CC BY
72
В роботi проведено визначення змти кое-фщенту технчного використання маневрового тепловоза в залежностi вид факторiв техтчног експлуатацп. Процедура моделю-вання враховувала залежтсть коефщен-ту вiд: системи техтчного обслуговування та планових ремонтiв, стратеги екпровки паливом, подовження термту експлуатацп, перiодичностi та тривалостi неплано-вих ремонтiв. Отриман результати довели обгрунтоватсть переходу на нову систему технчног експлуатацп
Ключовi слова: маневровi тепловози, система утримання, коефщент технчно-го використання, локомотиви, коефщент
готовностi
□-□
В работе проведено определение изменения коэффициента технического использования маневрового тепловоза в зависимости от факторов технической эксплуатации. Процедура моделирования учитывала зависимость коэффициента от: системы технического обслуживания и плановых ремонтов, стратегии экипировки топливом, продления срока службы, периодичности и продолжительности неплановых ремонтов. Полученные результаты показали обоснованность перехода на новую систему технической эксплуатации
Ключевые слова: маневровые тепловозы, система содержания, коэффициент технического использования, локомотивы, коэффициент готовности _
УДК 629.424.1.001.57
|DOI: 10.15587/1729-4061.2016.60640|
МОДЕЛЮВАННЯ ЗМ1НИ КОЕФ1Ц16НТУ ТЕХН1ЧНОГО ВИКОРИСТАННЯ МАНЕВРОВОГО ТЕПЛОВОЗУ ДЛЯ Р1ЗНИХ СИСТЕМ УТРИМАННЯ
А. П. Фален ди ш
Доктор техычних наук, професор, завщувач кафедри*
E-mail: [email protected] А. Л. Сумцов Асистент** E-mail: [email protected] О. В. Артеменко Астрант** E-mail: [email protected] О. В. Клецька Астрант* E-mail: [email protected] *Кафедра теплотехшки та теплових двигушв*** **Кафедра експлуатацп та ремонту рухомого складу***
***УкраТнський державний ушверситет залiзничного транспорту пл. Фейербаха, 7, м. Хармв, УкраТна, 61050
1. Вступ
Для визначення ефективносп системи техтчного обслуговування та ремонту (ТОР) застосовують комплекст показники: коефвдент техтчного використання та коефвдент готовность Коефвдент готовно-сп характеризуе знаходження тепловоза в справному стат, а коефвдент техтчного використання - в стат експлуатацп. Вони залежать ввд багатьох факторiв експлуатацп i ремонту.
Особливо важливим е питання визначення ефек-тивност застосування рiзних стратегш при введент в експлуатацп нових або модертзованих тепловозiв [1, 2]. Враховуючи нагальну потребу в значних об'е-мах оновлення тепловозного парку та вибiр основного напрямку оновлення за рахунок комплексно! модер-тзацп актуальним е вибiр системи утримання для модертзованих маневрових тепловозiв.
2. Огляд останшх публiкацiй та постановка проблеми
Визначенню коефiцieнту roTOBHOCTi тягового рухомого складу (ТРС) присвячено багато публжацш.
В робой [3] розглянуто надштсть роботи тепловозного парку лшп ZDM Iндiйськоi залiзницi. В результат розрахунку параметрiв надшност окремих вузлiв запропоновано провести корегування об'емiв робiт iснуючоi системи утримання. Однак при цьому не розглядаеться можлившть змши перiодичностi проведення планових техтчних обслуговувань. В дослiдженi [4] проведено аналiз функцiонування те-пловозiв та ремонтопридатностi з послщуючою обробкою даних для виявлення шляхiв пiдвищення надiйностi роботи тепловозного парку. При ощнщ якостi використовувався коеф^ент технiчного використання, але не проводилась ощнка його змiни вщ застосування запропонованих в роботi заходiв та можливостi використання рiзних стратегш утримання. В стати [5] розглядаеться методика корегування мiжремонтних iнтервалiв в залежносп вiд сезону експлуатацп для шдвищення надiйностi роботи дизеля тепловоза. При цьому коеф^ент техтчного використання було обраховано для шнуючо! та запропоновано! систем. Але в результатах не враховувались змша стратегш еюшровки локомотивiв i не розглянуто вплив непланових ремонпв на коефiцiент технiчного використання.
©
Питанню визначення фактично! надiйностi маневрового тепловозу присвячена праця [6]. В нш розра-ховано показники надшност та ремонтопридатностi маневрових тепловозiв SM48, що експлуатуються на залiзницi PKP CARGO S. A у Польшд. Можливiсть вибору шшо1 системи утримання в робоп не розгля-далася. У стати [7] представлен результати досль дження залежностей мiж вiдмовами та точковими характеристиками надшность Запропоновано спосiб визначення коефвденту готовностi тягового рухомого складу. Питанню визначення коефвденту технiчного використання та впливу змши системи ТОР не розгля-далося. Стаття [8] присвячена визначенню надiйностi роботи електровозiв на шахтi з видобутку цинку та свинцю в мiстi Торашка у Македонii. Цiкавим у робоп е фактичнi значення надiйностi локомотива в умовах маневрово! роботи на шахть Отриманi значення ви-явили необхщшсть вдосконалення системи утримання, однак питання ii вибору у стати не розглянуто.
В роботах [9, 10] наведено загальш принципи визначення коефвденту готовност вантажних локомо-тивiв, його змiну протягом життевого циклу та при-кладш питання його застосування для оцшки роботи системи ТОР локомотивiв. Роботи проведет без ви-вчення питань впливу експлуатацiйних факторiв на коефвдент готовностi.
В розглянутих роботах широко висвилено принципи розрахунку коефвденту технiчного використання, але недостатньо вивчеш питання його змiни при рiз-них системах ТОР та шших експлуатацiйних факто-рiв. Не розглянуто вплив непланових ремонпв (НР) на змшу коефiцiенту технiчного використання.
3. Мета i завдання дослiдження
Метою роботи е моделювання змiни коефвденту технiчного використання маневрового тепловозу при рiзних стратегiях його утримання та з урахуванням можливост проведення непланових ремонпв.
Для досягнення мети були сформульоваш наступнi завдання:
- визначити коефвдент технiчного використання для рiзних стратегiй планових ТО та ПР при ввдсут-ностi НР;
- провести моделювання змши коефвденту техшч-ного використання при рiзних стратепях екiпiровки тепловоза та обрати найб^ьш вигiдну з них;
- розглянути змшу коефвденту технiчного використання протягом подовженого до 50 роюв строку служби тепловоза при рiзних стратепях утримання на етат подовженого строку служби;
- визначити змшу коефвденту техшчного викори-стання протягом життевого циклу з урахуванням ве-личини середнього наробггку до НР та при незмшнш величинi простою на ньому;
- провести моделювання змiни коефвденту тех-нiчного використання, в залежност вiд середнього наробiтку до НР i часу проведення НР;
- на базi проведеного дослiдження та послщуючо! апроксимацii отриманих даних визначити залеж-нiсть змiни коефiцiенту техшчного використання в залежност вiд середнього наробику до НР i часу проведення НР;
- в результат проведеного дослвдження надати ре-комендацiю щодо вибору рацюнально! системи утримання для маневрових тепловозiв.
4. Методика моделювання коефщенту техшчного використання
Ефективнiсть оргашзацп системи ТОР можна ощ-нити рiзними показниками. З точки зору надшност використовують два комплекснi показники: коефщь ент технiчного використання та коефвдент готовностi. Формулювання та визначення даних понять наведено у ДСТУ 2860 «Надшшсть техшки. Термiни та визначення». Згщно з цим стандартом коефвдент техшч-ного використання Кти - це вiдношення математич-ного сподiвання сумарного часу перебування об'екта у працездатному сташ за деякий перюд експлуатацп до математичного сподiвання сумарного часу перебування об'екта в працездатному сташ та у простоях, зумовлених техшчним обслуговуванням i ремонтом за той самий перюд.
Коефвдент готовност Кг - iмовiрнiсть того, що об'ект виявиться працездатним у дов^ьний момент часу, крiм запланованих перiодiв, протягом яких ви-користання об'екта за призначенням не передбачено.
Зпдно ДСТУ 2862 визначають наступним чином
КТИ
КГТД
Т.
Т
Кг =-о
Т + Т.
(1) (2)
де Тд - дiйсний фонд часу, год; Тном - номiнальний фонд часу, год; То - середнiй наробиок мiж вiдмовами, год; Тв - середнш час усунення вiдмов, год.
Дшсний фонд часу Тд дорiвнюе номiнальному фонду часу за винятком просто!в на плановi техшчш об-слуговування та ремонти ТТОР, тобто
Т = Т - Т
L Д -'-ном L ТОР
(3)
Час просто!в, пов'язаних з проведенням планових техшчних обслуговувань (ТО), поточних ремонпв (ПР) та каттальних ремонтiв (КР) ТТОР, визначаеться як сумарний час знаходження локомотива в окремому видi технiчного обслуговування та ремонту, помноже-ний на кiлькiсть ТО, ПР, КР протягом розрахункового перюду, тобто
T = V M T
ТОР / , ТО| ТО|
(4)
де МТО - кiлькiсть ТО, ПР, КР i-го виду за перiод ^ом; ТТОi - тривалiсть i-го виду ТО, ПР, КР, год; Р - юль-юсть видiв ТО, ПР, КР.
При розрахунку МТО та ТТО враховують всi пла-новi види ТО та ПР, а також неплановий ремонт. При цьому не враховують проведення ТО-1.
Таким чином, враховуючи вище наведене, отри-маемо
КТИ _ КГ
Т„ом-(! Мто.Тто, )
Т
(5)
Для виз„аче„„я впливу р1зних фактор1в скористае-мося методами програмува„„я. Для цього розроблено алгоритм виз„аче„„я коефщ1енту Кти, який представлений „а рис. 1. Вш дозволяе проводити моделюва„„я з використа„„ям р1зних систем ТОР та окремих додат-кових фактор1в експлуатацп.
Рис. 1. Алгоритм визначення коефщieнту технiчного використання
Реал1защя розробленого алгоритму потребуе визначення к1лькост1 проведених ТО та ПР. Для визначення ще! величини скористаемося методикою [11] з урахуванням величини напрацювання 1 норми постановки на планов! ТО та ПР у годинах роботи.
5. Результати моделювання коефщенту техшчного використання та ¡х обговорення
Для проведення моделювання на баз1 розробленого алгоритму обрано програмний комплекс для матема-тичних розрахунюв MATLAB.
В якост вихвдних даних моделювання обрано ю-нуючу систему техшчно! експлуатацп для тепловоз1в серп ЧМЕ3. В Укра!ш прийнята планово-попереджу-вальна система ТОР локомотив1в. Вона регламенту-еться «Положенням про планово-попереджувальну систему ремонту техшчного обслуговування тягового рухомого складу (електровоз1в, тепловоз1в, електро- та дизель-по!зд1в)» [12]. Ним встановлеш види ТО, ПР та КР, а також !х тривал1сть та перюдичшсть для кожно! з серш ТРС. Для тепловоз1в ЧМЕ3 передбачено наступ-ш види планових ТО, ПР та КР:
- техшчне обслуговування ТО-1, ТО-2, ТО-3, по-точний ремонт ПР-1 призначеш для попередження появи несправностей ТРС в експлуатацп, тдтриман-ня його в працездатному 1 належному саштарно-гт-ешчному сташ, забезпечення безпечно! експлуатацп, пожежно! безпеки та безаваршно! роботи;
- техшчне обслуговування ТО-4 призначене для обточування бандаж1в кол1сних пар (без викочування !х з-тд локомотиву) з метою тдтримання оптимально! величини прокату та товщини гребешв;
- техшчне обслуговування ТО-5 призначене для консервацп та локомотив1в при постановщ в запас та резерв, або шдготовки локомотива до вщправлення в неджчому сташ на каштальш та поточш ремонти на заводи чи шип депо. Або розконсерващя до експлуатацп теля побудування, ремонту на заводах чи в шших депо, шдготовка (розконсерващя) до експлуатацп перед видачею локомотив1в ¿з запасу або резерву;
- поточний ремонт ПР-3 призначений для забез-печення справност1 тягового рухомого складу, ввднов-лення основних експлуатащйних характеристик та забезпечення IX стаб1льност1 в м1жремонтний перюд виконанням рев1зп, ремонту, замши груп деталей, вуз-л1в та агрегат1в, регулювання та випробувань, а також частково1 модершзацп;
- каштальний ремонт КР-1 - для вщновлення паспортних характеристик, часткового вщновлення ресурсу замшою та ремонтом зношених несправних агрегат1в ТРС, вузл1в, деталей та IX модершзащею;
- каштальний ремонт КР-2 - для вщновлення справност1 та повного ресурсу тягового рухомого складу, його паспортних характеристик, модершзацп агре-гат1в, вузл1в та деталей, повно1 замши кабельно-про-в1дниково1 продукцп та обладнання, гцо вщпрацювало св1й ресурс на нове.
В якост1 вихщних даних для моделювання коефщь енту техшчнен готовност1 розглянемо чотири стратеги проведення ТО та ПР. Для тепловоз1в серп ЧМЕ3, згщ-но положення [12], встановлеш р1зш норми постановки на ТО, ПР та КР в залежност1 вщ термшу експлуатацп:
- в межах нормативного термшу служби;
- при експлуатацп в понад нормативний термш служби;
- тсля глибоко! модершзацп новим силовим об-ладнанням.
Окр1м приведених норм проанал1зуемо системи техшчно! експлуатацп модершзованого тепловозу се-р1! ЧМЕ3 з дизелем Са^3508 згщно з рекомендовани-ми виробником нормами проб1гу [13].
М1жремонтш штервали для перел1чених систем приведен! в табл. 1.
Таблиця 1
Нормативы мiжремонтнi штервали для тепловозiв сери ЧМЕ3
№ п/п Стратепя утримання Перюдичшсть
ТО-2 ТО-3 ПР-1 ПР-3 КР-1 КР-2
даб д1б мю мю роюв роюв
1 1 стратег1я 3 36 8,5 30 8,5 17
2 2 стратепя 3 45 8,5 30 8,5 17
3 3 стратепя 3 58 11 39 11 22
4 4 стратепя 5 60 12 36 7,5 15
Норми простою для вах систем однаковi i склада-ють: для ТО-2 - 1,5 години, ТО-3 - 12 годин, ПР-1 -24 години, ПР-2 - 96 годин, ПР-3 - 120 годин.
Таким чином вихщними даними для моделювання е м1жремонтш пробпи та норми простою маневрових тепловоз1в встановлеш в дшчш систем! ТОР та норми запропоноваш виробни-ком модершзацп.
Для моделювання використаемо р1вш для ветх стратегш ТОР додатков1 умови:
1) техшчне обслуговування ТО 4 проводиться однаково для ветх труп з штер-валом у 6120 годин та простоем у 6 годин на тепловоз;
2) норма простою для ветх КР однако-ва 1 складае 720 годин;
3) час в очжуванш ремонту та час витрачений на транспортування до мкця проведения КР не враховуеться;
4) техшчш обслуговування ТО-5 проводиться тыьки при направлен! на КР з простоем 12 годин до та 12 годин теля проведения КР
Ведения цих умов пов'язано з 1х за-лежшетю в1д депо експлуатацп. Так, наприклад, в залежнос.т1 в1д полпону експлуатацп (наявтеть р1зних ухил1в, кривих дшянок коли, пори року, вид виконано! роботи) необхщшеть проведения ТО-4 в1др1зняеться, тому для анал1зу дощльно прийняти И р1вною для ус!х систем утримання. Аналопчна с.итуащя з проведениям КР. Прос.тш на КР визнача-еться договором на його проведения, а час на пересилку на завод та в зворотному напрям1 залежить в1д в1дс.таш м1ж депо приписки та локомотиворемонт-ним заводом, порядком пересилки локомотиву та додатковими витратами часу, пов'язаними з необх1д-шетю очшування пересилки.
Проведения ТО-5 необх1дно для пересилки локомотива на завод або в шше депо для проведения планових КР, ПР-3, ПР-1 або передач! в постшну екс.плуатащю, а також на сезонну конс.ерващю. В залежност1 в1д оснащеност1 депо та атестацп його ремонтного цеху, ПР-3 та ПР-1 можуть проводитися на баз1 депо експлуатацп, що виключае ТО-5. В за-лежност1 в1д обс.япв перевезень аналопчна с.итуащя складаеться I з сезонного консерващею I зберпанням у зимовий перюд. Тому для р1вност1 цих умов при-ймаемо необхiднiсть проведення ТО-5 тшьки при проведеннi КР.
1деальним е варiант експлуатацп тепловоза, при якому не вщбуваеться вiдмов на лшп i, як наслiдок, не проводяться НР, всi можливi несправностi усуваються на планових ТО та ПР без збыьшення часу простою на них. В якос^ кроку розрахунку ^ приймемо 72 години для всiх систем. Це дозволяе з достатньою точнiстю моделювати змiну коефвденту технiчного викори-стання.
Для тепловозiв ЧМЕ3 рiзних варiантiв експлуатацп, ввдповвдно до даних табл. 1 та з урахуванням обмежень, в кшщ життевого циклу (ЖЦ) отримаемо:
- для першо! стратеги Кти=0,9543;
- для друго! стратеги Кти=0,9567;
- для третьо! стратеги Кти=0,9606;
- для четверто! стратеги Кти=0,9662.
Змiна коеф^енту технiчного використання про-тягом нормативного життевого циклу (25 роюв) для кожно1 групи наведена на рис. 2.
-1-!-;-1-
Як видно з графшу 1 (рис. 2), змша коеф1щенту Кти протягом ремонтного циклу (час в1д побудови до КР або м1ж с.ум1жними КР) е нер1вном1рною. Найбыь-ша його змша (зниження) в1дбуваеться на першому ремонтному цикл1 з посл1дуючим вир1внюванням на наступних. При р1вних нормах простою на ТО та ПР коеф1щент готовност1 буде максимальним при най-быыиих м1жремонтних штервалах. Однак, збыыиення м1жремонтного штервалу вимагае покращення якост1 ремонту та широке застосування систем неруйшвного контролю та бортових д1агностичних комплексов. В ш-шому випадку збыыиення м1жремонтного штервалу в реальних умовах призводить до збыыиення юлькост1 непланових ремонт1в.
При техшчнш експлуатацп маневрових тепловоз1в використовують р1зш системи еютрування тепловоза. Це пов'язано з роботою маневрових тепловоз1в на рiзнiй вщсташ вiд пунктiв екiпiровки, рiзною добовою витратою палива i, як наслщок, рiзними пiдходами в проведенi самого ТО-2. Так, для тепловозiв, що виконують тыьки маневрову роботу на вщдалених вiд основного депо станщях, ТО-2 проводиться силами локомотивно! бригади без дозаправки паливом. В зв'язку з цим еюшровка паливом вщбуваеться тiльки на ТО-3 та быьш крупних видах обслуговування та ремонту. Для тепловозiв, що працюють на вивiзнiй та примiськiй роботу екiпiровка паливом здiйснюеться майже кожне ТО-2. Час, витрачений на еюшровку паливом (як i шшими експлуатацiйними матерiалами), повнiстю залежить вщ особливостей розташування та планування пункту ТО. Для моделювання впливу проведення екiпiровки при проведет ТО-2 задамо
0.985
Рис. 2. Змша коефщiенту техшчного використання Кти для тепловозiв ЧМЕ3 протягом нормативного життевого циклу t при рiзних стратегiях утримання: 1 — перша стратепя, 2 — друга стратепя, 3 — третя стратепя, 4 — четверта стратегiя
збшьшення часу простою в середньому на 1 годину. Bei iншi умови та обмеження залишимо без змш. В результат проведених розрахунюв, в кiнцi ЖЦ, отримаемо наступш результати, для норм:
- першо"! стратегii Кти=0,9416;
- другоi стратеги Кти=0,9438;
- третьоi стратегii Кти=0,9475;
- четвертоi стратегii Кти=0,9585.
Графж змiни Кти в залежностi вщ часу виконання ТО 2 при проведенш еюшровки для р1зних систем наведений на рис. 3.
0.99
0.97
0.96
0.95
0.94
0 93
0 5
15
2.5
К 10*
Рис. 3. Змша коефщгёнту техшчного використання Кти тепловозу ЧМЕЗ протягом нормативного життевого циклу t при рЬних системах утримання та збтьшеш часу простою на ТО—2: 1 — перша стратепя, 2 — друга стратепя, 3 — третя стратепя, 4 — четверта стратепя
Таким чином, зменшення простою тепловоза на ТО-2 за рахунок вщсутност1 еюшрування дозволяе шдвищити коефщ1ент техшчного використання на 0,8-1,3 % в залежност1 вщ прийнято! стратеги ТОР.
Положениям [12] встановлено вщхилення вщ норм для постановки тепловоз1в на ТО 3 та ПР-1 у ±10 %, для ПР 2 та ПР 3 вщ - 10 % до +20 % та для КР вщ - 10 % до +25 %. В робот1 [14] доведено, що оптимальний д1апазон вщхи-лення норм пробшв для планових ТО та ПР з техшчно1 та економ1чно1 сторони знаходиться у штервал1 +10 %. Враховуючи це розглянемо змшу коефщенту Кти при зменшеш та збшь-шеш пробпу в межах встановлених вщхилень. Вихщш умови та обмеження приймемо одна-ковими з попередшм вар1антом моделювання для нормативного термшу експлуатацп за ви-ключенням норм пробп1в. Величину пробшв будемо дискретно змшювати в д1апазош вщ 90 до 110 % з кроком у 5 % для ТО 3 1 вс!х ПР та КР. При цьому норма постановки на ТО 2 залишиться без змш. Р1вном1рне збшыиення норм пробпу призводить до збшыиення Кти вщ 0,9499 при 90 % до 0,9601 при 110 % вщ номь нальних норм постановки на ТО, ПР та КР.
Таким чином, можливо значно шдвищити Кти в межах кнуючих норматив1в для планових ТО та ПР. 1ншим напрямом е використання диференцшованих норм, при яких на
п 9Я5
П98 -
О 975 -
□ 97
□ 965
n qp, -
П 955 -
П 95
початковому етапi застосовуються гранично допусти-мi норми (за максимальним значенням) з поступовим 1х зменшенням пiсля проведення кожного КР, але не нижче нормативного рiвня. Результатом таких дш отримаемо Кти на рiвнi системи з нормативною системою експлуатацп в кiнцi ЖЦ.
Розглянемо змшу ефективноси системи експлуатацп при продовжеш термiну служби до 50 роюв. Умовно ЖЦ буде складатися з наступних еташв:
- нормативний - вщ побудови до третього каш-тального ремонту - етап нормативно! експлуатацп;
- понад нормативний - другий етап шеля проведення третього КР або модершзацп до списания.
На першому еташ використовуеться система ТОР для тепловоз1в з нормативним термшом служби.
На другому еташ розглянемо три вар1анти системи ТОР:
- продовження експлуатацп за нормами (2 стратепя);
- перехщ на систему понаднормативно! експлуатацп (1 стратепя);
- проведення модершзацп з переходом на нову систему (3 та 4 стратеги).
В якост1 нормативних даних використаемо норми ТО та ПР (табл. 1). Для розрахунку використаемо т\ ж обмеження, що [ для попереднього розрахунку та додатковк
час простою на вс!х КР р1вний та складае 720 годин, в тому чжуп з заходами по подовжеш термшу служби; перед та шеля проведення КР проводиться ТО 5; час проведення модершзацп р1вний часу на КР з врахуванням проведення ТО 5.
Враховуючи щ вихщш даш отримаемо:
- для друго1 стратеги Кхи=0,9552;
- для першо! с.тартегп Кти=0,9540;
- для третьо! стратеги Кти=0,9571;
- для четверто! стратеги Кти=0,9598.
Результат розрахунку у вигляд1 графшу змши кое-
фщ1енту техшчного використання протягом життевого циклу наведений на рис. 4.
у 1IY
Рис. 4. Змша коефщенту техшчного використання Кти протягом подовженого життевого циклу t та переходi на pi3Hi системи техшчного обслуговування та ремонту: 1 - перша стратепя, 2 — друга стратепя, 3 — третя стратепя, 4 — четверта стратепя
9R
Зниження коефщкнту техшчного використання при подовжен експлуатацп понад нормативний тер-мш уповiльнюeться. При проведеннi модернiзацiï ко-ефiцieнт готовностi в кiнцi ЖЦ б^ьший, нiж в кiнцi першого етапу на 0,1 %. При використанн новоï систе-ми ТОР вш збiльшуeться на 0,3 %.
Завдяки проведенню модернiзацiï та переходу на нову систему ТОР, збшьшуеться час знаходження тепловоза в експлуатацп у порiвняннi з двома шшими системами. Це дозволить зб^ьшити можливий час роботи локомотива в експлуатацп.
Нажаль, таких щеальних умов функщонування сис-теми ТОР досягти неможливо. Це пов'язано з впливом на стан локомотива в експлуатацп (клiматичнi умови, особливост полпону експлуатацп, режими наванта-ження та iH.) i системи ТОР (яккть проведення ремонту, яккть запасних частин, своечасшсть прогнозування виникнення вщмов та ш). Тому внннкае необхщшсть проведення HP. 3 точки зору часу на усунення вщмови HP може проявлятися в двох ркновидах: збшьшет часу простою на планових видах ТО та ПР та проведет окремого НР.
Розглянемо варiант функщонування системи ТОР, при якому проводиться ок-ремий НР без змши проведення планових ТО та ПР.
Для розрахунку коефщкнту техшчного використання, з урахуванням НР, введемо додатковi умови, що його характеризують: час простою на НР та середнш наробиок до НР. За даними експлуатацп приймемо середнш простш на НР на рiвнi 10 годин, а напрацювання до НР 2 000 год., 4 000 год., 6 000 год., 8 000 год., 10 000 год. та 20 000 год. Bti iншi вхщт даш та обмеження приймемо аналопчними першому моделюванню для тепловозу ЧМЕ3 в межах нормативного термшу експлуатацп (2 стратегiя).
Результати розрахунку коефщкнту TOTOBHOCTi представлен! на рис. 5.
0.985
З графжу видно, що найбшьша змiна коефiцiенту готовносп в iнтервалi вiд 2 000 до 6 000 годин, а подальше зб^ьшення напрацювання до НР призводить до незначшл змши коефщкнту готовность
Розглянемо докладшше змшу коефiцiенту техшчно-го використання в залежносп вiд параметрiв НР. Змша середнього штервалу мiж НР значно впливае на значен-ня коефщкнту техшчного використання, але в реальнш експлуатацп величина простою НР теж змшна. Тому необхщно розглянути змшу коефщкнту ввд часу простою. Для цього використаемо тi ж умови, що й в попе-редньому випадку, за виключенням середнього простою та штервалу мiж НР. Середнш простш будемо змшювати в iнтервалi ввд 1 до 80 год., а пробп мiж НР ввд 1 000 до 80 000 год. Результати розрахунку коефщкнту готовно-ctî в кшщ життевого циклу наведеш на рис. 6.
0.975 0.97 0.965 0.96 0955 0.95 0.945
20000 10000
1 у/8000
2000 4000 6000
Рис. 6. Змша коефщiенту техшчного використання Кти в кшщ життевого циклу в залежносп вщ часу простою на неплановому ремонт (Тв) та середньому напрацюванню до нього (То)
Проведемо апроксимащю отримансл залежносп коефщкнту техшчного використання в кшщ життевого циклу вщ часу простою та середньому наробику до НР. Для цього скористаемося пакетом математичних програм МАТЬАВ. В результат! апроксимацп для вих систем отримаемо наступш залежностк - для першо! стратеги
0.5
1.5
* 10
2.5
,5
Рис. 5. Змша коефiцiенту техшчного використання Кти протягом життевого циклу t в залежносп вщ середнього напрацювання до непланового ремонту
Кти(То, Т. ) = 0,9533 + 4,94 ■ 10~8 То -
-4,865 ■ 1(Г5Тв -5,268 ■ 10"13 T; + 5,617 ■ 1(Г10 ТоТв ; (6)
- для друго! CTpaTeriï
Кти (Т„, Тв ) = 0,9557 + 4,94 ■ 1(Г8 То --4,865Ю~5Тв -5,268Ю~13То2 +5,617-1СГ10ТоТв ; (7)
- для третьо! CTpaTeriï
Кти(То,Тв) = 0,9596+4,94 10-8To-
-4,865 10-5Тв -5,268 10-13То2 + 5,617 10-10ТоТв ; (8)
- четвертоï стратегiï
Кти(То,Тв) = 0,9651+4,94 10-8То -
-4,865 10-5Тв-5,268 10-13То2 + 5,617 10-10ТоТв . (9)
Достов1ршсть проведено! апроксимацп перев1рена за двома критер1ями: сума квадрат1в похибок SSE та R2. Вони склали вщповщно 0,0005539 та 0,9972 для вс1х отриманих вираз1в. Адекватшсть отриманих р1в-нянь перев1рена за величиною абсолютно! та вщносно! похибки апроксимацп. Результати 1х розрахунку наведен! в табл. 2. Отримаш значення вщносшл похибки (менше 0,01 %) свщчать про адекватшсть отриманих р1внянь.
Таблиця 2
Результати обчислення похибки апроксимацп
№ п/п Стратепя утримання Абсолютна похибка, 10-5 Вщносна похибка, %
1 1 стратепя 7,4030 0,0084
2 2 стратепя 8,6095 0,0098
3 3 стратепя 7,3953 0,0083
4 4 стратепя 7,3856 0,0083
З отриманих залежностей (6)-(9) видно, що для прийнято'! структури системи ТОР зб1льшення перь одичност проведення НР призводить до зб1льшення коефщ1енту Кти 1 навпаки. Вплив часу простою в дано-му випадку мае протилежну залежшсть.
Окр1м цього в результат! моделювання для р1зних систем отримано однаков1 р1вняння залежност Кти в1д НР, за виключенням першо'1 складово1, що напряму залежить вщ Кти при вдеальному функцюнуванш системи ТОР (без проведення НР) розглянуто'! на початку дослвдження.
В результат! моделювання серед розглянутих ва-р1ант1в стратегш утримання маневрового тепловозу найб1льш рацюнальним буде застосування четверто'! стратеги утримання без еютровки на ТО-2.
Проведене дослвдження було спрямоване на ана-л1з змши коефщ1енту техшчного використання в за-лежност1 в1д р1зних фактор1в експлуатацп. В якост1 переваги та науково-практично'! цшност1 можливо вщмиити, що результат! моделювання вперше було по-р1вняно р1зш стратеги проведення планових вид1в ТО та ПР для маневрових тепловоз1в в рамках прийнятш на Укра1ш планово-попереджувальнш систем! ТОР та отримано математичш залежност змши коефщ1енту техшчного використання в залежност в1д середнього наробику до НР та часу простою на НР.
В якост практично'! цшност1 слщ зазначити результати проведеного моделювання двох найб1льш ефективних систем ТОР, представлен третьою та четвертою стратепями. Зб1льшення м1жремонтного ш-тервалу для ТО-2, ТО-3 та ПР-1 при одночасному його зменшеш для ПР-3 та КР дозволяе тдвищити коефщ1ент техшчного використання. З огляду на це в експлуатацп насамперед потр1бно зб1льшувати фак-тичш м1жремонтш проб1ги насамперед для техшчних обслуговувань ТО-2 та ТО-3. Це можливо досягти за рахунок застосування сучасних д1агностичних комп-лекс1в та систем.
Таким чином, застосовуючи приведену методику для пор1вняння р1зних вар1ант1в систем утримання маневрових тепловоз1в можливо обрати найб1льш ви-
пдну за критер1ем максимальност1 коефщ1ента техшчного використання. Отримаш математичш залеж-ност можливо використовувати при розробщ вимог до нових або модершзованих тепловоз1в 1 систем 1х утримання в частинш обгрунтування величини кое-фщ1енту техшчного використання при вщомих параметрах надшност1 тепловоза в щлому. Також можливе виршення 1 зворотно'1 задач1 при вщомш або заданш величин коефщ1енту техшчного використання ви-значити вимоги до надшност маневрового тепловоза. Окр1м цього використання отриманих результат1в в подальших дослщженнях дозволить враховувати вплив НР при розробщ та подальшш оптим1заци систем утримання.
6. Висновки
1. Протягом життевого циклу вщбуваеться змша коеф1щенту техшчного використання, який залежить вщ прийнято'1 системи ТОР. При вдеальному функщ-онуванш системи ТОР та самого локомотива, зпдно норм друго'1 стратеги утримання, коеф1щент техшчно-го використання буде складати Кти=0,9567.
2. При зб1льшенш простою тд час ТО-2 на 1 годину за рахунок проведення еютровки тепловоза коеф1щент Кти знижуеться до 0,9438, що свщчить про недощльшсть такого тдходу. Необхщно усунути додатков1 просто'! на ТО-2, пов'язаш з ек1шровкою за рахунок максимального заправлення паливом та шшими експлуатацшними матер1алами на ТО-3 та вс1х видах ПР.
3. В раз1 продовження термшу експлуатацп до 50 рок1в 1 при в1дсутност1 змш у систем! ТОР, коеф1щент техшчного використання буде складати Кти=0,9552. При продовжеш термшу експлуатацп з 25 до 50 рок1в та модершзаци тепловоза 1 зм1ш стратеги ТОР на нову коеф1щент техшчного використання тдвищуеться до Кти=0,9571, а при використанш норм для четверто'! стратег1'1 в1н досягае Кти=0,9598.
4. Зм1на коеф1ц1ента Кти залежить в1д середнього нароб1тку та часу проведення НР. При незмшному час1 простою найб1льша зм1на коефщ1енту готовност1 при прийнят1й систем1 техшчно'! експлуатац1'1 в1дбу-ваеться в штервал1 в1д 2 000 один до 6 000 годин, а дал1 зб1льшення напрацювання до НР призводить до незначно'! зм1ни коеф1ц1енту готовност1 та коеф1ц1енту техн1чного використання Кти.
5. Моделювання зм1ни коеф1ц1енту Кти, в залежно-ст1 в1д наробику до НР 1 часу проведення НР доводить, що вплив змши часу простою на НР найб1льш вагомий при малих штервалах наробггку до НР (до 2000 год.). З1 зб1льшенням над1йност1 роботи тепловоза 1, як на-сл1док, зб1льшенням середнього нароб1тку до непланового ремонту величина простою майже не впливае на величину коефщ1енту техн1чного використання.
6. В результат! проведеного моделювання змши коефщ1енту Кти, в залежност1 в1д наробику до НР 1 часу проведення НР та послщуючо'! апроксимацГ! отриманих даних, отримано залежшсть змши Кти у вигляд1 пол1ному. Визначено, що залежшсть Кти в1д НР однакова для вс1х систем утримання 1 в першу черту залежить вщ щеального вар1анту функц1онування системи ТОР (без проведення непланових ремонт1в).
7. На базi отриманих в результат моделювання даних найб^ьш рацiональною з точки зору максимального коефвденту техшчного використання буде четверта стратепя утримання маневрових тепловозiв. При ïï застосуванш маневровий тепловоз буде знахо-дитися бiльше часу в стан експлуатацп, у порiвняннi
з шшими стратепями, що надасть можливiсть вико-нати бiльший об'ем роботи. Так у порiвняннi з кную-чою (2 стратегiя) коефiцiент технiчного використання збшьшуеться на 0,993 %, що в перерахунку на три-валшть життевого циклу тепловоза у 25 роюв надае прирiст в чаа роботи в розмiрi 90 дiб.
Лiтература
1. Данько, Н. И. Проблемы обновления подвижного состава железных дорог Украины и пути их совершенствования с учетом жизненного цикла [Текст] / Н. И. Данько, Э. Д. Тартаковский, Д. В. Ломотько, А. П. Фалендыш, Ю. Е. Калабухин // Зашз-ничний транспорт Украни. - 2011. - Вип. 3. - С. 22-25.
2. Фалендыш, А. П. Вопросы модернизации тепловозов с учетом жизненного цикла [Текст] / А. П. Фалендыш, А. Л. Сумцов, О. В. Клецкая // Локомотив-информ. - 2015. - Вып. 103-104. - С. 4-9.
3. Despodov, Z. Determination of reliability parameters of locomotive transport system in main haulage drift in the Toranica lead and zinc mine [Text] / Z. Despodov // Acta Montanistica Slovaca. - 1998. - Vol. 3, Issue 4. - Р. 495-498.
4. Varakuta, E. Reliability parameters of railways rolling-stock functioning researching during its exploitation [Text] / E. Varakuta, J. Beleckyy, N. Bragin // Teka commission of motorization and power industry in agriculture Lublin university of technology Volodymyr Dahl East-Ukrainian national university of Lugansk. - 2010. - Vol. XD. - P. 25-30.
5. Gandhare S. N. Re-Scheduling Of Maintenance Tasks for Diesel Locomotive (ZDM) Maintenance Work Using FMEA Technique-An Industrial Engineering Approach for Saving the Resources [Text] / S. N. Gandhare, T. A. Madankar, D. R. Ikhar // OSR Journal of Mechanical and Civil Engineering (IOSR-JMCE) International Conference on Advances in Engineering & Technology, 2014. -P. 47-54.
6. Bose, D. Measurement and Evaluation of Reliability, Availability and Maintainability of a Diesel Locomotive Engine [Text] / D. Bose, G. Gliosli, K. Maiidal, S. P. Sau, S. Kuuar // International Journal of Scientific and Research Publications. - 2013. -Vol. 3, Issue 9. - P. 1-18.
7. Zhang Z. Reliability modeling and maintenance optimization of the diesel system in locomotives [Text] / Z. Zhang, O. W. Ga, Y. Zhou, Z. Zhang // Eksploatacja i Niezawodnosc - Maintenance and Reliability. - 2012. - Vol. 14, Issue 4. - P. 302-311.
8. Szkoda, M. Analysis of reliability, availability and maintainability (RAM) of SM48 diesel locomotive [Text] / M. Szkoda // EURO-ZEL 2014 22nd International Symposium, 2014. - P. 1-10.
9. Устенко, О. В. Критерп оцшки техшчно!' ефективност вiртуальноï системи техшчно!' експлуатацп тягового рухомого складу [Текст] / О. В. Устенко // Збiрник наукових праць Дон1ЗТ. - 2010. - № 23. - С. 134-141.
10. Тартаковський, Е. Д. Розробка системи утримання тягового рухомого складу при подовженш термшу його експлуатацп' [Текст] / Е. Д. Тартаковський, О. С. Крашешшн, С. А. Матвieнко // Збiрник наукових праць Дон1ЗТ. - 2012. - № 31. -C. 142-149.
11. Тартаковский, Э. Д. Методы оценки жизненного цикла тягового подвижного состава железных дорог [Текст] / Э. Д. Тартаковский, С. Г. Грищенко, Ю. Е. Калабухин, А. П. Фалендыш. - Луганск: изд-во «Ноулидж», 2011. - 174 с.
12. Положення про планово-попереджувальну систему ремонту техшчного обслуговування тягового рухомого складу (елек-тровозiв, тепловозiв, електро та дизель-поïздiв) [Текст]. - Затвердженно наказом Укрзашзнищ №093Ц вщ 30.06.2010 р. -Кшв, 2011. - 30 с.
13. Тепловоз маневровый ЧМЭ-3М. Руководство по эксплуатации и техническому обслуживанию. Часть 3 [Текст]. - Инструкция по техническому обслуживанию ЧМЭ-3М.00.03.000РЭ.
14. Капща, М. I. Розвиток наукових основ удосконалення систем утримування тягового рухомого складу [Текст]: автореф. дис. ... д-ра техн. наук / М. I. Капща. - Дшпропетр. нац. ун-т зашзн. трансп. iм. В. Лазаряна, 2010. - 39 с.
