CC BY
21
4. Vizilter Ju. V., Zheltov S. Ju., Bondarenko A. V. Obrabotka i analiz izobrazhenij v zadachah mashinnogo zrenija (Image processing and analysis tasks in machine vision). Moscow, 2010, 672 p.
5. Ledenev M. A., Ponomarev A. V. Programmnyj modul pervichnoj obrabotki izobrazhenij, poluchennyh v uslovijah ogranichennogo obema (A software module initial processing of images obtained under conditions in a limited volume). Omsk, 2014, pp. 223 -228.
УДК 625.144.5:625.173.2/5
С. В. Базилевич, А. В. Зайцев, С. М. Кузнецов
ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ВЫПРАВОЧНО-ПОДБИВОЧНО-РИХТОВОЧНЫХ МАШИН ЦИКЛИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ
Разработаны модели комплексных организационно-технологических показателей эксплуатации выпра-вочно-подбивочно-рихтовочных машин циклического действия на примере ВПР-02 и ВПРС-02 с использованием вероятностной оценки надежности их работы. Для ее обоснования проводились два этапа проверки: логическая и математическая. После формирования выборки в соответствии с ГОСТ 8.207-76 проверялась ее принадлежность закону нормального распределения с помощью критерия согласия Пирсона. Далее рассчитывались надежность и риск незавершения запланированного объема работ машинными системами, комплексами, комплектами и отдельными машинами в планируемый промежуток времени.
Модели созданы на основе баз фактических натурных испытаний, технических и экономических показателей машин, комплектов и систем в реальных условиях работы. Данные модели способствует оптимизации путевых работ с заданной надежностью при строительстве, всех видах ремонта и текущем содержании железнодорожного пути, а также дают возможность определения более рациональных режимов эксплуатации путевых машин для выправки, подбивки и рихтовки железнодорожного пути, что способствует повышению годовых выработок данных машин. Они дают возможность организациям, эксплуатирующим данные машины, более обоснованно рассчитывать требуемое количество машин, энергоемкость технологических процессов путевых работ, их стоимость и трудоемкость.
Предложенные модели метода количественной оценки технической надежности работы выправочно-подбивочно-рихтовочных машин позволяют прогнозировать основные комплексные организационно-технологические показатели работы конкретной машины еще на стадии проектирования технологических процессов путевых работ. Этот метод является универсальным и его можно использовать для оценки технической надежности любых машинных систем, комплектов и отдельных машин.
В современных условиях становятся востребованными новые методы, технологии и модели, которые могут способствовать снижению себестоимости строительной продукции и повышению рентабельности работы организаций. Одним из основных факторов повышения эффективности при строительстве, ремонте и текущем содержании пути является формирование технологических комплексов машин.
Целью любой организации является разработка мероприятий, обеспечивающих сооружение объектов и сдачу их в эксплуатацию в проектные сроки с высоким качеством и адекватными денежными, трудовыми и материальными затратами. При строительстве, ремонте и текущем содержании пути необходимо перемещать средства механизации и ресурсы через определенный промежуток времени на новые участки пути. Это вызывает дополнительные затраты, связанные с уточнением организации и технологии производства работ, составов специализированных комплектов и комплексов машин, дальности и времени доставки путевых машин, материалов, полуфабрикатов и готовых изделий.
Создание информационных баз фактических натурных испытаний, технических и экономических показателей машин, комплектов и систем в реальных условиях эксплуатации способствует оптимизации путевых работ с заданной надежностью при строительстве, ремонте и текущем содержании железнодорожного пути [1 - 4].
Создаваемая авторами база данных основана на результатах натурных испытаний вы-правочно-подбивочно-рихтовочных машин ВПР-02 и ВПРС-02, применяемых при строительстве, ремонте и текущем содержании пути для выправки железнодорожного пути в продольном и поперечном профиле и в плане (рихтовки), а также для уплотнения (подбивки) балласта. Показатели работы машин приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Показатели эксплуатации машин
Показатель Обозначение Поле
Марка машины Марка Матка
Заводской номер машины Ыз Ыо
Месяц Месяц Ме$
Календарный фонд времени Тф Т/
Время работы, ч тр Тт
Продолжительность технологических перерывов, ч Т тп Щ
Продолжительность простоев, ч Тп Тр
Коэффициент использования по времени Кв Ку
Коэффициент готовности Кг КЕ
Коэффициент технического использования 1у~ Кти КП
Коэффициент эффективности Кэ Ке
Для анализа работы машин собрана информация об их работе в реальных производственных условиях (время работы, технологических перерывов и простоев машин). При этом для случайных величин была проведена логическая и математическая обработка статистической информации, хранящейся в базе данных [5 - 8].
В таблице 2 приведены параметры выборок времени работы, времени технологических перерывов, времени простоев и коэффициентов использования по времени машин ВПР-02 и ВПРС-02.
Таблица 2 - Характеристика выборки времени работы, технологических перерывов и простоев машин
Показатель Величина
Фактор Т Т тп Т п Кв
Количество опытов 1296 1296 1296 1296
Количество связей 3 3 3 3
Уровень значимости 0,05 0,05 0,05 0,05
Минимальное значение фактора 77 5,1 13,2 0,3105
Максимальное значение фактора 121 12,3 51,1 0,5042
Выборочное среднее значение фактора 98,3 8,90 29,3 0,4006
Среднее линейное отклонение фактора 5,961 0,959 4,895 0,0247
Среднее квадратическое отклонение фактора 7,436 1,233 6,070 0,03071
Стандартное отклонение фактора 7,439 1,234 6,102 0,03072
Средняя квадратическая ошибка фактора 0,207 0,034 0,170 0,00085
Ошибка, % от среднего значения фактора 0,210 0,385 0,578 0,213
Эмпирическая дисперсия выборки 55,33 1,52 37,24 0,00094
Вариации отклонения от среднего значения (V) 35,53 0,921 23,96 0,00061
Риск отклонения от среднего значения (т) 5,96 0,960 4,895 0,025
Коэффициент вариации 0,076 0,139 0,208 0,077
Вычисленное значение критерия Пирсона 6,23 7,73 7,89 7,25
Табличное значение критерия Пирсона 8,13 8,13 8,13 8,13
Количество интервалов 10 10 10 10
Одним из основных показателей выборки являются показатели вариации. Показатели вариации бывают абсолютными и относительными. К абсолютным показателям вариации можно отнести размах (разница между максимальным и минимальным значениями), среднее линейное и среднеквадратичное отклонения, дисперсию.
К относительным показателям вариации следует отнести относительные размах и отклонение, коэффициент вариации.
116 ИЗВЕСТИЯ Транссиба № 2(22) 2015
— I —20 1 5
Следует отметить, что вариация имеет такую же размерность, как рассматриваемый фактор. Не вариация, а коэффициент вариации определяется как отношение стандартного отклонения к математическому ожиданию и является безразмерной величиной.
По данным таблицы 2 можно сделать вывод о том, что время работы, продолжительность простоев, продолжительность технологических перерывов и коэффициент использования машин по времени подчиняются закону нормального распределения, так как вычисленные значения критерия Пирсона для этих показателей меньше соответствующих табличных значений.
В таблице 3 приведены параметры выборок коэффициентов использования по времени, готовности, технического использования и эффективности работы машин ВПР-02 и ВПРС-02.
Таблица 3 - Характеристика выборки коэффициентов использования по времени, готовности, технического использования и эффективности работы машин ВПР-02 и ВПРС-02
Показатель Величина
Фактор Кг 77* Кти Кэ
Количество опытов 1296 1296 1296
Количество связей 3 3 3
Уровень значимости 0,05 0,05 0,05
Минимальное значение фактора 0,6148 0,4435 0,6752
Максимальное значение фактора 0,8219 0,6792 1,0000
Выборочное среднее значение фактора 0,7205 0,5563 0,9123
Среднее линейное отклонение фактора 0,0307 0,0304 0,0568
Среднее квадратическое отклонение фактора 0,0377 0,0383 0,0680
Стандартное отклонение фактора 0,0377 0,0383 0,0680
Средняя квадратическая ошибка фактора 0,0010 0,0011 0,00189
Ошибка, % от среднего значения фактора 0,1452 0,1913 0,2072
Эмпирическая дисперсия выборки 0,0011 0,0014 0,00463
Вариации отклонения от среднего значения (у) 0,0009 0,0009 0,0032
Риск отклонения от среднего значения (г) 0,0307 0,0304 0,0568
Коэффициент вариации 0,0523 0,0689 0,0746
Вычисленное значение критерия Пирсона 7,32 4,83 8,08
Табличное значение критерия Пирсона 8,13 8,13 8,13
Количество интервалов 10 10 10
Из представленных в таблице 3 результатов следует, что рассматриваемые факторы подчиняются закону нормального распределения, так как вычисленные значения критерия Пирсона для них меньше соответствующих табличных значений.
На рисунках 1 и 2 показаны риск и плотность распределения вероятности времени работы машин (Гр), полученные при ежемесячном анализе результатов натурных испытаний (см. таблицу 2).
Рисунок 1 - Риск работы машин
На всех графиках под риском любого показателя по оси абсцисс понимается вероятность того, что рассматриваемый показатель не превысит заданного на оси абсцисс значения.
№ 2(22) ЛЛ Л Г* ИЗВЕСТИЯ Транссиба 117
2015 ■
Например, риск того, что время работы машин ВПР-02 и ВПРС-02 не превысит 100 ч, составляет около 60 %, а следовательно, надежность времени работы машин более 100 ч составит всего около 40 % (см. рисунок 1). Другими словами, риск равен площади, ограниченной осью абсцисс и кривой нормального распределения слева от рассматриваемой точки (см. рисунок 2).
Рисунок 2 - Плотность распределения вероятности времени работы машин
Приведенные графики риска показателей по оси абсцисс позволяют оценить в любой точке оси абсцисс вероятность и риск рассматриваемого показателя работы машин ВПР-02 и ВПРС-02.
На рисунке 3 показан риск продолжительности технологических перерывов (Гтп) в работе машин (см. таблицу 2).
Рисунок 3 - Риск технологических перерывов в работе машин На рисунке 4 показан риск продолжительности простоев машин (Гп).
Рисунок 4 - Риск времени простоев машин
На рисунках 5 и 6 показаны риск и плотность распределения вероятности коэффициента использования (К"в) машин по времени (см. таблицу 2).
Рисунок 5 - Риск коэффициента использования машин по времени
Рисунок 6 - Плотность распределения вероятности коэффициента использования машин по времени
По графикам на рисунках 5, 6 можно оценить показатель риска рассматриваемого коэффициента использования по времени машины при эксплуатации ее в реальных условиях работы.
Для минимизации риска рассматриваемых в статье показателей работы машин воспользуемся рекомендациями [9].
Показатель риска машин определяется по формуле:
= 4У ,
(1)
где V - вариация отклонения от среднего значения рассматриваемого показателя работы машины [10]. В таблицах 2 и 3 этот показатель называется риском отклонения от среднего значения.
При определении времени работы машины с минимальным риском следует воспользоваться формулой:
Тр = ТР - ^
(2)
где Т - среднее время исправной работы машины, ч; г - риск отклонения от среднего значения времени работы машины, ч.
Например, время работы машины с минимальным риском, вычисленное по данным таблицы 2, будет равно 92,34 (98,3 - 5,96) ч.
При определении продолжительности простоев и технологических перерывов работы машины с минимальным риском следует воспользоваться формулой:
Т = Т + г,
(3)
где
Т -
средняя продолжительность простоев машины, ч; г - риск отклонения от среднего
значения продолжительности простоя машины, ч.
№ 2(22) 2015
г
Например, продолжительность простоя машины с минимальным риском, вычисленная по таблице 4.2, будет равна 34,195 (29,3 + 4,895) ч.
При определении коэффициента использования машины по времени с минимальным риском следует воспользоваться формулой:
К = К - г, (4)
где Кв - коэффициент использования машины по времени; г - риск отклонения от среднего значения коэффициента использования машины по времени.
Например, коэффициент использования машины по времени с минимальным риском, вычисленный по данным таблицы 2, будет равен 0,3756 (0,4006 - 0,025).
На рисунке 7 показан риск коэффициента готовности (Кг) машины (см. таблицу 3), полученный при ежемесячном анализе результатов натурных испытаний машин ВПР-02 и ВПРС-02 [10].
0,6 0,62 0,64 0,66 0,68 0,7 0,72 0,74 0,76 0,78 0,8 0,82
Коэффициент готовности -
Рисунок 7 - Риск коэффициента готовности машины
Приведенная на рисунке 7 информация позволяет оценить риск коэффициента готовности. На рисунке 8 показан риск коэффициента технического использования (Кти) машины, полученный при ежемесячном анализе результатов натурных испытаний работы последней (см. таблицу 3).
0,44 0,46 0,48 0,5 0,52 0,54 0,56 0,58 0,6 0,62 0,64 0,66 0,68
Коэффициент технического использования-^
Рисунок 8 - Риск коэффициента технического использования машины
Коэффициент сохранения эффективности (см. таблицу 3), показывает эффективность использования (Кэ) машины за конкретный промежуток времени (рисунок 9).
Предложен метод обоснования показателей работы машин типа ВПР-02 и ВПРС-02, позволяющий прогнозировать основные показатели работы конкретной машины. Этот метод
120 ИЗВЕСТИЯ Транссиба № 2(22) 2015
1
является универсальным, и его можно использовать для обоснования показателей работы любых машинных систем, комплектов и отдельных машин.
90
%
I 70 60 50 40
* 30
о
п 20 10
0,68 0,7 0,72 0,74 0,76 0,78 0,8 0,82 0,84 0,86 0,88 0,9 0,92 0,94 0,96 0,98 1 Коэффициент эффективности-^
Рисунок 9 - Риск коэффициента эффективности работы машины Список литературы
1. Кузнецов, С. М. Вероятностная модель работы многоступенчатых гидротранспортных систем [Текст] / С. М. Кузнецов, Е. В. Лизунов, А. В. Щербаков // Известия вузов. Строительство. - 2006. - № 9. - С. 33 - 41.
2. Кузнецова, К. С. Формирование ресурсосберегающего парка машин [Текст] / К. С. Кузнецова, С. М. Кузнецов // Путь и путевое хозяйство. - 2006. - № 8. - С. 11, 12.
3. Исаков, А. Л. Формирование ресурсосберегающего комплекса машин для строительства зданий и сооружений [Текст] / А. Л. Исаков, К. С. Кузнецова, С. М. Кузнецов // Механизация строительства. - 2013. - № 9. - С. 14 - 17.
4. Кузнецов, С. М. Системотехника ресурсосберегающей технологии строительства зданий и сооружений [Текст] / С. М. Кузнецов // Известия вузов. Строительство. - 2005. - № 3. - С. 110 - 117.
5. Кузнецов, С. М. Оценка значимости факторов организационно-технологической надежности работы земснарядов [Текст] / С. М. Кузнецов, В. Б. Пермяков, П. А. Хабарова // Экономика железных дорог. - 2009. - № 7. - С. 56 - 61.
6. Кузнецов, С. М. Оценка технической надежности работы гидротранспортных систем [Текст] / С. М. Кузнецов // Экономика железных дорог. - 2013. - № 10. - С. 77 - 87.
7. Кузнецов, С. М. Обработка результатов натурных испытаний при техническом и тарифном нормировании [Текст] / С. М. Кузнецов, К. С. Кузнецова // Экономика железных дорог. - 2010. - № 7. - С. 88 - 99.
8. Кузнецов, С. М. Совершенствование обработки результатов натурных испытаний при техническом и тарифном нормировании [Текст] / С. М. Кузнецов // Экономика железных дорог. - 2013. -№ 7. - С. 90 - 97.
9. Повысим надежность строительства объектов [Текст] / С. В. Базилевич, И. Л.Чулкова и др. // Механизация строительства. - 2009. - № 6. - С. 12 - 14.
10. Базилевич, С. В. Повышение организационно-технологической надежности проектирования строительных объектов [Текст] / С. В. Базилевич, В. Н. Анферов и др. // Известия вузов. Строительство. - 2013. - № 8. - С. 51 - 63.
References
1. Kuznecov S. M., Lizunov E. V., Shcherbakov A. V. A probabilistic model of multistage hydro - systems [Veroyatnostnaya model' raboty mnogostupenchatyh gidrotransportnyh system]. Izvestiia vuzov. Stroi-tel'stvo - Proceedings of the universities. Building, 2006, no. 9, pp. 33 - 41.
2. Kuznecov K. S., Kuznecov S. M. Formation of conservation fleet [Formirovanie resursos-beregayushchego parka mashin]. Put' i putevoe khoziaistvo - Path and track facilities, 2006, no 8, pp. 11 - 12.
3. Isakov A. L., Kuznecov K. S., Kuznecov S. M. Formation of conservation complex machines for the construction of buildings and structures [Formirovanie resursosberegayushchego kompleksa mashin dlya stroitel'stva zdanij i sooruzhenij]. Mekhanizatsiia stroitel'stva - Mehani-zatsiya construction, 2013, no 9, pp. 14 - 17.
4. Kuznecov S. M. Systems engineering resource-saving technology of construction of buildings [Sistemotekhnika resursosberegayushchej tekhnologii stroitel'stva zdanij i sooruzhenij]. Izvesti-ia vuzov. Stroi-tel'stvo - Proceedings of the universities. Building, 2005, no 3, pp. 110 - 117.
5. Kuznecov S. M., Permyakov V. B., Habarova P. A. Assessment of the importance of organizational and technological factors, the reliability of the dredgers [Ocenka znachimosti faktorov or-ganizacionno-tekhnologicheskoj nadezhnosti raboty zemsnaryadov]. Ekonomika zheleznykh dorog -Economy railways, 2009, no 7, pp. 56 - 61.
6. Kuznecov S. M. Assessment of the technical reliability of hydro-systems [Ocenka tekhnich-eskoj nadezhnosti raboty gidrotransportnyh system]. Ekonomika zheleznykh dorog - Economy railways, 2013, no 10, pp. 77 - 87.
7. Kuznecov S. M, Kuznecov K. S. Processing of the results of field tests with the technical and tariff rationing [Obrabotka rezul'tatov naturnyh ispytanij pri tekhnicheskom i tarifnom normiro-vanii]. Ekonomika zheleznykh dorog - Economy railways, 2010, no 7, pp. 88 - 99.
8. Kuznecov S. M. Improving the processing of the results of field tests with the technical and tariff rationing [Sovershenstvovanie obrabotki rezul'tatov naturnyh ispytanij pri tekhnicheskom i tarifnom normirovanii]. Ekonomika zheleznykh dorog - Economy railways, 2013, no 7, pp. 90 - 97.
9. Bazilevich S. V., Chulkova I. L., Kuznecov S. M., Sirotkin N. A. Increase reliability of the facilities construction [Povysim nadezhnost' stroitel'stva ob"ektov]. Mekhanizatsiia stroitel'stva -Building equipment, 2009, no 6, pp. 12 - 14.
10. Bazilevich S. V., Anferov V. N., Vasil'ev S. I, Kuznecov S. M. Improvement of organizational and technological reliability of the design of construction projects [Povyshenie organizacion-no-tekhnologicheskoj nadezhnosti proektirovaniya stroitel'nyh ob"ektov]. Izvestiia vuzov. Stroi-tel'stvo - Proceedings of the universities. Building, 2013, no. 8, pp. 51 - 63.
УДК 331
И. Г. Хаманов, А. Н. Щетинин, А. А. Евстегнеева
ОПТИМИЗАЦИЯ МЕТОДОЛОГИЧЕСКИХ ПОДХОДОВ К ПОНЯТИЮ «БИОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКТОР» ПРИМЕНИТЕЛЬНО К ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМУ ТРАНСПОРТУ
Данная статья посвящена вопросам, касающимся производственно-профессионального риска воздействия «биологического фактора» на работников железнодорожного транспорта. В статье приведены результаты работы, цель которой заключалась в совершенствовании системы охраны труда на железнодорожном транспорте при воздействии на работников патогенных микро- и макроорганизмов. На основании материала, полученного в ходе изучения нормативных документов существующей системы санитарно-гигиенической оценки условий труда и многолетней практической деятельности в этой области, представлены основные методологические трудности при оценке «биологического фактора». Сформулирован термин «биологический фактор», обоснована необходимость оценки риска воздействия этого вредного фактора, расширен перечень источников и профессиональных групп работников железнодорожного транспорта, потенциально подверженных воздействию «биологического фактора». Применительно к железнодорожному транспорту, обоснована необходимость разработки дополнительных средств защиты и профилактики для снижения риска воздействия этого вредного производственного фактора, представлено устройство, разработанное для этих целей. Принцип действия устройства основан на комплексном использовании способов ультразвуко-
