Введение к работе
Актуальность проблемы. В условиях реально формирующегося инка в стране основными требованиями пользователей к качеству ранспортной продукции стали сроки доставки и сохранность грузов, сокращение затрат на перевозки. Главной задачей совершенствования правления перевозочным процессом на этом этапе признан переход к риентированному на удовлетворение требований пользователей ка-еству транспортного обслуживания при достижении наиболее эконо-ичных результатов всех составляющих технологического процесса, ля решения этой задачи требуется глубокое реформирование желез-эдорожного транспорта как экономической системы.
В связи с падением объемов перевозок и доходов железных до-эг и с учетом того, что более 25 в эксплуатационных расходах жходится на заработную плату, на ближайшие 10 лет поставлена здача сокращения на треть численности персонала. Для уменьшения ссплуатационных издержек признано также необходимым минимизиро-іние расходов, повышение качества планирования и прогнозирова-гя.
Системы интервального регулирования движения поездов (СИРДП) рают важную роль в перевозочном процессе, обеспечивая ритмич-сть и безопасность движения поездов и влияя тем самым непос-дственно на сроки доставки грузов и пассажиров, на сохранность узов, безопасность пассажиров и работников, связанных с движе-ем поездов. При этом к системам интервального регулирования ижения поездов (ИРДП), кроме систем автоблокировки (АБ), авто-гаческой локомотивной сигнализации (АЛС) и автостопа (АС), кно отнести также системы электрической централизации (ЭЦ), ха-стеристики и качество функционирования которых влияют как на
4 формирование фактического межпоездного интервала на перегонах так и на качество ИРДП на участках железных дорог.
В затратах на эксплуатацию СИРДП на заработную плату с на численнями приходится до 50% и более, поэтому задача повышени производительности труда при их эксплуатации особенно актуальна Однако ответственность функций, выполняемых данными системами требует обоснованных подходов к проблеме сокращения объемов прс филактических и ремонтных работ в них.
Нормативные сроки службы СИРДП составляют 20 и более лет, ограничение инвестиционных возможностей железных дорог в связи падением доходов приводит к росту парка изношенных систем. В ев* зи с этим увеличиваются объемы работ по модернизации эксплуатирч емых систем и частичным заменам устройств в них для компенсаці морального и физического старения, что ставит задачу поиска раці ональных наборов и объемов таких работ, а также обостряется про< лема определения рациональной долговечности систем, то есть опр< деления рациональных сроков службы систем до списания или pi конструкции. Неравномерное снижение объемов перевозок по рази участкам железных дорог требует разработки дифференцированно: подхода к проблеме технического обслуживания, модернизации и з мены эксплуатируемых СИРДП.
Потребительские свойства систем ИРДП проявляются как п использовании их по назначению в перевозочном процессе, так и п выполнении работ, обеспечивающих требуемое качество функционир вания систем в конкретных эксплуатационных условиях. Больш вклад в совершенствование технологии управления движением поезд при использовании систем ИРДП, в том числе с учетом их реальн надежности, внесли отечественные ученые С.А. Абрамов, A.M. Бар нов, В.А. Дмитриев, Ю.В. Дьяков, В.Е. Козлов, Ф.П. Кочнев, А
вкарочкин, В.А. Персианов, Л.П. Тулупов и многие другие.
Исследованию вопросов надежности и эксплуатации технических истем и средств управления, в том числе с учетом влияния челове-а, посвящены работы Е.Ю. Барзшювича, В.В. Болотина, А.И. Губин-кого, Г.В. Дружинина, В.К. Дедкова, В.Н. Каштанова, Р.Н. Колега-ва, Н.А. Шишонка, Р. Барлоу, В. Кокса, Ф. Прошана и других.
Значительный вклад в развитие теории и внедрение систем и редств автоматики и телемеханики в процесс МРДД и автоведения несли известные ученые Л.А. Баранов, И.В. Беляков, A.M. Брылеев І.Н. Василенко, Е.В. Ерофеев, В.Н. Иванченко, Р.А. Косилов, Ю.А. равцов, И.М. Кокурин, В.М. Лисенков, Б.Д. Никифоров, А.С. Пере-оров, Н.Ф. Котляренко, Н.Ф. Пенкин, В.В. Сапожников, Вл.В. Са-окников, Ю.В. Соболев, Д.В. Шалягин, В.И. Шелухин, О.И. Шелухин, .П. Шишляков, А.А. Явна и многие другие.
Совершенствование методов технического обслуживания (ТО) и овышение надежности СИРДП является предметом научных исследо-аний В.М. Абрамова, А.И. Брейдо, К.А. Бочкова, И.Е. Дмитренко, .М. Костроминовэ, А.Е. Федотова, Р.Ш. Ягудина, 0. Вебера, Л. Веера, Г. Торнаи, М. Фишера, Ю. Хюбнера и других.
Экономические вопросы использования технических средств для РДП нашли отражение в трудах А.П. Абрамова, И.В. Белова, А.В. ыкадорова, В.М. Сороко, А.Д. Шишкова и других.
Таким образом, актуальность работы определена потребностями азвития теории и методов повышения эффективности процессов тех-ической эксплуатации систем интервального регулирования движения оездов в конкретных условиях за все время от пуска их в работу о реконструкции или замены с учетом изменения этих условий и за-асов работоспособности систем за достаточно длительный отрезок ремени их использования по назначению.
Цель и задачи диссертации заключаются в создании науч. обоснованных технических и технологических решений по проблеї совершенствования эксплуатации систем ИРДП и их комплексов п различной интенсивности движения поездов на конкретных участках полигонах железных дорог и на основе этого - в разработке и вне, рении методов технической эксплуатации систем ИРДП и решени обеспечивающих снижение эксплуатационных расходов при выполнен требований к качеству функционирования систем.
Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи
-
Экспериментальные и теоретические исследования процесс* старения эксплуатируемых устройств и систем ИРДП.
-
Разработка статистических моделей влияния объективных субъективных факторов на надежность СИРДП, а также моделей изм< нения во времени затрат на компенсацию физического и моральної старения систем.
-
Синтез моделей надежности эксплуатируемых СИРДП и модеж влияния показателей безотказности и ремонтопригодности на поез; ную работу и эксплуатационные расходы.
-
Разработка моделей расхода параметрической избыточности ресурса, а также процесса компенсации физического и моральної износа эксплуатируемых СИРДП и на их базе - методов оптимизации квазиоптимизации работ по техническому обслуживанию, модернизаці и реконструкции систем, обеспечивающих сокращение зксшіуатациоі ных издержек.
-
Разработка методов контроля и измерения параметров усі ройств ИРДП и синтез на их основе технических средств, обеспечь вающих оперативное получение более достоверной информации о тез ническом состоянии устройств.
-
Разработка методов количественного определения цены зг
7 зтных отказов СИРДП.
Выполнение перечисленных задач имеет важное народно-эзяйственное значение для отрасли, поскольку позволяет сократить асходы на эксплуатацию СИРДП при обеспечении существующих требо-эний к качеству их функционирования.
Метода исследований. Выполненные исследования базируются на
ппарате теории эксплуатации сложных систем, теории вероятностей
математической статистики, теории множеств и нечетких множеств,
эории марковских цепей и управляемых марковских процессов; на
этематическом аппарате исследования операций.
Достоверность научных положений обусловлена корректностью зходных математических положений, обоснованностью принятых допу-эний и представительностью статистических данных; подтверждена эзультатами расчетов и моделирования на ЭВМ, экспериментальной эоверкой материалов исследований, результатами внедрения инже-зрннх методик расчетов и опытной эксплуатацией средств измерения контроля, а также результатами обсуждения материалов работы на энференциях и совещаниях.
Научная новизна состоит в разработке теории и новых методов эганизации и планирования работ по технической эксплуатации сис-т ИРДП, учитывающих их технико-экономическую эффективность в эзличающихся условиях использования системы по назначению. Наи-злее важные положения, выносимые автором в разработку проблемы, іедует сформулировать следующим образом:
исследованы свойства СИРДП как сложных антропо-технических гстем на этапе использования их по назначению;
предложены модели для количественного анализа влияния боз-жазности и ремонтопригодности систем ИРДП на качество регули-івания и издержки при эксплуатации систем;
8 -разработаны марковские модели поведения во времени СИРДП і отрезке времени от их пуска в эксплуатацию до списания и марко] ские модели их надежности как стареющих систем;
предложены методы определения квазиоптимальной и оптималі ной периодичности профилактических работ по критериям безотка; ности и технико-экономическим критериям;
разработаны методы оценки эффективности работ по модерш зации устройств ИРДП и методы оптимизации при планировании кош лексов этих работ на участке железной дороги на основе найденш обобщенных теоретико-множественных, стохастических и нечетких мс делей процессов;
разработаны методы определения рациональных сроков и варі антов реконструкции и замен СИРДП на базе предложенных стохаста ческих моделей процессов старения и эволюции ресурса устройств систем ИРДП;
разработаны методы определения границ допустимой обласа изменения параметров элементов воздушных и рельсовых линий пере дачи информации и методы прогнозирования интенсивности отказе устройств;
разработаны методы контроля и измерения параметров элемен тов рельсовых цепей и предложены на их основе методы технически реализации ряда многофункциональных датчиков и измерителей.
Практическая ценность диссертации заключается в разработк теоретических основ и путей практической реализации методов уп равления процессами технического обслуживания, модернизации реконструкции СИРДП в условиях изменения объемов перевозок дл выполнения требований сокращения расходов на эксплуатацию эти систем при сохранении необходимого качества их функционирования.
Разработанные методы и рекомендации по управлению техничес
юй эксплуатацией СИРДП стали основой для инженерных методик рас-гета эффективности мер по повышению надежности этих систем и вы-5ору рациональных сроков их реконструкции, а также являются науч-юй базой для создания нормативных документов, регламентирующих стратегии и периодичность технического обслуживания и ремонтов, гериодичность замен элементов и сроки службы для эксплуатируемых і вновь разрабатываемых систем с учетом интенсивности потока поездов на участке железной дороги.
Исследования, выполненные в диссертации, послужили основой уш разработки технических решений, реализующих современные эффективные методы контроля и измерения параметров наименее надежных устройств в СМРДП, что позволяет организовать эксплуатацию этих устройств со значительно лучшими технико-экономическими показателями.
Реализация результатов работы. Теоретические исследования и фактические разработки выполнены в рамках научно-исследовательс-їих и опытно-конструкторских работ по приказу Министерства путей сообщения: "Исследование по совершенствованию и созданию новых типов рельсовых цепей" (I981-1982 г.г.); "Методика расчета эффективности технических мероприятий по повышению надежности действующих устройств СЦБ" (1988-1989 г.г.); "Ресурсосберегающие технические средства и технологии в хозяйстве СЦБ" (1998 г.); "Микропроцессорная система автоблокировки с децентрализованным разме-цением аппаратуры и рельсовыми цепями без изолирующих стыков 4Б-Е2". Последняя тема включена в "Программу разработки и внедрения средств СЦБ, связи и вычислительной техники на железных дорогах России на период 1999-2000 г.г.", выполняемую в соответствии с Указанием Министерства путей сообщения № 152-у от 01.07.93 и Постановлением Коллегии МПС * 25 от 07.09.94 г. Перечисленные ра-
10 боты проводились при участии, а первые две - под руководством а: тора.
Методика расчета эффективности технических мероприятий : повышению надежности действующих устройств СЦБ, утвержденная : МПС 12.12.89 г., внедрена практически на всех железных дорог страны, при этом только по Алма-Атинской, Восточно-Сибирской, 3 падно-Казахстанской и Целинной железным дорогам полученный счет более рационального планирования работ по модернизации ус ройств экономический эффект составил более 80 тыс. рублей в цен 1984 года.
Методика расчета рациональных сроков реконструкции устройс железнодорожной автоматики и телемеханики при использовании рабочем проектировании институтом Алмаатагипротранс обеспечи получение экономического эффекта 159 тысяч рублей в ценах , I апреля 1991 г. Использование предложенных рекомендаций при р конструкции СМРДП на участке Зима-Слюдянка в связи с перевод его с электротяги постоянного тока на электротягу переменно: тока позволило сэкономить около 9 миллиардов рублей в ценах ; I сентября 1995 г.
Внедрение мер по повышению эффективности технического обсл; живания и ремонта СИРДП обеспечило получение экономического э< фекта, подтвержденного заказчиком, в ценах 1984 г. в сумме бол 290 тысяч рублей, а использование ряда разработок обеспечило таї же повышение безопасности движения поездов.
Испытания в эксплуатационных условиях разработанных датчик* и измерителей сопротивления токопроводяпщх и изолирующих элемв] тов рельсовой линии, а также оштная эксплуатация многофункщк нальных датчиков для кодовой автоблокировки и эксплуатация и пульсных рельсовых цепей постоянного тока для участков с низю
іопротивлением балласта показали их превосходство по сравнению с аналогами по основным эксплуатационно-техническим параметрам. Зяедрение научных результатов диссертации подтверждено соответст-зуюпдами актами.
Результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс іри подготовке студентов по специальности "Автоматика, телемеханіка и связь на железнодорожном транспорте". Материалы диссертации использованы при написании учебных пособий "Надеясность и эффективность устройств железнодорожной автоматики и телемеханики" [ "Основы теории автоматического управления и элементы систем :елезнодорожной автоматики", рекомендованных учебно-методическим бъединением для вузов железнодорожного транспорта и используемых і вузах при чтении лекций по дисциплинам "Основы надежности уст-юйств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи" и "Тео-іетические основы железнодорожной автоматики и телемеханики".
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы вкладывались и обсуждались на: Научно-технической конференции и ыездном заседании секции локомотивного хозяйства центрального равления НТО железнодорожного транспорта "Проблемы повышения ффективности использования тепловозов на железных дорогах Ка-ахстана" (Алма-Ата, 1979 г.); XVII Общесетевой научной конферен-ии по экономической эффективности повышения надежности техничес-их средств и качества работы железнодорожного транспорта (Моск-а, 1980 г.); XXXIII Научно-технической конференции кафедр абМИЖТа с участием представителей железных дорог и предприятий ранспортного строительства Дальнего Востока (Хабаровск, 1983 .); XXXI Научно-технической конференции кафедр ОмИМТа (Омск, Э84 г.); Научно-технической конференции "Предупреждение наездов здвижного состава на работников железнодорожного транспорта"
12 (Новосибирск, 1985 г.); Всесоюзный научно-практической конферея ции с участием специалистов социалистических стран "Проблемы пс вышения надежности и безопасности технических средств железнодс рожного транспорта" (Москва, 1988 г.); Всесоюзной научно-тег нической конференции "Микропроцессорные системы и устройсті управления ответственными технологическими процессами на транс порте" (Москва, 1989 г.); Научно-технической конференции "Транс сиб и научно-технический прогресс на железнодорожном транспорте (Новосибирск, 1991 г.); 3-й Всесоюзной научно-технической конференции "Автоматизированные системы испытаний объектов железнодс рожного транспорта" (Омск, 1991 г.); XX Научно-технической конференции сотрудников ИрИИТа и специалистов эксплуатации и строї тельства железных дорог Сибири (Иркутск, 1995 г.); Сетевой шко. "Совершенствование технологии обслуживания устройств СЦБ, связи радио на основе комплексного внедрения средств вычислитель» техники" (Иркутск, 1996 г.); Второй международной научн< технической конференции "Актуальные проблемы развития железнода рожного транспорта" (Москва, 1996 г.); Ежегодных научно-те: нических конференциях Алма-Атинского института инженеров желе: нодорожного транспорта и специалистов железных дорог Казахста; (Алма-Ата, 1978-1992 г.г.); на заседаниях кафедры "Автоматик, телемеханика и связь" АлМИТа (1993 г.) и ИрИИТа (1995 г.), "Авт< матика и телемеханика на железнодорожном транспорте" МГУПС (199 1997 г.г.); научно-технических совещаниях в Министерстве пут сообщения.
Публикации. Материалы, отражающие основное содержание раб ты, изложены в 69 печатных работах, в том числе в 3 книгах, теме диссертации получено 14 авторских свидетельств на изобрет ния. Часть результатов отражена в 20 отчетах по научно-исследов
13 тельским работам, выполненным при участии и под руководством автора.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и приложения. Она содержит 290 страниц основного текста, 73 иллюстрации (на 48 листах) и 6 таблиц. Список литературы включает 302 наименования.