Delist.ru

Разработка и модернизация средств технического обслуживания железнодорожного пути (30.08.2007)

Автор: Сычев Вячеслав Петрович

- модельного ряда нового поколения хоппер-дозаторов и других технических средств хозяйства пути, защищенных патентами на изобретение (RU:№ 2010076, № 2112826, № 2171755, № 2180888, № 2192362, № 2205763, № 2221718, № 2221719, № 2291076, № 2293674 и другие патенты, в том числе свидетельства на полезную модель).

Практическая ценность работы заключается

в разработке:

-правил и порядка продления срока службы специального подвижного состава, используемого в хозяйстве пути (Указания МПС от 10.07.1997г № Б833 у, от 12.02.1998 г. № С-144-у, от 31.03.1999г. № С 385у, от 15.10.1999 №Л2332у);

-методик технического диагностирования специального подвижного состава хозяйства пути с просроченным нормативным сроком службы с целью продления срока службы утвержденных МПС РФ и ОАО «РЖД»: хоппер-дозаторов; думпкаров; платформ, используемых в специальных составах для засорителей; снегоуборочной и снегоочистительной техники; автомотрис АС1А2; дрезины ДГКу;

-конструкторско-технологической документации, утвержденной МПС РФ и ОАО «РЖД» на:

капитально- восстановительный (капитальный с продлением срока полезной эксплуатации) ремонт СПС, а именно: хоппер-дозаторов, платформ и думпкаров, применяемых в хозяйстве пути, поезда снегоуборочного СМ 2, дрезины ДГК, оборудования для перевозки звеньев рельсошпальной решетки, машины выправочно-подбивочно-рихтовочной ВПР-02;

модернизацию хоппер-дозаторов моделей типа ЦНИИ ДВЗ и 55-76 (проекты 740.00.000 и 750.00.000 МХД);

новое поколение хоппер-дозаторов ВПМ-770 (проект 770.00.000) и его модификаций (исполнений) ВПМ-770 –Т, ВПМ-770 М

универсальную платформу для материалов и оборудования при производстве путевых работ ПМ-820 (проект 820.00.000);

модуль дозировочный навесной МДН-810 (проект 810.00.000);

технологические процессы ремонтов и текущего содержания железнодорожного пути с использованием модернизированных и разработанных технических средств.

Серийном внедрении:

-капитально-восстановительного ремонта с модернизацией специального подвижного состава на предприятиях МПС РФ и ОАО «РЖД»;

- нового поколения хоппер-дозаторов ВПМ-770 с модификациями;

- платформы для перевозки материалов и оборудования при ремонте железнодорожного пути ПМ-820;

Апробация работы. Ежегодно с 2001 гола опытные образцы, изготовленные по результатам исследований, демонстрируются на Международной выставке «Путевые машины» в г.Калуге, при этом на секциях выставки проводятся выступления и обсуждение разработанных и представленных образцов. Получены: Диплом 1-й степени за лучший экспонат международной выставки «Путевые машины» 2002 г. за образец Хоппер-дозатор ВПМ-770, Диплом 2-й степени за лучший экспонат международной выставки «Путевые машины» 2002 г. за модернизацию хоппер-дозатора ЦНИИ –ДВЗ. Проведены доклады: на научно-технической конференции ОАО «РЖД» «Перспективы технического развития путевого комплекса ОАО «РЖД» в условиях реформирования» 15-16 марта 2007г. в ЦДКЖ; на сетевой школе передового опыта «Организация эксплуатации, технического обслуживания и ремонта путевых машин. Их эффективное использование» 28.07.2007 г, в г.Новосибирск. Ежегодно с 2000 года результаты работы докладываются на технических совещаниях заводов ОАО «Калугаремпутьмаш» и на заводе ОАО «ТРАНСМАШ». Результаты работы также обсуждались на научно-технических совещаниях во ВНИИЖТ.

Реализация работы. По разработанным методикам проводится диагностирование специального подвижного состава хозяйства пути, продлевается срок их полезного использования. Серийно внедрены проекты на капитально-восстановительный ремонт специального подвижного состава и их модернизацию. Сертифицированы и серийно производятся хоппер-дозаторы модели ВПМ-770 и его модификации. Сертифицированы и серийно производятся платформы ПМ-820, используемые в различных ремонтных комплексах. Разработаны и утверждены технологические процессы ремонтов железнодорожного пути, в том числе с использованием опытных образцов МДН-810.

Основное содержание работы

Во введении обосновывается актуальность работы, формируются цели и задачи исследования, излагаются основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе анализируется зарубежный и отечественный опыт разработки и применения в системе технического обслуживания пути путевой техники, включая устройства контроля за состоянием рельсовой колеи. Проблемой механизации путевых работ начали заниматься с 1880 года с создания роликового транспортера для укладки рельсов, а первый вагон с опрокидывающимся кузовом для перевозки балласта был построен в 1898 году. В двадцатом веке над созданием специального подвижного состава работала группа ученых и конструкторов: Алешин В.А., Барыкин Ф.Д., Девьякович Г.М., Драгавцев А.М., Платов В.И., Плохоцкий М.А. и другие, а позже продолжены: Дубровиным В.Н., Ивановым Е.Р., Игнатенковым Г.И., Карповым Н.А., Ковальским В.Ф., Самохиным С.А.,Сырейщиковым Ю.П., Щербининым Ю.П., Щекотковым Ю.М. и др. Однако общий курс на машинизацию путевых работ в СССР был взят только в 1978 году в основном с работ Исаева К.С., Стельмашова В.Н., Членова Н.Т, Федулова В.Ф., а впоследствии развит в работах Каменского В.Б., Ермакова В.М., Певзнера В.О. и др. В 1953 году был разработан первый хоппер-дозатор (модель ЦНИИ ДВЗ), впоследствии усовершенствованный, (модели ЦНИИ ДВЗ М и 55-76), конструкция которого к началу двадцать первого века не претерпела существенных изменений. Производство этих хоппер-дозаторов в девяностых годах прошлого века было прекращено. К началу двадцать первого века реализация передовых технологий машинизированной выправки пути и других видов ремонта оказалось перед угрозой срыва ввиду выработки ресурса у основной массы хоппер-дозаторов перечисленных выше моделей и всего основного парка СПС хозяйства пути.

В главе проанализирована оснащенность СПС отечественных железных дорог в 1990-2002 годах и с использованием данных ВНИИЖТ, проведена оценка динамики старения СПС на сети железных дорог и влияния фактического срока эксплуатации СПС на удельные простои в неплановом ремонте и техобслуживании, составлен прогноз до 2010 годы , эксплуатирующихся на дорогах СПС при условии их списания в соответствии с нормативными сроками службы. На основе определения комплексных показателей надежности СПС, в частности коэффициентов готовности и технического использования, произведена оценка потерь в работе СПС в зависимости от срока их эксплуатации. Выявлено, что средняя продолжительность суммарных простоев основных типов СПС в целом за рабочий сезон растет, например, к 2003 году в сравнении с 1998 года она выросла почти в 1,2-1,4 раза.

Общие потери рабочего времени по всем причинам в период с 1998-2004 годы в процентах от средней продолжительности рабочего сезона для различных типов СПС составили от 15% до 50% . В частности, для СЧ-600 от 30 % до 45 %; Унимат и Дуоматик от 15% до 20%, ВПР от 20% до 40%, ЩОМ от 35 % до 65 % и т.д. Определена расчетная годовая выработка СПС. Например, при минимальном простое, равном 31 день, выработка составила: для СЧ-600, ЩОМ, РМ порядка 70 км в год, Дуоматик более 600 км в год, Унимат более 800 стрелочных переводов в год и т.д. Проведенный анализ показывает значительный разброс значений ресурса и наработки на отказ для аналогичных по конструкции и условиям работы узлов и деталей рабочих органов СПС. Анализ зарубежного опыта подтверждает это, в частности, за рубежом более 30 % продолжительности предоставляемых окон используется непроизводительно. По данным компании GTRM в Великобритании при шестичасовом «окне» полезная продолжительность «окна» составляла 4 часа. При этом по мере старения машин возрастает частота их отказов. Обосновано, что без решения задачи продления срока полезного использования СПС средняя прогнозируемая оснащенность сети железных дорог на 2010 год СПС составит менее 30 %, а по некоторым типам СПС менее 5%.

. Тогда состояние системы эксплуатации СПС в системе технического обслуживания железнодорожного пути характеризуется как:

В процессе эксплуатации техническое состояние СПС находится под воздействием возмущающих факторов, направленных на его изменение (износ, старение и другие), а также управляющих факторов (восстановление состояния СПС при ее техническом обслуживании и ремонте). Совокупность этих воздействий, а также форм и методов их реализации обеспечивает эффективное управление состоянием СПС и их индивидуальным ресурсом.

, при этом, если вектор состояния окажется в области отказов, управление U3 обеспечит интенсивное восстановление. Таким образом, в самом общем виде уравнение управления состоянием СПС в системе технического обслуживания железнодорожного пути представляется в виде суммы управлений:

— интервалы дискретизации.

Наиболее «слабое» место в конструкции железнодорожного пути, является балласт, который обеспечивает стабильное положение пути, распределяет нагрузку, снижает напряжение в земляном полотне и позволяет исправлять путь посредством выправки и подбивки. Особую важность имеет своевременное обеспечение в нужном месте нужного количества балласта и прочих материалов и элементов верхнего строения пути, что без хоппер-дозаторов и платформ осуществить практически невозможно.

Поэтому зарубежные производители путевой техники большое внимание уделяют созданию техники для укладки, замены и очистки балласта. Фирма Kershaw выпускает дозатор-распределитель балласта типа KBR-850, и его последующие модификации KBR-875, KBR900. Компания Plasser & Theurer специализируется на производстве более тяжелых машин с большим числом операций, объединенных в один комплекс и оборудованные компьютерной системой управления. Компания Herzog, производит балластный поезд, способный выгружать балласт при движении со скоростью до 32 км/ч. Работой поезда управляет один оператор, а разгрузка обеспечивается программируемой системой разгрузки. Компания NORDCO выпускает комбинированную машину типа М2-14, которая сочетает функции дозатора-распределителя балласта и снегоочистителя. Компания Harsco Track Tecghnologies, выпускает комплекс Р811, обеспечивающий механизацию работ по снятию и установке шпал, рельсовых скреплений и противоугонов. Машина Stoneblower, обеспечивает распределение балластного материала с контролем положения пути по горизонтали и вертикали. Подачу балласта регулирует компьютерная система управления. Компания Geismar-Modern Track Machinery выпускает компактные и легкие путевые машины на комбинированном железнодорожно-автомобильном ходу для точечного ремонта и замены на небольших участках пути. Компания Georgetown Rail Equipment (GREX) выпускает поезд для перевозки и выгрузки балластных материалов Dump Train, который может отсыпать до 1815 т/ч подбалластного и балластного материала с фракциями размером до 76 мм. Компания Miner выпускает приводы AggreGate для управления запорными устройствами разгрузочных люков при выгрузке балласта, которые не требуют подачи сжатого воздуха от локомотива. Группа Progress Rail Services предложила новый дозатор балласта Model 60. Балластораспределительная машина Stoneblower, используется только в Великобритании. При помощи струи сжатого воздуха машина нагнетает балласт непосредственно под шпалы, что гарантирует точность положения пути в пределах 1 мм. Компания Georgetown Rail Equipment (GREX) продолжает поставки самоходных платформ типа SPS. Компания Hytracker Manufacturing совместно с CN/IC создала машину для локальной подрезки балласта, которая работает в комплекте с экскаватором и приводится в движение от его силовой установки. Hytracker создала облегченный полувагон длиной 22,85 м, используемый совместно с кюветокопателем для доставки и распределения свежего балласта в места локальной вырезки загрязненного. Компания Vermeer Manufacturing занимается исследованиями в области повышения эффективности рабочих органов землеройных машин. Корпорация Railquip поставляет железным дорогам широкую номенклатуру механизированного ручного инструмента, подъемно-транспортного и контрольно-измерительного оборудования. Корпорация Matweld и компания FCI Racine Hydraulic выпускают ручной путевой инструмент с гидравлическим приводом, при этом в 2000 г. освоила инструмент трех новых типов: костыльный молот, шпалоподбойку и костыледер. В главе также проводится анализ организации ремонтов путевой техники за рубежом, и использования путеизмерительной техники при планировании работ по текущему содержанию пути.

Основой эффективного использования СПС в системе технического обслуживания железнодорожного пути является наличие информации о состоянии пути, поэтому во второй главе рассматриваются вопросы повышения информативности оценки состояния пути в системе технического обслуживания железнодорожного пути.

Проблема повышения информативности системы технического обслуживания железнодорожного пути пересекается с проблемами совершенствования системы оценки состояния пути, оценки надежности работы пути в различных условиях эксплуатации, автоматизации процесса оценки состояния пути, планирования путевых работ, формирования базы данных о надежной работе железнодорожного пути, в том числе и при создания АСУ путь. В этих направлениях известны работы Аккермана Г.,Л., Ашпиза Е.С., Вериго М.Ф., Вершинского С.В., Грачевой Л.О., Грищенко В.А., Ершкова О.П., Ермакова В.М, Желнина Г.Г., Каменского В.Б., Когана А.Я., Крейниса З.Л., Левинзона М.А., Ромена Ю.С., Певзнера В.О., Филиппова В.М., Федулова В.Ф., Черкашина Ю.М., Башкатовой Л.В., Лысюка В.С., Зензинова Б.Н., Мишина В.В., Шац Э.Я. и др.

В главе разработана технологическая схема формирования и использования автоматизированной базы данных о работе железнодорожного пути в рамках решения задач АСУ – путь.

В основе информации о состоянии железнодорожного пути лежат показания вагона путеизмерителя. Рассмотрим показания вагона путеизмерителя в виде случайного процесса на контролируемом участке железнодорожного пути, а отступления от норм, обеспечивающих поддержание пути в работоспособном состоянии, будем считать выбросами этого процесса (рис.1).

Рис.1. Запись показаний вагона путеизмерителя как случайный процесс

Интегральные оценки Б участка пути, на котором этот случайный процесс записан по нескольким N последовательным проходам вагона путеизмерителя, представляем в виде временного ряда этих оценок. Тогда, используя основные положения теории временных рядов, определяем прогнозируемые оценки на последующие проходы вагона путеизмерителя.

Действительно, за N проходов вагона путеизмерителя по выбранному участку пути совокупность интегральных оценок Бi представляется выборочной реализацией временного ряда N проходов вагона путеизмерителя. Модель процесса генерируется детерминированной функцией, полиномом порядка n:

где k — номер прохода вагона-путеизмерителя; бi - постоянные коэффициенты, которые определяются из условия, что взвешенные интегральные оценки участка убывают по экспоненте соответственно количеству проходов вагона путеизмерителя.

Показано, что, начиная с n=3, разности (n-1) в среднем не равны 0, но среднее разностей n-го порядка пренебрежимо мало, что позволяет считать его нулевым. Следовательно, при формировании модели можно ограничиться полиномом второго порядка, с учетом случайной составляющей процесса ?, характеризующей влияние на процесс различных факторов, в том числе и процесс выполнения между проходами вагона путеизмерителя ремонтных работ. Такой подход позволяет модели постоянно приспосабливаться к меняющимся условиям эксплуатации железнодорожного пути. Автокорреляционные функции временных рядов интегральных оценок и средних значений ординат неровностей по участкам 1 (на момент наблюдения наработка тоннажа 0) и участка 2 (наработка тоннажа 600 млн.т.брутто), приведенные на графиках рис.2 показывают, что высокочастотная составляющая процесса изменения оценки состояния пути, вызванная влиянием случайной составляющей ? в существенной мере зависит от погрешности интегральной оценки состояния участка пути, которая определяется ступенчатостью штрафной функции оценки.

Рис.2. Автокорреляционная функция временных рядов интегральных оценок(1,2) и средних по участку ординат неровностей (3,4), в том числе выравненных (2,4) двух исследуемых участков пути.

Поэтому бальная оценка участка пути для адекватной выработки управляющих воздействий на путь в системе технического обслуживания железнодорожного пути недостаточно информативна. Предлагается более информативная оценка состояния пути, основанная на использовании теории выбросов случайного процесса. На записи вагона путеизмерителя, как случайного процесса( см. рис.1), по оси абсцисс откладываем протяженность пути L, а по оси ординат амплитуды неровностей рельсовой колеи А с пороговыми значениями С, определяемыми величинами отступлений от норм содержания рельсовой колеи. Поведение функции A (L), характеризующий состояние пути на участке {L0 , L0 +L} относительно порогового уровня С, характеризуется числом положительных n+ (C, L) и отрицательных n- (C, L) выбросов. Основываясь на доказательстве эквивалентности задач теории пересечении уровней, теории выбросов и теории случайных точечных процессов, выполненного Тихоновым В.И. и Хименко В.И., разработаны математические модели, позволяющие ценивать участок пути по числу отступлений от норм содержания рельсовой колеи и определять объемы предполагаемых работ, в частности по выправке пути, включая определение объема необходимого количества подсыпаемого балласта.

загрузка...