Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ проблемы организации систем управления техническим состоянием транспортной инфраструктуры региональных железных дорог 11
1.1. Безопасность движения как центральная проблема железнодорожного транспорта 11
1.2. Анализ мирового опыта построения систем управления безопасностью на железнодорожном транспорте 14
1.2.1. Место систем безопасности в инфраструктуре отечественного железнодорожного транспорта 14
1.2.2 Анализ зарубежного опыта реформирования и реструктуризации транспортной отрасли. 17
1.3. Современное состояние обеспечения безопасности движения на железнодорожном транспорте 24
1.4. Роль информационных технологий в управлении безопасностью 38
1.5. Постановка задачи исследования 43
Глава 2. Концепция построения системы управлениябезопасностью движения поездов 51
2.1. Предпосылки к построению модели безопасности 52
2.2. Безопасность как объект управления 53
2.3. Модель управления безопасностью 56
2.4. Подходы к решению проблемы управления безопасностью. 57
2.5. Системный подход к проблеме управления безопасностью.. 63
2.6. Принципы построения систем управления безопасностью движения 68
2.7. Корпоративная модель безопасности движения 72
2.8. Выводы и полученные результаты 84
Глава 3. Математическая модель технического состояли подвижного состава 85
3.1. Математическая модель надежности подвижного состава 90
3.2. Математические модели надежности структурных единиц подвижного состава 98
3.3. Математическая модель объемного планирования ремонтных работ в сети железных дорог 111
3.4. Информационная модель структурной единицы подвижного состава 121
3.5. Формирование технических требований подвижного состава в целях обеспечения безопасности процесса перевозки 125
3.6. Надежность корпоративной информационной сети для технической подготовки^ подвижного состава 141
3.7. Выводы по главе 150
Глава 4. Техническое обслуживание и ремонт ТПС 152
4.1. Использование АСТД электровозов ВЛ80р, ВЛ85, ВЛ65 и ЭП1 153
4.1.1. Опыт использования АСТД на сети железных дорог 153
4.1.2. Аппаратные средства АСТД 161
4.1.3. Двухуровневая технология диагностирования 164
4.1.4. Диагностирование блоков управления 173
4.1.5. Эффективность применения АСТД 178
4.1.6. Выводы и полученные результаты 181
4.2. Анализ систем диагностирования тягового подвижного хозяйства 182
4.2.1. Место систем диагностирования в локомотивном хозяйстве 182
4.2.2. Классификация систем диагностирования 184
4.2.3. Встроенные, бортовые, переносные и стационарные АСТД 199
4.2.4. Выводы и полученные результаты 204
4.3. Управление качеством ремонта 206
4.4. Обеспечение технического состояния вагонов 209
4.5. Управление ремонтным производством 231
4.6. Выводы и полученные результаты 236
Глава 5. Принципы формирования многоуровневой системы управления безопас ностью движения 237
5.1. Системы управления перевозками и обеспечения безопасности движения поездов 241
5.1.1. Управление железнодорожным транспортом
5.1.2. Управление процессом перевозок и обеспечение безопасности... 243
5.1.3. Диспетчерская централизация 244
5.1.4. Информационные системы 245
5.1.5. Современные локомотивные устройства управления ... 246
5.2. Общая архитектура АСУ МС 258
5.3. Многоуровневая система CMC) 258
5.3.1. Структура МС 260
5.3.2. ЕКС 260
5.3.3. МС-СЦБ 262
5.4. АСУ МС
5.4.1. Локомотивное хозяйство, тяговый подвижной состав 262
5.4.2. Локомотивное хозяйство. Локомотивные бригады 264
5.4.3. Локомотивное хозяйство. АСУТ 264
5.4.4. Вагонное хозяйство 266
5.4.5. Путевое хозяйство 267
5.5. Выводы 269
Глава 6. Технико-экономическое обоснование и реализация работы 270
6.1. Технико-экономическое обоснование 270
6.2. Стадии и этапы разработки 273
6.3. Выводы по главе 279
Заключение 281
Литература...: 286
- Место систем безопасности в инфраструктуре отечественного железнодорожного транспорта
- Принципы построения систем управления безопасностью движения
- Математическая модель объемного планирования ремонтных работ в сети железных дорог
- Современные локомотивные устройства управления
Введение к работе
Реформирование отрасли, переход компании ОАО «РЖД» с функциональных на процессные принципы стратегического управления требуют разработки новых бизнес-ориентированных подходов, построенных на принципах стратегического менеджмента. При данном подходе, как правило, выделятся следующие элементы: бизнес-процессы, взаимодействие бизнес-процессов и отдельные оффелированные предприятия отрасли, в которых, соответственно, выделяются свои бизнес-процессы и их взаимодействие. Бизнес-ориентированные подходы, в отличие технологических, предполагают выделение четырех перспектив или слев: финансы; клиенты; бизнес-процессы; кадры.
Обеспечение безопасности движения поездов было и остается ключевым моментом устойчивой работы отрасли. При этом род деятельности компании ОАО «РЖД», ее технологическая насыщенность, территориальная распределенность инфраструктуры, сложность организационно-технической системы требуют построения специфической, корпоративной концепции обеспечения безопасности. Очень важную роль в деятельности транспортной компании играет не только стоимость перевозки груза или транспортной услуги, но также и его сохранность, безопасность и т.п. Следует отметить, что безопасность также является основным аспектом при сертифицировании и лицензировании компании, её филиалов и логистических отделений в контексте управления качеством по международным стандартам ISO.
Безопасность является системной категорией, кроме того, она ортогональна всем прочим структурам, существующим на железной дороге в целом и по отдельным службам в частности, она «пронизывает» все службы, подразделения и организации равно как кадры, финансы и прочие ортогональные составляющие. Поэтому целесообразно в контексте деятельности компании ОАО «РЖД» выделить пятый слой - безопасность, как это и принято в системе сбалансированных показателей бизнес-ориентированной компании и
7 именно с безопасностью связать рад ключевых показателей. Безопасность на
железной дороге нельзя рассматривать отдельно от конкретной службы или хозяйства, а поскольку существует явная стратификация, то необходимо определить некий способ системной интеграции, который может заключаться в выделении бизнес-правил, связывающих эти слои или службы, при этом, естественно, учитывающих аспект безопасности.
Подходить к проблеме безопасности необходимо с двух позиций: во-первых, с позиции стратегически управляемой компании; во-вторых, с позиции жизнеспособной системы. По Стаффарду Биру, любая компания должна обладать жизнеспособностью, только в этом случае она конкурентна на соответствующем рынке услуг. То есть инфраструктура железнодорожного транспорта рассматривается как организм, обладающий определенным уровнем жизнеспособности. В этом организме, как и в любом живом, происходят разномасштабные процессы на разных уровнях. В этой связи наиболее перспективным представляется выделение многоконтурных систем управления по принципу однородности интегрируемых подсистем относительно масштаба времени. Данный принцип, в частности, предполагает выделение, по крайней мере, двух контуров, хотя их, безусловно, значительно больше. Первый контур — контур оперативного уровня или контур реального времени, в котором происходит циркуляция информации за малые промежутки времени. На этом уровне масштаб времени между событиями таков, что время принятия решений очень мало и решения возлагаются на автомат (системы автоматики локомотива, СЦБ и пр.). Второй контур — псевдореального времени или времени принятия управленческих решений, измеряемый в часах, сутках, где в контур обратной связи может быть включен человек. На этом уровне принимаются оперативные решения, которые требуют уровня интеллекта человека. Для эффективного управления на этом уровне необходимо наличие системы поддержки принятия решений. Эта поддержка основана на экспертной информации, концентрированной в системе управления знаниями.
Одна из наиболее актуальных проблем - это наличие большого числа не связанных друг с другом систем, решающих какую-либо узкую задачу. Это обусловлено историческими факторами. В процессе развития системы управления железнодорожным транспортом при решении отдельно взятых задач по обеспечению безопасности на том или ином участке управления перевозками возникала потребность использовать те или иные аппаратно-программные средства автоматизации. В результате накопилось большое количество локальных решений, возникла так называемая «лоскутная автоматизация». Так, например, на тяговом подвижном составе существует ряд устройств, реализующих функции обеспечения безопасности движения: система автоведения поезда УСАВП, автоматического торможения САУТ-ЦМ, комплексное локомотивное устройство безопасности КЛУБ-У, устройство контроля бдительности машиниста ТСКБМ. Существуют многочисленные средства СЦБ системы, устройства, приборы железнодорожной автоматики и телемеханики^ автоматизированные системы управления перевозками различных уровней, контроля дислокации подвижного состава и локомотивных бригад и т.д. Также существует большое количество автоматизированных рабочих мест и систем управления различных хозяйств (АСУТ, АСУШ, АСУП, АСУВ, АСУЛ и т.д.), информационных систем, сетей, серверов и баз данных.
Существенный резерв повышения безопасности на железнодорожном транспорте^— объединение отдельных подсистем в единую многоуровневую систему. Безопасность перевозок при этом должна рассматриваться, прежде всего, как безопасность внутреннего управления тяговым подвижным составом, ведения поезда в целом, управления движением поездов на полигоне во взаимодействии с другими подсистемами.
Современные технические средства и информационные технологии позволяют реализовать эту задачу с минимальными затратами. Однако необходимо реализовать составляющую, обеспечивающую информационную увязку систем друг с другом, их согласованное функционирование и управление, реализующую взаимодействие с информационными системами железнодо-
9 рожного транспорта. Другими словами, необходимо создать системообразующую среду, в которую включены уже созданные системы. Эта среда должна обеспечить от взаимодействия отдельных подсистем новое качество, направленное на повышение безопасности движения поездов.
Система управления безопасностью представляется как многоконтурная и многоуровневая система управления иерархического типа. На каждом уровне иерархии (отдельные подразделения предприятий ЖД, предприятия ЖД, региональные структуры, ОАО «РЖД» в целом) решается ряд задач управления, эффективно переводящих систему из существующего состояния в требуемое.
Для построения системы управления необходима адекватная модель управления безопасностью. Эта модель в силу масштабности сетевой структуры и сложности ОАО «РЖД» как организационно-технической структуры не может быть представлена в рамках единого формализма, наряду с количественными описаниями в ней используются и качественные описания в виде структурных и логических моделей. Гибридность модели в этом смысле является неизбежным следствием сложности системы. Кроме того, система управления безопасностью является территориально-распределнной системой, что обусловливает необходимость создания специфической сетевой архитектуры. Существующее состояние системы определяется в результате активного мониторинга, который является результатом логического вывода на правилах, составляющих модель безопасности.
Построение такой системы требует разработки математических моделей технического состояния подвижного состава и объемного планирования их технического обслуживания как основных составляющих концепции безопасности. Оценка технического состояния подвижного состава должна строится на том предположении, что процесс эксплуатации с учетом всех действующих факторов носит случайный характер, и, как следствие, исследование технического состояния должно базироваться на теории математической статистики.
Сложные системы представляют собой многоконтурные системы, реализующие как подчиненное регулирование одного процесса, так и параллельное управление различными функциями системы. Применительно к задаче управления безопасностью на железнодорожном транспорте можно говорить, что существует сложноподчиненная система управления каждым из хозяйств МПС России: локомотивным, вагонным, путевым, СЦБ и др.
Многоуровневую систему управления и обеспечения безопасности движения поездов можно определить как совокупность технических и организационных мероприятий по управлению и осуществлению перевозок, позволяющих обеспечить безопасность движения поездов как в каждом элементе каждого контура управления, так и в системе управления в целом. Необходимость дублирования, резервирования и др. в каждом отдельном случае определяется индивидуально, исходя из анализа опасности последствий отказа элемента, контура и системы в целом.
Анализ технической эффективности внедрения автоматизированных систем управления в хозяйствах железной дороги, оценка затрат требуемых для разработки нормативных документов, технологий работы и программного обеспечения аналитических систем различных уровней, внедрения системы, обучения персонала позволяют утверждать, что предлагаемые решения, направленные на обеспечение взаимодействия без изменения алгоритмов работы смежных систем, по сравнению с другими возможными являются в два раза дешевле и в три раза быстрее по срокам реализации.
Таким образом, данная работа является первой, где с позиций системного анализа рассмотрена проблема безопасности на глобальном, корпоративном уровне и предложена методология её решения, построены модели управления техническим состоянием подвижного состава. Главной целью и результатом данной работы является разработка концепции управления безопасностью и методологии системной интеграции на основе безопасности как системообразующего фактора.
Место систем безопасности в инфраструктуре отечественного железнодорожного транспорта
Функционально-организационная структура системы управления безопасностью движения в ОАО «РЖД» определяет следующее: ядром системы должен быть Департамент безопасности движения и экологии, которому в филиалах ОАО "РЖД" подчиняются аналогичные службы, а последним - соответствующие отделы в территориальных представительствах филиалов ОАО "РЖД". Предлагаемая система управления безопасностью движения в ОАО "РЖД" максимально сохраняет действующую на железнодорожном транспорте организационную структуру управления, но дополняет ее новыми функциями.
Обязанности по обеспечению безопасности движения сохраняются за хозяйствами железнодорожного транспорта (пути, вагонным, локомотивным хозяйствами и т.д.), организованными по существующему принципу специализации, но с предлагаемой корректировкой организационной и функциональной структур: - разделение функций управления ремонтом подвижного состава, пути и их эксплуатацией в хозяйствах, в настоящее время совмещающих эти функции; - созданием во всех хозяйствах систем управления качеством с учетом показателей безопасности движения. При этом, учитывая, что основной задачей железнодорожного транспорта является перевозка пассажиров и грузов, первоочередное внимание следует уделить созданию системы управления качеством перевозочного процесса; - созданный в центральном аппарате ОАО "РЖД" Департамент безопасности движения и экологии кроме подразделения, выполняющего традиционные функции внутреннего контроля за соблюдением требований безопасности движения во всех хозяйствах ОАО "РЖД", должен быть дополнен подразделением, осуществляющим руководство по созданию и развитию систем качества в интересах всей компании. Такую же реорганизацию необходимо провести в ревизорском аппарате каждой железной дороги, т.е. подразделения ревизорского аппарата должны выполнять аналогичные задачи в интересах всей железной дороги. При создании систем качества в отраслевых хозяйствах Департамент безопасности движения и экологии совместно с техническими департамента 16 ми определяет исходные целевые установки по обеспечению безопасности движения, которые в конечном итоге, определяют эффективность функционирования систем управления качеством в этих хозяйствах с целью сокращения «опасных» ситуаций при обеспечении безопасности движения. При ОАО "РЖД" создаётся Аналитический центр по вопросам безопасности движения, в котором должно быть обеспечено представительство железнодорожных компаний, научно-исследовательских организаций и вузов. В его состав могут входить эксперты в области права и финансов, а также другие специалисты. Функции Аналитического центра: - подготовка руководству ОАО "РЖД" объективной аналитической информации по вопросам безопасности движения, промышленной безопасности и охраны окружающей среды, безопасности перевозок опасных грузов; - разработка мёр, направленныхна повышение безопасности движения; - подготовка проектов решений по вопросам издания, пересмотра и отмены норматйвньїхактов по безопасности движения для последующего принятия решения руководством ОАО "РЖД". Существующий институт приемщиков на предприятиях-изготовителях технических средств, поступающих на железнодорожный транспорт, а также на ремонтных предприятиях железных дорог сегодня подчинен руководителям соответствующих департаментов и служб железных дорог, осуществляющих эксплуатационную деятельность. Такое положение дел не способствует улучшению качества изготавливаемых изделий или оказываемых услуг. Потому целесообразно рассмотреть вопрос о создании самостоятельного органа в центральном аппарате ОАО "РЖД", в состав которого должны войти приемщики подвижного состава, пути и технических средств как на предприятиях Компании, так и на заводах-поставщиках. Данная структура должна быть подконтрольна Департаменту безопасности движения и экологии. Цель этого мероприятия - не допустить выход на сеть железных дорог ОАО "РЖД" технических средств, не соответствующих установленным требова 17 ниям безопасности. Другая задача этой структуры - создание системы управления качеством ОАО «РЖД» для обеспечения безопасности движения.
Базисом комплексной системы безопасности движения должна стать автоматизированная система управления безопасностью движения поездов (АСУ БД). Цель внедрения АСУ БД - снижение числа переходов движения пассажирских и грузовых поездов в опасные состояния (крушения, аварии, браки, сходы, столкновения) [18,136].
К функциям АСУ БД, в частности, следует отнести пооперационный контроль (надзор) за своевременностью и качеством исполнения технологических процессов технического обслуживания и ремонтов технических средств - автоматический, автоматизированный, неавтоматизированный; контроль остаточного ресурса технических средств - автоматический, автоматизированный, неавтоматизированный; автоматизированная выработка оперативных рекомендаций по предотвращению нарушений условий безопасности перевозок и другие.
Техническую базу АСУ БД должны составлять АСУ хозяйств, ИВЦ дорог, ГВЦ, средства контроля точности исполнения технологических процессов. Таким образом, внедрение АСУ БД будет происходить за счет интенсификации использования уже применяемых технических средств, что потребует относительно незначительных капитальных вложений и эксплуатационных затрат [76, 228, 315].
Принципы построения систем управления безопасностью движения
Техническое состояние подвижного состава наряду с путевым хозяйством оказывает решающее влияние на безопасность движения поездов, поэтому оперативному диагностированию технического состояния вагонов уделяется большое внимание. Уральским отделением ВНИИЖТ была разработана система ПОНАБ (пункты обнаружения нагрева букс). В настоящее время в эксплуатации находятся системы ПОНАБ-3, а также .новые разработки У О ВНИИЖТ в области контроля нагрева букс типа ДИСК различных модификаций. Фирмой «ИНФОТЕКС» успешно разработана и внедряется аналогичная система КТСМ-2. Для сбора данных с контрольных постов этой же фирмой разработана автоматизированная система контроля подвижного состава АСКПС. Аналогичная система разработана на Горьковской ж.д. - СКАТ.
Наряду с контролем нагрева букс, у вагонов должен контролироваться целый ряд дополнительных диагностических параметров вагонов: галопирование (отрицательная динамика), параметры бандажей колесных пар (нарушение профиля, ползуны и т.д.), состояние автосцепки, поглощающих аппаратов, наличие негабарита и др. Для диагностики каждого из этих параметров разрабатываются самостоятельные приборы и системы: АСООД, САКМА, КОМПЛЕКС и ряд других [71, 2347235, 265].
Результатом работы всех вагонных диагностических систем может быть требование немедленной остановки поезда, остановки у входного светофора или на станции, ограничение скорости или требование бригаде встречного поезда обратить внимание на подозреваемый вагон [170, 188, 233,236].
Для обслуживания и ремонта вагонов, находящихся в составе поезда, по сети железных дорог создается ряд сетевых ПТО, в задачу которых входит техническое обслуживание вагонов по результатам их осмотра и диагностирования. АСУ сетевого ПТО разрабатывается одновременно ВНИИЖТ, ВНИИУП, «ТРАНССИСТЕМАТЕХНИКА», «ЦИТТРАНС», ИНФОТЕКС, КОРДОН и др. Комплекс решаемых в вагонном хозяйстве задач можно условно объединить названием АСУВ [259, 264,296,297].
В АСУ сетевого ПТО в качестве базовой системы сбора информации решено использовать аппаратно-программный комплекс типа «СКАТ» (Система Контроля Автоматизированная Транспортная), предназначенный для приема, обработки и отображения информации в реальном масштабе времени от различных систем безопасности и контроля технического состояния подвижного состава в пути следования или АСК-ПС (Автоматизированная система контроля подвижного состава). На данный момент принимается и обрабатывается информация от систем контроля нагрева букс ПОНАБ-3, ДИСК-Б, ДИСК-2 (Б,В,Г,К,С,Т), КТСМ (01, 02), АСК ПС, системы контроля негабарита подвижного состава УКСПС, системы обнаружения вагонов с отрицательной динамикой (галопирование) АСООД, системы контроля исправности автосцепки САКМА, аппаратуры силового контроля исправности колес ДДК, диагностического комплекса для измерения колесных пар вагонов на подходах к станции КОМПЛЕКС, устройства контроля сползания букс шейки оси, системы по определению зазоров в скользунах и неравномерности загрузки вагонов и др. В целом же вышеперечисленные системы можно объединить одним термином - комплексные системы диагностики подвижного состава. Наибольшее применение в настоящее время нашла обработка информации от систем контроля нагрева букс.
«СКАТ» автоматизирует работу вагонного оператора, в задачи которого вх6дит"как отслеживание работоспособности концевых диагностических устройств, так и анализ получаемых данных. Взаимодействие с поездным диспетчером в настоящее время решено через прямую телефонную линию. Со СКАТ идут автоматические пометки тревожной информации от устройств контроля на нитку поезда ГИД. На сегодня данная система функционирует на Горьковской ж.д., Южно-Уральской ж.д.
Сложной и неустойчивой была в 2002 году обстановка с обеспечением безопасности движения в вагонном хозяйстве, по вине работников которого было допущено 2 тяжелейших крушения и 14 сходов в грузовых поездах.
Из-за низкого качества деповского и капитального ремонтов грузовых вагонов и их узлов допущено 96 199 отцепок в текущий ремонт вагонов, не проработавших 6 месяцев после деповского и капитального ремонта
Вагоны отцеплялись из-за неисправностей кузовов и рам вагонов 30 937 раз, автотормозного оборудования 19 249, деталей тележек 13 502, колесных пар 10 354, буксовых узлов 10 029, автосцепных устройств 8283, несоответствия зазоров между скользунами 5498 раз.
По трению буксового узла от поездов, остановленных по показаниям приборов КТСМ и ДИСК, отцеплено 3574 вагона, а по неисправности автотормозов отцеплено 222 вагона. Крайне низкими темпами ведется развитие пунктов технического обслуживания.
Качество капитального ремонта грузовых вагонов находится на низком уровне. Каждый второй вагон, а это более 11 тысяч, не проработав и 1 года после ремонта, отцепляется в повторный ремонт. Доля отцепок вагонов, отремонтированных только на Рославльском, Канашском и Барнаульском вагоноремонтных заводах и не выдержавших гарантийного срока эксплуатации, составила в прошлом году 74%. Также на низком уровне находится качество ремонта колесных пар на вагоноремонтных предприятиях. По вине заводов из-за неисправностей колес было отцеплено более 1100 вагонов или 77% от общего числа отцепок по этой неисправности вагонов, не проработавших 1 года после капитального ремонта.
На сети железных дорог значительное количество вагонов эксплуатируется с недопустимыми отступлениями от установленных технических нормативов, а диагностика и контроль узлов и деталей вагонов, соблюдение технологии и качество их ремонта в вагонных депо организовано еще не на должном уровне. И это одна из основных задач, которую необходимо решить в 2003 году.
Наибольшее количество случаев брака происходит из-за отказов в работе буксовых узлов и элементов тормозного оборудования вагонов. Такое положение является следствием низкого качества ремонта и технического обслуживания вагонов в депо, перед погрузкой и в поездах, на пунктах текущего отцепочного ремонта, наличия серьезных недостатков в организации работы ПТО.
Математическая модель объемного планирования ремонтных работ в сети железных дорог
Ветвь с кодом 1 соответствует полностью функционирующей подвижной единице и дальше не может детализироваться. Ограниченная годность предполагает несколько различных исходов. Ветвь с кодом 00 соответствует неремонтопригодной единице (НРП) и также может дальше не ветвиться, а ветвь с кодом 01 соответствует ремонтопригодному состоянию (РП, код 01). В свою очередь, ремонт может производиться с перемещением этой единицы в депо (перемещаемый объект П, код 011) или он не способен к перемещению (неперемещаемый объект НП, код 010). В последнем случае единица подвижного состава может перевозится по частям (перемещение с разборкой ПР, код 0100) или ремонтироваться на месте (РМ, код 0101). Перемещаемые единицы могут, в свою очередь, двигаться самостоятельно (С, код 0111) или на внешней тяге (ВТ, код 0110).
Для дальнейшего описания достаточно выделить три состояния: две тупиковые ветви (Г и НРП) и ветвь ремонтопригодности. Задача служб эксплуатации - поддерживать подвижные единицы в годном состоянии (или вовремя их удалять без нарушения графика движения). Таким образом, оставим в рассмотренном графе три вершины (коды 1, 01 и 00).
Выделенные состояния являются результатом эксплуатации подвижного состава, причем естественная тенденция — переходить из состояния Г в РП и в дальнейшем в НРП. Задача служб эксплуатации и ремонта заключается в минимизации вероятности таких переходов.
Как уже упоминалось выше, причинами выхода из нормального режима эксплуатации подвижного состава могут быть неисправности трёх основных видов: механического, пневмогидравлического и электрического. Рассмотрим конечную ситуацию: подвижная единица может прийти в состояние 01 или 00, и будем анализировать причины такого перехода. На первом этапе анализа выделим наиболее крупные узлы и агрегаты, неисправность которых может привести в данное состояние. Допустим, таких узлов выделено К. Тогда ситуацию с возможными отказами оборудования можно представить в виде графа, изображённого на рис. 3.2. Назовём его диаграммой неисправностей подвижного состава. Рассмотрим описанный выше этап, который на диаграмме обозначен римской цифрой I. Неисправность одного из К выделенных блоков может привести подвижную единицу в состояние 01 или 00. При этом не обязательно поломка данного узла приведёт к абсолютной непригодности. Например, неисправность дизеля тепловоза допускает его перемещение на базу ремонта. Это означает, что соответствующие дуги на графе будут отсутствовать. Например, от блока 1 дуги к вершине 00 такой дуги нет.
Соответствующие переходы на графе могут оцениваться числовыми характеристиками. Одна из таких характеристик - вероятности переходов. На рис. 3.2, в частности, обозначено: p2i - вероятность неисправности блока 2, приводящая к частичной неисправности подвижной единицы; рго - к полной ее неисправности.
Каждый из выделенных на этапе I узлов состоит из ряда деталей. На рис. 3.2 это обозначено этапом II, а узел 1 разбит на S компонентов. Каждый из выделенных на этом этапе компонентов, в свою очередь, состоит из р деталей (этап III). Это разбиение можно продолжить, вводя дополнительные этапы. Граница подобных разбиений определяется уровнем ремонта или восстановления деталей в условиях депо: если деталь (агрегат) при ремонте заменяется на исправную и не ремонтируется, дальнейшее разбиение смысла не имеет. На первом этапе разбиения целесообразно выделять основные составляющие подвижной единицы. Удобнее это делать из практических соображений ремонта, ориентируясь на специализацию ремонтных участков. В частности, можно использовать следующее разбиение: механическая часть (кузов, крепёж, тележки, автосцепка и т.д.), пневматическая часть (компрессор, воздуховоды, краны, сочленения) и электрическая часть (источники питания, коммутационное оборудование, тяговые двигатели, преобразователи). На втором этапе соответствующее оборудование может разбиваться на блоки (например, по вышеприведённому списку). Следует отметить, что полученная диаграмма не может рассматриваться как совокупность изолированных графов, поскольку агрегаты между собой зависимы. Так, пневматическая часть питается от мотор-компрессора локомотива, который приводится в действие от источников электропитания через соответствующую коммутационную аппаратуру; в свою очередь, она замыкается на тормозные колодки, являющиеся окончанием пневматической части. Декомпозиция графа на изолированные части возможна специальными приёмами преобразования и замены сочленения на эквивалентные ветви. Таким образом, предложенный граф несет полную информацию для определения технического состояния подвижного состава и может являться основой организации эксплуатации и обслуживания каждой единицы подвижного состава.
Современные локомотивные устройства управления
Информационная модель структурной единицы подвижного состава предназначается для отображения текущего состояния, идентификации ее и эволюции изменения состояния в процессе эксплуатации вплоть до ликвидации. Кроме того, информационная модель должна содержать такой объем информации, чтобы обеспечить анализ качества проводимых профилактических и "ремонтных работ, а также позволить выработать рекомендации по улучшению качества конструирования и эксплуатации узлов структурной единицы подвижного состава.
Из изложенного функционального назначения информационной модели следует, что по характеру и принимаемым значениям атрибуты информационной модели будут разбиваться на два подмножества: постоянная; переменная и пополняемая. К постоянной информации относятся: идентификационный номер структурной единицы, дата выпуска, завод-изготовитель, спецификация, станция приписки и т.д.
Остальная информация носит переменный характер, и содержит информацию о текущем состоянии и предысторию эксплуатации. Структуру информационной модели можно представить в виде многоярусного дерева, где число ярусов должно определяться как графическое отображение процесса сборки структурной единицы подвижного состава. При этом необходимо учитьюать, что структурная единица подвижного состава представляет собой восстанавливаемую единицу и поэтому, при определении числа ярусов, необходимо учитывать возможности диагностирующих устройств. На рис. 3.10 представлено информационное представление структурной единицы подвижного состава в виде многоярусного дерева.
С точки зрения функционального назначения информационной модели структурной единицы подвижного состава каждая вершина дерева информации должна иметь разное исполнение. Например, сама структурная единица подвижного состава характеризуется идентификационной информацией, именем собственника, конструкцией в виде спецификации, схемой сборки-разборки при ремонте и т.д.
Информационное наполнение вершин узлового яруса должно нести информацию о модульном конструировании, что позволяет по накопленной информации о текущем состоянии усовершенствовать их по надежности и трудоемкости их изготовления и ремонта при техническом обслуживании. Тоже самое можно сказать об информационном наполнении вершин яруса по комплектам. Что касается яруса, где вершинами являются детали по спецификации, то они характеризуются только информацией о текущем состоянии, поскольку текущее состояние структурной единицы подвижного состава - это объединение текущих состояний составляющих деталей. Информационная модель структурной единицы подвижного состава, удовлетворяющая перечисленным требованиям, представлена нарис. 3.11.
Российские железные дороги вступили в период структурных реформ. Меняются технологии работы, юридический статус, имущественные отношения, но, самое главное, меняется психология управления и предстоит перейти на качественно новый уровень. При этом износ основных средств в среднем по сети составляет 50 %, износ локомотивного парка на отдельных дорогах достигает 78 %, вагонного парка — до 65 %. По данным независимых аудиторов, для нормального функционирования отрасли на современном уровне качества в железнодорожный транспорт в течение ближайших пяти лет необходимо инвестировать около 760 млрд р. Поэтому оптимально распорядиться имеющимися ресурсами возможно только при условии использования современных технологий управления, внедрения передовых бизнес-процессов, интеграции в единую транспортную инфраструктуру страны.
В настоящее время реализуется системный проект информатизации отрасли, в котором использован качественно новый механизм взаимоувязки функциональных подсистем. Он основан на построении логико-математических моделей взаимодействия между функциональными подсистемами. В ближайшем будущем необходимо полностью перейти от информационных систем к информационно-управляющим, т.е. к новой вертикально интегрированной модели централизованного управления отраслью.
