Совершенствование системы диагностики и оценки состояния контактной сети электрифицированных железных дорог

Разработка управленческо-технологической структуры системы диагностики контактной сети с целью выявления наиболее проблемных участков контактной сети. Оценка положения компенсирующих грузов вследствие атмосферного и токового нагрева контактного провода.

Рубрика Физика и энергетика
Вид автореферат
Язык русский
Дата добавления 02.08.2018
Размер файла 1,5 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

На правах рукописи

Специальность 05.22.07 - Подвижной состав железных дорог,

тяга поездов и электрификация

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени

кандидата технических наук

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ ДИАГНОСТИКИ И ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ КОНТАКТНОЙ СЕТИ ЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

МИТРОФАНОВ СЕМЁН АЛЕКСАНДРОВИЧ

Екатеринбург - 2012

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования “Уральский государственный университет путей сообщения” (ФГБОУ ВПО УрГУПС)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Галкин Александр Геннадьевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Ли Валерий Николаевич

кандидат технических наук, доцент

Смердин Александр Николаевич

Ведущая организация - ФГБОУ ВПО Московский государственный университет путей сообщения

Защита состоится “___” _______________________ 2012 г. в 14 - 00 на заседании диссертационного совета Д 218.013.01 при Уральском государственном университете путей сообщения по адресу: 620034, г. Екатеринбург, ул. Колмогорова, 66, ауд. Б2-15 (283).

С диссертацией и авторефератом можно ознакомиться в библиотеке университета, на официальном веб-портале УрГУПС http://www.usurt.ru и на официальном сайте Министерства образования и науки РФ http://vak.ed.gov.ru/.

Автореферат разослан “____” ________ 2012 г.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах с подписью, заверенной гербовой печатью организации, просим направлять по адресу диссертационного совета университета.

Тел.: (912) 669-80-31; e-mail: GVasilyeva@tm.usurt.ru

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор технических наук, профессор В. Р. Асадченко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Выполнение основной задачи хозяйства электрификации и электроснабжения компании холдингового типа “Российские железные дороги” (ОАО “РЖД”) по гарантированному обеспечению электроэнергией тяги поездов необходимо осуществлять в условиях обоснованного снижения расходов на содержание инфраструктуры. Одним из приоритетных направлений в деятельности хозяйства электрификации и электроснабжения, позволяющих перейти на качественно новый уровень экономической эффективности, является обслуживание и ремонт устройств по результатам диагностики их состояния. Для решения данной задачи в ОАО “РЖД” разработана и утверждена Программа диагностики наиболее ответственных и дорогостоящих элементов системы тягового электроснабжения. В программе наибольшее внимание уделено диагностике контактной сети как наиболее ответственной и не резервируемой части системы электроснабжения тяги поездов, в том числе посредством мобильных контрольно-вычислительных комплексов. Наиболее проблемной компонентой в системе диагностики контактной сети является адекватность отражения диагностическими оценками фактического качества содержания контактной сети. Совершенствование качества формирования диагностических оценок контактной сети предусмотрено при использовании инструментария, определенного в “Функциональной стратегии управления рисками в ОАО “РЖД”, утвержденной распоряжением ОАО “РЖД” от 11.01.2007г. № 13. В данной стратегии предусмотрено выявление потенциальных областей риска, предотвращение или минимизация рисков отказов, предупреждение возникновения рисков на основе их систематического прогнозирования. В рамках данной стратегии в хозяйстве электрификации и электроснабжения приступили к освоению “Методики определения уровня безопасности движения на основе статистического анализа и индексов оценки ситуации для хозяйства электрификации и электроснабжения”, разработанной ОАО “НИИАС” в 2010г. Однако полученные на практике результаты применения данного нормативного документа не в полной мере удовлетворяют требованиям эксплуатации устройств электроснабжения в связи с низким качеством и точностью прогноза показателей. Построение рисков отказов устройств электроснабжения в финансовых (денежных) показателях, проведенное в известных исследованиях, может также приводить к низкой точности их оценки, например, в связи с существенным разбросом стоимости восстановления неисправности одного и того же элемента на разных участках сети дорог. Таким образом, актуальность диссертационного исследования обусловлена необходимостью совершенствования системы диагностики контактной сети и повышением адекватности показателей качества содержания контактной сети.

Цель диссертационной работы состоит в совершенствовании методического и технико-технологического построения системы диагностики, учитывающей условия содержания, риски нарушений работы и обеспечивающей прогноз состояния контактной сети.

Достижение указанной цели осуществлялось в ходе постановки и решения следующих задач.

1. Проведение анализа адекватности существующей системы диагностики и оценок состояния контактной сети требованиям качества содержания, удовлетворенности перевозок и функциональной стратегии управления рисками ОАО “РЖД”.

2. Разработка управленческо-технологической структуры системы диагностики контактной сети, позволяющей на основании методов моделирования и риск-анализа оперативно выявлять наиболее проблемные участки и виды устройств контактной сети и прогнозировать их состояние.

3. Разработка математической модели и методики проведения риск-анализа и прогнозирования состояния контактной сети, включающих построение комплексной диагностической оценки, учитывающей условия содержания, показатели нарушений и последствий нарушений контактной сети.

4. Разработка экспериментально-расчетной методики оценки положения компенсирующих грузов и вероятности разрегулировки контактной сети вследствие атмосферного и токового нагрева контактного провода.

5. Разработка методических, технологических и технических решений, улучшающих качество и адекватность диагностики контактной сети.

Объект исследования. Контактная сеть, технологии ремонта и технического обслуживания, системы управления качеством продукции (услуг). контактный сеть груз провод

Предмет исследования. Техническая диагностика, критерии оценки состояния систем электроснабжения.

Методы исследования. В ходе исследования использовались методы математической статистики, методы идентификации и прогнозирования, методы имитационного моделирования показателей нагрузочной способности элементов системы тягового электроснабжения, а также методы расчета линейных электрических цепей и теплопроводности проводов контактной сети.

Научная новизна работы заключается в совершенствовании методических решений и алгоритмов построения системы диагностики, оценки и прогнозирования качества содержания контактной сети на базе использования методов риск-анализа.

Основные научные результаты, полученные в работе.

1. Разработана управленческо-технологическая структура системы диагностики контактной сети хозяйства электрификации и электроснабжения ОАО “РЖД” дорожного уровня, отвечающая требованиям функциональной стратегии управления рисками ОАО “РЖД” и отличающаяся наличием в её составе подсистемы оперативного выявления и прогнозирования наиболее проблемных участков и видов устройств контактной сети на основании методов моделирования и риск-анализа.

2. Разработаны модель и методика риск-анализа и прогнозирования состояния контактной сети, отличающиеся вычислением рисков последствий нарушений, наличием нового диагностического показателя контактной сети - “комплексная оценка содержания КС”, который позволяет учитывать фактические показатели эксплуатации и нарушения контактной сети.

3. Разработана методика экспериментально-расчетной оценки положения компенсирующих грузов и рисков разрегулировки контактной сети вследствие атмосферного и токового нагрева контактного провода, отличающаяся наличием процедуры прогнозирования положения грузов компенсатора.

4. Предложен метод повышения эффективности технической диаг-ностики контактной сети, основанный на использовании мобильных контрольно-вычислительных комплексов и отличающейся дистанционным сканированием пространственного положения устройств контактной сети, идентификацией отклонений параметров от нормативных без подъема персонала на высоту; формированием электронного паспорта участка.

Практическая значимость исследования.

Разработанная управленческо-технологическая структура системы диагностики и обслуживания контактной сети позволит оперативно выявлять и прогнозировать “проблемные” участки, виды устройств и элементы контактной сети и может быть использована в Ситуационных Центрах безопасности движения поездов дорожного уровня.

Разработанные модель и методика риск-анализа и прогнозирования состояния контактной сети могут быть использованы работниками экспертно-аналитических групп хозяйства электрификации и электроснабжения для формирования планов и условий её содержания, объемов финансирования, потребности в затратах рабочей силы, в количестве “окон” и так далее.

Разработанные конструкция и принципы функционирования мобильного контрольно-вычислительного комплекса (Патент на полезную модель Роспатент РФ № 108387 от 09.03.2011) могут быть использованы при технической диагностике, обслуживании и ремонте контактной сети, а также при исследовании динамики пространственного положения её устройств и элементов.

Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием современных средств и методик проведения исследований и подтверждается совпадением полученных модельных и натурных результатов исследований с известными теоретическими положениями, эксперимен-тальными данными, а также с практикой эксплуатации контактной сети.

На защиту выносятся.

1. Усовершенствованная управленческо-технологическая структура системы диагностики контактной сети хозяйства электрификации и электроснабжения ОАО “РЖД” дорожного уровня, отвечающая требованиям функциональной стратегии управления рисками ОАО “РЖД”.

2. Модель и методика проведения риск-анализа и прогнозирования состояния контактной сети, включающие процедуры формирования показателей рисков и нового диагностического показателя контактной сети - “комплексная оценка содержания КС”.

3. Методика экспериментально-расчетной оценки положения компенсирующих грузов и рисков разрегулировки контактной сети вследствие атмосферного и токового нагрева контактного провода.

4. Метод повышения эффективности технической диагностики контактной сети, основанный на использовании мобильных контрольно-вычислительных комплексов и обеспечивающий дистанционное сканирование пространственного положения устройств контактной сети.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на конференциях: IV и V Международные Симпозиумы “Eltrans 2007” и “Eltrans 2009” (г. Санкт-Петербург, 2007г., 2009г.); IV Международная научно-практическая конференция “Актуальные проблемы развития транспортного комплекса” (г. Самара, 2008 г.); II Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием “Математическое моделирование, численные методы и информационные системы” (г. Самара, 2010г.); Всероссийская научно-практическая конфе-ренция с международным участием “Актуальные проблемы проектирования и эксплуатации контактных подвесок и токоприемников электрического транспорта” (г. Омск, 2011г.); ХХХIV научная конференция студентов и аспирантов СамГУПС.

Публикации. Основные положения диссертационной работы и научные результаты опубликованы в 20 печатных работах, в том числе в 4 статьях в изданиях, рекомендованных ВАК Минобразования РФ, а также в патенте на полезную модель. Общий объем публикаций 7,94 п.л., из которых автору принадлежит 4,12 п.л.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, библиографического списка и приложений. Работа представлена на 236 страницах, содержит 120 страниц основного текста, 87 рисунков, 24 таблицы и 6 приложений на 56 страницах. Библиографический список включает 130 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность, значимость выбранной темы диссертации, сформулированы цели и задачи исследований.

В первой главе проведён анализ концепций, программ, теоретических и экспериментальных исследований, направленных на сокращение нарушений в работе устройств контактной сети посредством изучения их свойств и диагностики состояний. Исследования выполнялись учеными и специалистами структурных подразделений компании ОАО “РЖД”, ВНИИЖТ, НИИАС, транспортных вузов МГУПС, ОмГУПС, ПГУПС, РГУПС, РГОТУПС, СамГУПС, УрГУПС, ИрГУПС и ряда других организаций.

Значительный вклад в разработку методов расчета систем и устройств контактной сети внесли отечественные ученые и специалисты:

Б. А. Бесков, А. С. Бочев, И. И. Власов, А. Г. Галкин, А. И. Гуков, В. Л. Григорьев, А. Т. Демченко, А. В. Ефимов, Ю. И. Жарков, Б. И. Косарев, В. Н. Ли, Р. Р. Мамошин, Г. Г. Марквардт, К. Г. Марквардт, Г. П. Маслов, В. П. Михеев, В. Н. Пупынин, С. М. Сердинов, О. А. Сидоров, Е. П. Фигурнов, А. В. Фрайфельд и многие другие.

Решение задач разработки, моделирования и управления устройствами контактной сети изложены в работах: Б. А. Аржанникова, М. П. Бадера, В. Д. Бардушко, А. Т. Буркова, В. А. Вологина, Л. А. Германа, В. Т. Доманского, А. В. Крюкова, А. В. Котельникова, В. Е. Марского, А. Н. Марикина, А. Н. Митрофанова, Р. И. Мирошниченко, Ю. П. Неугодникова, Д. А. Палей, В. С. Почаевца, А. А. Пышкина, А. Н. Смердина, Э. В. Тер-Оганова, В. Е. Чекулаева, В. Т. Черемисина и других.

Однако, не смотря на значительный объем проведенных исследований, в практике работы хозяйства электрификации и электроснабжения при диагностике и оценке качества содержания контактной сети не используются показатели рисков нарушений и их последствий. Вопросы использования теории риск-анализа на железнодорожном транспорте и в социально-экономических системах, а также вопросы построения их прогнозных моделей исследовались в работах А. Г. Галкина (УрГУПС), А. В. Ефимова (УрГУПС), Е. Н. Розенберга (НИИАС), М. А. Эскиндарова, а также в трудах специалистов Самарской академии государственного и муниципального управления (САГМУ) В. К. Семёнычева, Е. М. Тарасова, В. К. Чертыковцева.

База данных, сформированная автором диссертации по 15 филиалам ОАО “РЖД” за период с 2003 по 2009гг. по показателю качества содержания контактной сети - “балльная оценка КС” - совместно с 50 видами показателей нарушений нормальной работы контактной сети и другими эксплуатационными показателями, позволила выявить низкое качество диагностирования элементов контактной сети.

Повышение качества содержания контактной сети предложено осуществлять в рамках разработанной управленческо-технологической структуры системы диагностики контактной сети, включающей процедуры оценки рисков нарушений и их последствий (рисунок 1).

Рисунок 1 - Управленческо-технологическая структура системы диагностики контактной сети дорожного уровня с функциями риск-анализа

Во второй главе диссертации проведен статистический анализ, идентификация и классификация видов и последствий отказов контактной сети. Фактическое качество содержания контактной сети формализовано как вектор трех классов динамических показателей эксплуатационной работы хозяйства электрификации и электроснабжения:

Y(t) = [Гкс j (t), Ксоб(t), Котк i(t), Тt отк i(t), Nзад n(t), Тзад n(t), Тп пит(t), Ктпр(t)] . (1)

I. Диагностические оценки: Гкс j(t) - состояние j видов геометрических параметров контактной сети (зигзаги, выносы, уклоны и тому подобное), оцениваемые в баллах Б(t).

II. Показатели нарушений технологических процессов: Ксоб (t) - количество событий (браков); Котк i(t), Тt отк i(t) - количество и длительность отказов контактной сети по видам i технических устройств (опоры, провода, воздушные стрелки и так далее).

III. Показатели удовлетворенности перевозок: Nзад n(t), Тзад n(t) - количество и время задержанных поездов по n видам - грузовых, пассажирских, пригородных; Тп пит(t) - время перерывов питания контактной сети; Ктпр (t) - количество поломок токоприемников по вине службы электрификации и электроснабжения.

Качество содержания контактной сети зависит от условий ее эксплуатации, которые характеризуются вектором динамических показателей:

X(t) = [Аткм (t), Vуч (t), Мп (t), Nп n(t), Wэпс (t), Tатм (t), Uрег (t)] , (2)

где Аткм (t) -тонно - километровая работа в грузовом движении на участке, млн ткм брутто; Vуч (t) - участковая скорость, км/час; Мп (t) - средняя масса грузового поезда, тонны; Nп n(t) - количество поездов на участке по n видам; Wэпс(t) - тяговое электропотребление поездов; Tатм(t) - атмосферная температура; Uрег(t) - вектор регулирующих факторов, определяющих процесс содержания контактной сети и выделенные в IV группу показателей.

Проведенный статистический анализ показателей векторов Y(t) и X(t) по 15 хозяйствам электрификации и электроснабжения филиалов ОАО “РЖД” за период с 2003 по 2010гг. показал, что виды распределений в основном описываются логарифмически-нормальным законом и существенно стохастичны. Сделан вывод, что усовершенствование показателя качества содержания контактной сети - “балльная оценка КС” - целесообразно осуществлять на базе построения многомерной модели, учитывающей фактические значимые показатели нарушений, удовлетворенности перевозок (коэффициент корреляции от 0,19 до 0,75; таблица 1) и регулирующих факторов контактной сети (коэффициент корреляции до - 0,44; таблица 2).

Таблица 1 - Значения коэффициентов корреляции диагностических оценок контактной сети, показателей нарушений и удовлетворенности перевозок

Показатель

Кол-во нарушений на КС, ед

Поломки токопри-емников, ед

Перерывы питания, час

Задержки Пассажир-ских поездов, час

Задержки Пригород-ных поездов, час

Задержки Грузовых поездов, час

“балльная оценка КС”

-0,05

0,04

0,10

-0,03

-0,16

0,27

“количество нарушений КС”

1,00

0,75

0,46

0,48

0,47

0,19

Таблица 2 - Значения коэффициентов корреляции диагностических оценок контактной сети с регулирующими факторами

Показатель

Удельн. Затраты на капиталь-ный ремонт,

1т.р. КС

Удельн. Эксплуата-ционные расходы на содержание КС/ 100 км разв.дл.

Удельн. Кол-во отрабо-танных. "окон""/1 км разв. дл.КС

Произво-дитель-ность труда Э, млн. ткм бр/чел

Износ основн. фондов

Э, %

Затраты рабочей

силы на ТО и ремонт уст-в Э тяги, чел.

“балльная оценка КС”

-0,05

-0,35

-0,11

-0,07

-0,42

0,29

Посредством статистического и АВС-анализа проведено ранжирование типов устройств контактной сети по вероятности возникновения количества, длительности отказов как в целом по Департаменту электрификации и электроснабжения ОАО “РЖД”, так и по отдельным хозяйствам.

Третья глава диссертации посвящена разработке модели и методики риск-анализа и прогнозирования состояния контактной сети.

В схеме модели (рисунок 2) контактная сеть представлена как объект анализа с выходом Y(t), описанный выражением (1) и представленный на схеме как выход №1. На вход объекта воздействуют эксплутационные факторы X(t), описанные выражением (2). Взаимосвязь выхода и входа объекта определена посредством оператора А. В модели выходные факторы Y*(t), Y*(t+1), R(t), R(t+1), КОС КС (t) наблюдаются на выходе №2. Показатель Y*(t) - модельная оценка состояния контактной сети; Y*(t+1) - вектор прогнозных значений Y*(t) на один период (сутки) вперед. Построение модели состояния контактной сети осуществлено в операторной форме:

Y*(t) = А*(X(t), Uрег(t), ), где А* - оператор модели, - стохастическая составляющая модели из-за неучтенных факторов. Оператор А* находился как совокупность параметров многомерной регрессионной модели вида: , где - оценка выходного показателя в дискретные моменты времени t; - факторы, характеризующее как показатели состояния контактной сети X(t), так и регулирующие воздействия Uрег(t); m - количество факторов; - параметры модели, которые находились методами параметрической идентификации.

На выходе модели №2 также формируются: вектор текущих и прогнозных рисков - R(t), R(t+1); наиболее вероятные значения рисков Rн; нормативно-допустимые верхние Rдв и нижние границы рисков Rдн. Вычисление границ производится в рамках выбранной доверительной вероятности на основании выражения вида: Rдв = Rн k, где - стандартное отклонение (волатильность) нормального распределения показателя, k - коэффициент доверительной вероятности. При доверительной вероятности 90% коэффициент k =1,6. Количественно значение риска R по каждому из показателей вектора Y(t) определяется на основании базового соотношения теории управления рисками: R =PS, где Р - вероятность возникновения нарушения нормальной работы контактной сети по конкретному показателю; S - количественный показатель ущерба от нарушений работы контактной сети. В качестве интегрального показателя ущерба S по хозяйству электрификации и электроснабжения в работе предложено использовать показатель Ау ткм - ущерб в поездной работе от задержки грузовых поездов, который формируется из векторов показателей входа (2) и выхода (1) модели:

Ау ткм (t)=(Тзад гр(t)*Vуч(t)*Nзад гр(t)*Mп(t)). (3)

На выходе модели №2 формируется показатель “комплексная оценка содержания контактной сети” (КОС КС), который формируется на основании выражения:

КОС КСн = F(Бн, Rсоб н, Rотк i н, RАу н, Rтпр н, Uрег)+, (4)

где КОС КСн - наиболее вероятная “комплексная оценка содержания контактной сети”, корректирующая показатель “балльная оценка КС” - Бн; F- функционал от показателей: Б(t); Rсоб н, Rотк i н - наиболее вероятные (модальные) риски нарушений (события, отключения), RАу н - наиболее вероятный (модальный) риск ущерба в поездной работе.

На выходе модели № 3 на основании оценки Rдв уточняются целевые показатели риска Rц. Решение о способе обслуживания контактной сети формируется на выходе 4 модели при сопоставлении Rц с текущим уровнем риска R(t) и с прогнозным риском R(t+1). При R(t), R(t+1) Rц осуществляются штатные планово-предупредительные мероприятия по содержанию и ремонту КС; при R(t), R(t+1)Rц - обслуживание и ремонт контактной сети по требованию или по прогнозному состоянию.

В таблице 3 приведен разработанный алгоритм методики риск-анализа и прогнозирования показателей качества состояния контактной сети. Методика состоит из 9 этапов. С целью структуризации методики этапы выполняются в рамках двух разделов: раздела 1 - технологические процессы, раздела 2 - удовлетворенность перевозок. В первом разделе осуществляются операции с диагностическими показателями содержания и с показателями мониторинга нарушений контактной сети. В разделе удовлетворенность перевозок осуществляются операции с показателями последствий нарушений контактной сети. Подробное содержание каждого из 9 этапов методики риск-анализа и прогнозирования показателей качества состояния контактной сети представлено в таблице 3.

На основании данных автоматизированной системы КАС АНТ и в рамках апробации методики проведено ранжирование типов технических устройств контактной сети по уровню риска ущербов на одном из филиалов ОАО “РЖД” за 2009 - 2010гг. (рисунок 3, таблица 4).

Таблица 3 - Алгоритм методики риск-анализа и прогнозирования показателей качества состояния контактной сети (КС)

Так, при меньшей вероятности (Р = 0,1310) по техническому устройству “воздушные стрелки” риск ущерба в тонно-километровой работе по данному типу (R5 = 158,4 млн ткм бр) может быть максимальным и на 150% превышать ущерб, например, по техническому устройству “провод контактный”, имеющему бульшую вероятность возникновения отказа (Р = 0,1429).

Использование риск-анализа ущербов по тонно-километровой работе существенно перераспределяет значимость и рейтинг отказов по элементам контактной сети по сравнению с показателями вероятности возникновения отказа или риском отказа в финансовых показателях, что должно влиять и на приоритет при диагностике и обслуживании типов технических устройств контактной сети.

Рисунок 3 - Гистограмма рисков ущерба и график вероятностей возникновения отказов по типам технических устройств контактной сети

Таблица 4 - Рейтинг видов технических устройств контактной сети по рискам отказов и рискам ущербов

На базе программы STAТISТICA 6.0 построена 12-ти факторная модель усовершенствованного диагностического показателя “комплексная оценка содержания КС”, который обобщает и корректирует показатель “балльная оценка КС” по фактическим данным эксплуатационных факторов из групп I - IV. (таблица 5). Адекватность данного показателя на 54% выше показателя “балльная оценка КС” по отношению к эксплуатационным показателям. Проведение корректировки эквивалентно внесению (исключению) штрафных баллов в отчеты ВИКС по разделам “визуальные”, “повторные” и “учитываемые” показатели.

Таблица 5 - Параметры и показатели многофакторной модели показателя комплексной оценки содержания контактной сети - КОС КС

№ группы

№ фактораa

Показатель / 100 км.разв.дл.

Коэф. многофак-торного уравнения регрессииа

Коэф. корреля-ции с

показат. "балльная оценка КС”

Коэф. корреля-ции с показат "комплекская оценка содержания КС”

I

Балльная оценка КС

1

0,65

1

Уд. электропотребл. Wуд, кВтч/1км.экс дл.

0,0075

0,08

0,13

II

2

Уд. Кол-во нарушений КС

4,5956

0,22

0,34

III

3

Уд. Задержки Грузовых поезд, час

0,2791

0,37

0,57

4

Уд. Кол-во поломок токоприемников, ед

10,5816

0,29

0,44

5

Уд. Перерывы питания, час

-0,2355

0,23

0,35

6

Уд. Задержки Пассажир. поездов, час

9,8001

0,12

0,18

7

Уд. Задержки Пригородн. поездов, час

-8,4155

-0,10

-0,16

IV

8

Уд. Эксплуатационные расходы на содержание КС, млн руб

-0,0018

-0,35

-0,54

9

Уд. Кол-во отработанных "окон"/1 км разв. дл.КС

-17,6253

-0,11

-0,17

10

Уд. Затраты на Капитальный ремонт, на 1тыс.р. стоимости КС

0,1402

-0,05

-0,08

11

Производительность труда Э, млн. ткм бр/чел

-0,0934

-0,07

-0,11

12

Затраты раб.силы на ТО и ремонт КС, чел.

0,4243

0,29

0,44

0

Intercept (свободный член 12-ти факторного уравнения регрессии)

48,9741

На рисунке 4 приведен результат корректировки оценки качества содержания контактной сети для 15 филиалов ОАО “РЖД” за период с 2003 по 2009гг. Полученная модель позволяет прогнозировать уровень качества содержания контактной сети при изменении условий (факторов) её содержания, например при изменении объемов финансирования работ, количества отработанных “окон” и так далее. Так в 2009г. на Свердловской железной дороге качество содержания контактной сети за счет достигнутых эксплуатационных и привнесенных управляющих показателей должно составлять не 40,7 баллов, а 28,4 балла, что на 30% лучше.

Рисунок 4 - Графики показателя “балльная оценка КС” и показателя “комплексная оценка содержания КС”, построенному по 12-ти факторной модели

В четвёртой главе представлены результаты технико-технологических решений по совершенствованию системы диагностики контактной сети.

Предложена экспериментально-расчетная методика оценки положения компенсирующих грузов и вероятности разрегулировки контактной сети вследствие атмосферного и токового нагрева контактного провода. Определено, что расхождение критической температуры разрегулировки - Тэкс. крит. может до 20% отличаться от определенной в ПУТЭКС - Ттеор. крит.. Моделированием на основании известного уравнения теплопроводности, при известном атмосферном нагреве проводов и токах нагрузки определяется вероятность “укладки” грузов на поверхность земли. В проведенных расчетах для атмосферного нагрева проводов до 60°С вероятности “укладки” составляет P = 0,12.

Совершенствование системы технической диагностики контактной сети предложено осуществлять при использовании мобильных контрольно-вычислительных комплексов (далее МКВК) различной конструкции с устройствами дистанционного сканирования проводов контактной сети, включая провода с полевой стороны (рисунок 5).

Программное обеспечение МКВК позволяет визуализировать геометрические показатели устройств контактной сети в плане, в профиле (высота) и в пространственных 3D координатах (рисунок 6). На устройство МКВК получен патент на полезную модель.

Рисунок 5 - Мобильный контрольно-вычислительный комплекс для диагностики контактной сети

Рисунок 6 - Результаты сканирования геометрии макета контактной сети в плане, профиле, в пространстве

Эффект от использования усовершенствованного диагностического показателя “комплексная оценка содержания КС” на отдельных филиалах ОАО “РЖД” характеризуется, например, увеличением коэффициента корреляции с показателем “удельные нарушения КС” с 0,22 до 0,61 (рисунок 7). Это позволяет использовать диагностический показатель “комплексная оценка состояния КС” для оценки и прогнозирования качества содержания контактной сети. Так улучшение (снижение) показателя “комплексная оценка содержания КС” с 50 до 45 баллов, позволит прогнозировать на 20 % сокращение количества удельных нарушений и на 15 % количество поломок токоприемников.

Рисунок 7 - Регрессионные зависимости диагностического показателя “комплексная оценка содержания КС” с показателями “удельные нарушения КС” и “удельные поломки токоприемников”

Расчетный экономический эффект от использования МКВК достигается за счет сокращения количества повреждений контактной сети, сокращения задержек поездов в результате своевременной диагностики и устранения причин потенциальных нарушений. Расчет проводился для нарушений по трем видам устройств контактной сети с наибольшим риском ущерба: “воздушные стрелки”, “контактный провод”, “усиливающий провод” (рисунок 3, таблица 4). Ущерб рассчитывался в привязке к полигону ЭЧ в 500 км эксплуатационной длины и к пропуску поездов средней массой 3900 тонн. Усредненные финансовые потери, вызванные задержками поездов, рассчитываются как произведение удельных приведенных затрат от задержки поезда Sзп = 2000 руб./ 1 отказ и среднего количества задержанных поездов Котк = 5,5, что составляет 11 тыс. рублей. Финансовые затраты на восстановление контактной сети при нарушении с изломом одного токоприемника в среднем составляет около 70 тыс. рублей. Таким образом, средние затраты на ликвидацию последствий одного отказа составят не менее 80 тыс. руб. без учета затрат на восстановление токоприемников. Использование разработанных средств диагностики и устранение на одном ЭЧ пяти нарушений контактной сети за один год позволит экономить до 400 тыс. руб. Срок окупаемости мобильного контрольно-вычислительного комплекса стоимостью 400 тыс. рублей составит один год.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Анализ характера диагностической оценки контактной сети (“балльная оценка КС”), проведенный в хозяйствах электрификации и электроснабжения на пятнадцати филиалах ОАО “РЖД” за семилетний период, выявил, что данный показатель не в полной мере адекватен эксплуатационным показателям технологических процессов (например, “количество нарушений на КС”) и показателям удовлетворенности перевозок (например, “задержки грузовых поездов”). Коэффициент корреляции данного диагностического показателя с перечисленными показателями не превышает 0,24. Совершенствование диагностической оценки контактной сети должно производиться на базе понятийного аппарата теории рисков с учетом показателей нарушений контактной сети и показателей удовлетворенности перевозочного процесса.

2. Разработана усовершенствованная управленческо-технологическая структура системы диагностики контактной сети хозяйства электрификации и электроснабжения ОАО “РЖД” дорожного уровня, отличающаяся наличием в её составе подсистемы оперативного выявления и прогнозирования наиболее проблемных участков, видов устройств контактной сети на основании методов моделирования и оценки рисков ущерба. В качестве показателя ущерба предложено использовать ущерб в перевозочной работе, измеряемый в тонно-километрах брутто. Выявленные по риску ущербов наиболее проблемные типы технических устройств контактной сети определяют приоритетность их диагностики и обслуживания.

3. Разработанные модель и методика проведения риск-анализа состояния контактной сети позволяют прогнозировать уровень качества содержания контактной сети при изменении условий ее содержания; принимать решение о способах обслуживания контактной сети на основании сопоставления прогнозных и целевых показателей рисков нарушений и их последствий. В рамках модели и методики предложен новый диагностический показатель - “комплексная оценка содержания КС”, корректирующий показатель “балльная оценка КС” в соответствие с фактическими показателями эксплуатации и показателями нарушений контактной сети и улучшающий адекватность оценки состояния контактной сети более чем на 50%.

4. Разработана методика экспериментально-расчетной оценки положения компенсирующих грузов и рисков разрегулировки контактной сети вследствие атмосферного и токового нагрева контактного провода, которая позволяет организовать сезонную регулировку компенсирующих грузов по прогнозному состоянию и минимизировать затраты на обслуживание контактной сети.

5. Разработаны методические, технологические и технические решения для повышения эффективности системы технической диагностики контактной сети, включающие использование мобильных контрольно-вычислительных комплексов различной конструкции с устройствами дистанционного сканирования проводов контактной сети и позволяющие обеспечить: точную идентификацию отклонений геометрических параметров контактной сети от нормативных без подъема персонала на высоту (±2 мм); возможность осуществлять оперативный отчет-мониторинг об устранении нарушений содержания контактной сети с записью в электронный паспорт участка (Патент на полезную модель Роспатент РФ. № 108387 от 09.03.2011).

6. Расчетный экономический эффект от внедрения одного комплекта мобильного контрольно-вычислительного комплекса на одной дистанции электроснабжения составит до 400 тыс. рублей в год. Расчетный срок окупаемости комплекса - один год.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

Публикации в изданиях рекомендованных ВАК Минобразования РФ и патенты:

1. Митрофанов С. А. Методика проведения риск-анализа и прогнози-рования показателей качества состояния контактной сети [Текст] / А. Г. Галкин, С. А. Митрофанов и др. // Вестник Самарского муниципального института управления: теоретический и научно-методический журнал - 2011. - № 3 (18). - С.172 - 181. - ISSN 2071 - 9558.

2. Митрофанов С. А. Мобильной программно-технический комплекс для диагностики состояния элементов контактной сети [Текст] / А. Г. Бахрах, М. А. Гаранин, С. А. Митрофанов // Вестник транспорта Поволжья - 2010. - № 4 (24). - С. 49 - 52. - ISSN 1997 - 0722.

3. Митрофанов С. А. Математическая модель оценки качества состояния объектов системы электроснабжения ОАО “РЖД” [Текст] / Д. В. Волгушев, С. А. Митрофанов и др. // Вестник Самарского муниципального института управления: теоретический и научно-методический журнал - 2011. - № 1(16). - С.168 - 176. - ISSN 2071 - 9558.

4. Митрофанов С. А. Программно-технические средства мобильной диагностики состояния элементов контактной сети [Текст] / А. Г. Бахрах, С. А. Митрофанов // Вестник Самарского муниципального института управления: теоретический и научно-методический журнал - 2010. - № 4(15). - С.128 - 133. - ISSN 2071 - 9558.

5. Митрофанов С. А. Мобильный контрольно-вычислительный комплекс для диагностики контактной сети / А. Г. Бахрах, М. А. Гаранин, С. А. Митрофанов и др. // Патент на полезную модель Роспатент РФ. № 108387 от 09.03.2011.

В других изданиях:

6. Митрофанов С. А. Статистический анализ адекватности оценки состояния контактной сети на филиалах ОАО “РЖД” [Текст] / А. Г. Галкин, С. А. Митрофанов // Инновационный транспорт: научно-публицистическое издание - Екатеринбург : Изд-во АМБ. - 2011. - № 1(1). - С. 48 - 54.

7. Митрофанов С. А. Теоретические принципы построения модели риск-анализа процессов содержания объектов инфраструктуры ОАО “РЖД” [Текст] / А. Г. Галкин, С. А. Митрофанов // Известия Академии управления: теория, стратегия, инновации: научно-методический журнал. - Самара : Изд-во СМИУ. - 2011. - № 3(4). - С. 29 - 39. - ISSN 2221 - 5697.

8. Митрофанов С. А. Анализ и проблемы использования методики возникновения и предупреждения происшествий и событий на контактной сети [Текст] / А. Н. Митрофанов, С. А. Митрофанов // Материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. “Актуальные проблемы проектирования и эксплуатации контактных подвесок и токоприемников электрического транспорта”. - Омск: ОМГУПС, 2011. - С. 161 - 169.

9. Митрофанов С. А. Технические средства диагностики контактной сети [Текст] / А. Г. Бахрах, Д. А. Фомочкина, С. А. Митрофанов // Инновации для транспорта: Сб. научных статей с международным участием в трех частях. Часть 2. - Омск: ОмГУПС, 2010. - С. 125 - 128.

10. Митрофанов С. А. Программный комплекс для анализа и прогнозирования качества содержания инфраструктуры электроснабжения [Текст] / Д. А. Машков, С. А. Митрофанов // Математическое моделирование, численные методы и информационные системы: сб. статей II Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. - Самара: Изд-во СМИУ, 2010. - № 11. - С.154 - 160.

11. Митрофанов С. А. Модель и методы мониторинга видов нарушений электрообеспечения хозяйствующих объектов [Текст] / Д. В. Волгушев, С. А. Митрофанов // Математическое моделирование, численные методы и информационные системы: сб. статей II Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. - Самара: Изд-во СМИУ, 2010. - № 11. - С.61 - 71.

12. Митрофанов С. А. Математическая модель для измерительного устройства пространственного состояния контактного провода [Текст] / А. Г. Бахрах, М. А. Гаранин, С. А. Митрофанов // Математическое моделирование, численные методы и информационные системы: сб. статей II Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. - Самара: Изд-во СМИУ. - 2010. - № 11. - С.39 - 46.

13. Митрофанов С. А. Методика статистического анализа для выявления индикативных показателей производственно-финансовой деятельности электроснабжающих предприятий. [Текст] // Вестник Самарского муниципального института управления: теоретический и научно-методический журнал. - Самара: Изд-во СМИУ, 2009. - № 11. - С.20 - 26. - ISSN 2071 - 9558.

14. Митрофанов С. А. Математическая модель расчета нагрева элементов контактной сети в задачах диагностики системы тягового электроснабжения [Текст] / Е. В. Добрынин, С. А. Митрофанов // Математическое моделирование, численные методы и информационные системы: сб. статей Межвузовской научно-практической конференции. - Самара: Изд-во СМИУ, 2009. - № 11. - С.37 - 43.

15. Митрофанов С. А. Процессный анализ структуры и управления производственно-экономической деятельностью предприятий энергетичес-кого хозяйства железнодорожного транспорта [Текст] // Вестник Самарского муниципального института управления: теоретический и научно-методический журнал. - Самара: Изд-во СМИУ, 2009. - № 10. - С.89 - 100. - ISSN 2071 - 9558.

16. Митрофанов С. А. Рейтинговая оценка экономической деятельности предприятий энергетического хозяйства [Текст] // Материалы десятой научной конференции студентов и аспирантов: сб. статей. - Самара: Изд-во “Самарский муниципальный институт управления”, 2009. - С.14 - 16.

17. Митрофанов С. А. Повышение эффективности работы хозяйства электроснабжения на базе информационных ресурсов экспертно-аналитической системы ситуационного центра[Текст] // Материалы XI научной конференции студентов и аспирантов: сб. статей. - Самара: Изд-во “Самарский муниципальный институт управления”, 2010. - С.121-123.

18. Митрофанов С. А. Прогнозирование отказов и браков контактной сети на участках железных дорог по оценке ее балльного состояния [Текст] / М. А. Гаранин, С. А. Митрофанов и др.// Актуальные проблемы развития транспортного комплекса. Материалы IV Международной научно-практ. конференции. - Самара: СамГУПС. - 2008. - С.160 - 162.

19. Митрофанов С. А. Прогнозирование тягового электропотребления и финансовых затрат на ее приобретение в условиях варибельности поездной работы [Текст] / Д. А. Машков, С. А. Митрофанов, Д. Ю. Еремеев // Электрификация, инновационные технологии, скоростное и высокоскоростное движение на ж.д. тр-те., 200 лет ПГУПС. Тезисы докладов V межд. Симп. “Eltrans 2009”. - СПб: ПГУПС, 2009.- С.39 - 40.

20. Митрофанов С. А. Методика повышения качества энергообеспечен-ности тяги тяжеловесных поездов [Текст] / М. А. Гаранин, Н. Л. Гаранина, С. А. Митрофанов // Электрификация и организация скоростных и тяжеловесных коридоров на ж.д. тр-те. Тезисы докладов IV межд. Симп. “Eltrans 2007”. - СПб.: ПГУПС, 2007.- С. 25 - 26.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Определение нагрузок на провода контактной сети, группового заземления, максимально допустимых длин пролета. Трассировка контактной сети на перегоне. Требование к сооружениям и устройствам электроснабжения железных дорог. Расчет стоимости сооружения.

    дипломная работа [1,9 M], добавлен 30.07.2015

  • Определение нормативных нагрузок на провода контактной сети. Расчет натяжения проводов и допустимых длин пролетов. Разработка схем питания и секционирования станции. Составление плана контактной сети. Выбор способа прохода контактной цепной подвески.

    курсовая работа [561,0 K], добавлен 01.08.2012

  • Устройство электрификации железной дороги, разработка контактной сети: климатические, инженерно-геологические условия, тип контактной подвески; расчеты нагрузок на провода и конструкции, длин пролетов, выбор рационального варианта технического решения.

    курсовая работа [57,3 K], добавлен 02.02.2011

  • Проект участка контактной сети. Расчет нагрузок на провода. Определение допустимых длин пролетов. Механический расчет анкерного участка полукомпенсированной контактной подвески станции. Подбор стоек опор контактной сети. Оценка риска отказа участка.

    дипломная работа [495,8 K], добавлен 08.06.2017

  • Количественная оценка технического состояния зажимов контактной сети по падению напряжения на зажимах. Прогнозирование долговечности ригеля. Восстановление устройств контактной сети. Погрузка и разгрузка на обочину опор, ригелей, фундаментов и анкеров.

    курсовая работа [63,8 K], добавлен 21.01.2013

  • Характеристика сооружений и устройства электроснабжения электрифицированных железных дорог, которое осуществляется специальной системой, состоящей из тяговых подстанций, контактной сети и соединяющих их линий. Особенности схемы системы тока и напряжения.

    контрольная работа [454,9 K], добавлен 08.07.2010

  • Натяжение несущих тросов цепных контактных подвесок. Погонные (распределительные) нагрузки на провода контактной подвески для железнодорожного транспорта. Простые и цепные воздушные подвески. Особенности рельсовой сети как второго провода тяговой.

    курсовая работа [485,2 K], добавлен 30.03.2012

  • Определение расчётных нагрузок на контактные провода и тросы, выбор их натяжения. Разработка схемы питания и секционирования станции и прилегающих перегонов однопутной железной дороги. Трассировка контактной сети на станции. Расчёт анкерного участка.

    курсовая работа [1,4 M], добавлен 27.03.2014

  • Разработка плана контактной сети и воздушных линий станции, в пределах которой находится тяговая подстанция. Определение максимально допустимых длин пролетов с учетом ограничений. Расчет длины контактной сети, питающих и отсасывающих фидеров.

    курсовая работа [116,0 K], добавлен 19.11.2010

  • Разработка технологического процесса выправки железобетонных опор контактной сети комплексом машин. Определение состава усиленной механизированной бригады по ремонту устройств электроснабжения. Расчет себестоимости работ по выправке опор контактной сети.

    контрольная работа [215,8 K], добавлен 11.01.2014

  • Требования к схемам питания и секционирования контактной сети, условные графически обозначения ее устройств. Принципиальные схемы питания однопутного и двухпутного участка контактной сети и их экономическая эффективность. Устройства секционирования.

    контрольная работа [2,5 M], добавлен 09.10.2010

  • Расчет основных параметров участка контактной сети переменного тока, нагрузок на провода цепной подвески. Определение длины пролетов для всех характерных мест расчетным методом и с использованием компьютера, составление схемы питания и секционирования.

    курсовая работа [557,1 K], добавлен 09.04.2015

  • Анализ эксплуатационной надежности системы электроснабжения железных дорог на примере участка "Негорелое - Городея" при его переводе на скоростное движение. Расчет экономической эффективности модернизации струн контактной подвески; безопасность работ.

    дипломная работа [2,0 M], добавлен 14.01.2013

  • Мощность тяговой подстанции, выбор количества тяговых трансформаторов. Экономическое сечение проводов контактной сети межподстанционной зоны. Расчет среднего уровня напряжения в контактной сети до расчетного поезда на условном перегоне и блок-участке.

    курсовая работа [227,7 K], добавлен 09.10.2010

  • Разработка и обоснование схемы питания и секционирования контактной сети станции и прилегающих перегонов. Расчет нагрузок, действующих на подвеску. Определение длин пролетов на прямом и кривом участках пути. Текущий ремонт консолей и их классификация.

    дипломная работа [1,4 M], добавлен 16.06.2013

  • Контактная сеть как сложное техническое сооружение электрифицированных железных дорог, принципы ее питания и секционирования. Определение сечения проводов и выбор типа подвески. Механический расчёт анкерного участка и подбор типовых опор на перегоне.

    дипломная работа [689,1 K], добавлен 12.06.2011

  • Анализ способов учета и состояния обслуживаемых устройств контактной сети ЭЧК-45 Внуковской дистанции электроснабжения на основе программного пакета "Автоматизированное рабочее место специалиста по контактной сети". Расчет опоры на несущую способность.

    курсовая работа [3,0 M], добавлен 29.06.2010

  • Расчет размеров движения, расхода электроэнергии, мощности тяговых подстанций. Тип и количество тяговых агрегатов, сечение проводов контактной сети и тип контактной подвески. Проверка сечения контактной подвески по нагреванию. Токи короткого замыкания.

    курсовая работа [333,8 K], добавлен 22.05.2012

  • Механический расчет цепной контактной подвески. Определение длин пролетов на прямом и кривом участках пути. Составление схемы питания и секционирования контактной сети. Проход контактной подвески в искусственных сооружениях. Расчет стоимости оборудования.

    курсовая работа [3,3 M], добавлен 21.02.2016

  • Выбор уставок срабатывания цифровой защиты фидеров контактной сети постоянного тока для действующего участка железной дороги. Программное обеспечение, подготовка данных для тяговых и электрических расчетов, технико-экономическое обоснование проекта.

    дипломная работа [1,3 M], добавлен 05.09.2010

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.