їфугїногабаритньїх стальных деталёй "с повышенными требования ми к точности их размеров [].... ...._......._ Подготовка, пуачсо-да и металлоприемника заключается в очистке их от остатков старой и нанесении новой жидкостекольной кварцевой облицовки с последующей тепловой сушкой при температуре 200-300 С в течение не ме нее0,5 час. . Конструкцию установки ЛВМКД, разрабатывали, исходя из требований, выработанных теорией и практикой литейного производства к оборудованию для литья под давлением и гидродинамическим режимам заполнения форм. Установка ЛВМКД представляет собой заливочный модуль, электропитание которого осуществляется от гибкого кабеля, а управление производится с дистанционного пульта, предусматривающего наладочный и автоматический режим перемещения штока гидроцилиндра. Для контроля давления рабочей жидкости под поршнем силового гидроцилиндра предусмотрен манометр, который размещен на одной из стоек установки и позволяет наблюдать за изменением давления в течение всего цикла литья [].
Характер затвердевания и морфологическое-строение кристаллизующегося сплава по сечению отливки или ее части определяются теплофизиче-скими характеристиками сплава и формы, начальными тепловыми условиями , гидродинамическими режимами литья; конфигурацией детали, структурой формы: толщиной ОФ и ОН; зависят от материала и зернистости наполнителя; пространственного расположения отливки в форме и др. Нестабильность условий формирования структуры-и-механических свойств стальных деталей ЛВМ подтверждается работами, выполненными в начале широкого внедрения в производство ЛВМ []. Начальная температура формы оказывает существенное влияние на формирование свойств отливок ЛВМ, ее снижение "позволяет во многих случаях получить требуемую структуру металла. "
Предотвращение пористости за счет ЛПС возможно, когда L 4t. Для того, чтобы обеспечить направленное затвердевание вдоль всей длины стенки, ее необходимо выполнять с напуском, в вертикальных стенках пористость выше, чем в горизонтальных. При условии обеспечения направленности затвердевания, механические свойства стали выше при литье в холодные формы, так как скорость ее затзердевания выше, чем при литье в горячие формы. При извлечении формы из прокалочной печи, начинается ее охлаждение и формируется неоднородное температурное поле в пространстве литейной формы. Неоднородность температурного поля формы ЛВМ зависит от времени ожидания начала заливки, которое в производственных условиях практически не обеспечивается. При заливке стали в неподогретые формы ее температура в" любой точке постоянна и это является одним из определяющих факторов стабилизации механических свойств стальных деталей, поэтому для процесса ЛВМКД приняли начальную температуру форм, облицовки металлоприемника и пуансонов равной температуре производственных помещений 20 С.
Снижение температуры заливки стали один из важнейших факторов повышения стабильности структуры и механических свойств деталей ЛВМ. Заливка стали без перегрева снижает активность взаимодействия формы с жидким металлом, тем самым устраняются условия образования поверхностных дефектов.
Усадочные процессы образования пористости, утяжин, концентриро ванной раковины, трещин, ликвации определяются"начальной теУіпф"атурой стали, поступающей в форму. При принудительном заполнении формы под давлением, соображение снижения температуры заливки стали до температурного,интервала-текучести расплава в двухфазной зоне от температуры нулевой жидкотекучести до температуры ликвидус связано с техническими возможностями реализации этого условия, так как охлаждение стали в печи приводит к ухудшению ее качества, а в ковше намерзанию ее на стенки ковша, даже нагретого до температуры 900 С.
Исходя из анализа влияния свойств жидкой стали в зависимости от температуры ее нагрева, приняли для процесса ЛВМКД температуру выпуска металла из печи равной 1600С. С другой стороны снижение температуры выпуска металла из печи ниже 1600 С приводит к намораживанию стали на стенки и дно ковша. Температура прокалки чапнпковых козшей 900" С. При выпуске стали из печи при 1600 С футеровка ковша остается чистой и служит несколько плавок. При переливе стали из печи в ковш е температура снижается на 60( С.
Теплофизические свойства стали ВНЛ-3 определены экспериментально в институте теплофизики СО РАН и введены в базу данных программы "Кристаллизация LVM-3, Уд.Гу. Для стали ВНЛ-3 температура ликвидус /, = 1462 С, температура солидус tc =1422 С Проводили термографирование расплавов в металлоприемнике в зави симости от их температуры перед выпуском из печи. Распределение темпера туры и фазового состава стали в металлоприемнике рассчитывали по про грамме "Кристаллизация LVM - 3" Уд.ГУ, в зависимости от геометрических размеров металлоприемника и начальной температуры стали непосредствен -но после перелива ее из плавильной печи [].
Внедрение новых технологий и унификация технических решений
Основными направлениями внедрения новых технологий являются следующие. Для тягового подвижного состава: бесколлекторный тяговый электропривод с современными полупроводниковыми преобразователями; современные теплосиловые установки с зысоким ресурсом; комплексные бортовые микропроцессорные системы управления с подсистемои„диагностики основного оборудования; новые технологии изготовления кузовов из совре ._ ,;__ менных .конструкционных материалов с повышением стойкости к коррозии. снижением массы.и увеличением срока службы; новые конструкции экипажной части с пониженным динамическим воздействием на путь и минималь ньш обслуживанием в. эксплуатации: новые конструкции тяговых передач; новое тормозное оборудование, обеспечивающее максимальную интеграцию с микропроцессорной системой управления. - "Дллтшс:сажирСк"йА вагонов: освоение новых конструкций кузовов-и:?"" нержавеющей стали, а также из алюминиевых сплавов с гладкими стенами облегченной конструкции с высокими антикоррозионными свойствами и _. сроком-службы 50 лет, при этом через 25 лет проводится один капитальный ремонт по восстановлению теплотехнических характеристик кузова и замене внутреннего интерьера; создание принудительного наклона кузова при про-ходе кривых; оснащение вагонов автосцепками жесткого типа, исключающими шум, износы и саморасцепы: создание нового поколения поглощающих аппаратов с долговечными полимерными упругими элементами взамен резинометаллических: создание нсзых тележек для скоростей движения 160 км/ч и 200 км/ч с дисковыми и млгннторельсозыми тормозами; оснащение высокоскоростных вагонов кассетными роликовыми подшипниками; разра-- ботка комплексных бортовых микропроцессорных систем управления оборудованием вагона с встроенной диагностикой; внедрение отечественных установок кондиционирования воздуха: разработка комплекса базовых модульных компонентов оборудования централизованного-и автономного электро Ш снабжения.
Основой для разработок подвижного состава нового поколения должен стать принцип модульной компоновки подвижного состава с рациональной унификацией узлов и систем, снижающей стоимость новой техники и ее разработки.
В них не заложен принцип модульного построения. В ТУ не содержаться требования по надежности и новые подходы к обслуживанию подвижного состава по техническому состоянию. Нет единых требований, предъявляемых к проектированию подвижного состава, нет единого подхода в вопросах эксплуатации, обслуживания и ремонта подвижного состава. В области задачи разработки комплекса унифицированных базовых конструкций и систем для грузовых вагонов нового поколения можно принять следующие технические подходы. Запланирована разработка трех категорий вагонов: ПЕРВАЯ: Стандартные с увеличенной грузоподъемностью до 71 — 75 т с нагрузкой на ось 25 тс и конструкционной скоростью 120 км/ч; с грузоподъемностью 90 — 94 т с нагрузкой на ось 30 тс и конструкционной скоростью 90 км/ч. На основании многовариант ных расчетов были выбраны рациональные технико-экономические параметры конструкции специализированного полувагона с глухим кузовом. Эффективность использования полувагона с глухим кузо вом с нагрузкой от оси на рельсы 30 тс была определена на примере— трех конкретных короткозамкнутых маршрутов: Лебединский ТОК " .. -—. Новолипецкий-.меткомбннат4руд -ДЗДЬносш еревшт ==і 07 км); Качканарский ГОК — Нижнетагильский меткомбинат (руда, дальность перевозки —-.1 01_ км);. Канскр-Ачинский бассейн_ -_ Наза- -ровская-РРЭС-(угольрдальность - - 1-1 0 км).- Потребное количество- -вагонов сократилось соответственно на 23,3 %, 30,4 % и 21,3 %; — масса-поезда увеличилась на 15,8 %Л 1араллельно с созданием и op-. ганизацией производства специализированных полувагонов с нагрузкой на ось 30 тс/выбором короткозамкнутых маршрутов необходимо четко сформулировать комплексную программу по подготовке всей инфраструктуры на выбранных маршрутах." ВТОРАЯ: Скоростные с конструкционной скоростью до 140 км/ч, с нагрузкой на ось до 20 тс и грузоподъемностью 50 — 60 т; ТРЕТЬЯ: Международные с грузоподъемностью 55 — 60 т с возможностью быстрого бесперегрузочного перехода с колеи 1520 на "колею 1435 мм.
Взаимосвязь качества и этапов жизненного цикла изделия
Качество продукта, то есіь насколько он по своим параметрам качества будет соответствовать ожиданиям потребителя, зависит от качества выполнения предыдущих этапов его жизненного цикла. И чем раньше будут скорректированы закладываемые в продукт параметры качества, тем меньше времени и средств потребуется для получения конечного продукта с заданными параметрами качества.
Основными составляющими качества, на которые производитель должен обращать особое внимание, являются: определение потребностей рынка (качество выбора своего потребителя); качество проектирования; качество процесса производства; соответствие качества конечного продукта проекту; качество послепродажного обслуживания.
Объектом качества при этом могут быть: деятельность или процесс; продукция; организация, система, отдельное лицо; любая комбинация из них.
Качество разработки, так же как и любой другой этап, жизненного цикла продукта, зависит от качества целей. - _ Качество разработок будет тем выше, чем меньше корректировок оно будет претерпевать в результате последующего сравнения ценностей реального продукта и ожиданий потребителя. Поэтому роль этапа разработки в максимизации ценности продукта для потребителя и оптимальной минимизации затрат на ее последующее обеспечение, а следовательно, и на минимизацию"стоимости качественного продукта необычайно велика.
В результате проектирования должен быть разработан не только проект продукта с ожидаемой ценностью, но и вся необходимая конструкторско-технологическая и нормативная документация для процесса его производства.
При этом основной целью процесса является добавление ценности продукта при минимальных затратах на каждой операции, а качество процесса будет равно будет равно качеству его результатов, и поэтому затраты на процесс должны быть равны добавленной ценности продукта для потребителя.
Как проектно-конструкторская задача, выбор технологии относится к числу плохо формализуемых задач, поскольку влияющие на принятие решения факторы и связи между ними чрезвычайно многообразны, физически разнородны и чаще всего не имеют ясно выраженных количественных зависимостей. Поэтому на концептуальном уровне разработка технологии получения товара представляет собой скорее творческий процесс, трудно поддающийся автоматизации. На этом уровне разработки технологии конкретизируются цели ее создания, определяются физические эффекты и принципы, закладываемые в основу ее функционирования [53]. -— —:—--:-—- ---- - По данным исследователЕскопт отдела--фирмь-1—Дженерал—Моторс США, при разработке и производстве изделия действует правило -.—. ... десятикратных-_затрат_--_если_на одной из_стадий_круга качества__изделия допущена-ошибка, которая—выявлена—наследующей-стадии,- -то -для--ее исправления потребуется затратить в 10 раз больше средств, чем если бы она была обнаружена вовремя,—Если-она-была обнаружена через одну стадию - то уже в 100 раз больше, через две стадии - в 1000 раз и т.д. Реформирование отрасли все больше требует от предприятий доказательств способности обеспечить современный уровень качества и, как результат, создания доверия к продукции [28]. По существу единственным мерилом" доверия, признанным мировым сообществом, является организация работы на основе норм ИСО 9000 и представление существующего сертификата на систему управления качеством, а также сертификаты соответствия на саму продукцию.
Главная цель систем качества, построенных на основе стандартов серии ИСО 9000 - обеспечение качества продукции, требуемого заказчиком. и предоставление последнему доказательств способности предприятия обеспечить это качество. Соответственно, весь механизм системы, применяемые методы и средства, ориентированы на эту цель.
Понятие качества формировалось под воздействием историко-производственных обстоятельств. Каждое общественное производство имело свои объективные требования к качеству продукции. Повышение сложности изделий привело к увеличению числа оцениваемых свойств. Центр тяжести сместился к комплексной проверке функциональных способностей изделия. В условиях массового производства качество стало рассматриваться не с позиций отдельного экземпляра, а . с позиций стандарта качества всех производимых в массовом производстве изделий.
Качество может быть оценено по нескольким параметрам. Для сводной или обобщенной оценки качества Госстандартом России рекомендовано использовать среднюю геометрическую. Сводная оценка качества связана с так называемым интегральным качеством. Это понятие было введено А.В. Гличевым, В.П. Пановым и Г.Г. Азгальдовым [8].
Вместе с тем нельзя рассматривать качество изолированно с позиций потребителя и производителя. Без обеспечения технико-эксплуатационных и других параметров качества, записанных в технических условиях, не может быть осуществлена сертификация продукции. Разнообразные физические свойства, важные для оценки качества, сконцентрированы в потребительной стоимости.
