Техническая диагностика как элемент научно-технического прогресса

Наиболее уязвимой частью системного анализа являются предположения, на основании которых строятся альтернативы. Предположения есть формулировка того, что полагают о состоянии объекта, свойства или связи и позволяют вывести существование неизвестных с определенностью фактов из других; известных фактов Таким образом предположения строятся на основании анализа уж известных факторов или тенденций их развития. Интенсивность взаимосвязей предположений и риска в проблемах долговременного планирования увеличивается. Общность, неконкретность предположений может быть компенсирована с помощью поддерживающих его доказательств желательно взятых у компетентных специалистов, работающих в данной области и обоснована авторитетными документами.

Ниже приведены результаты формулирования проблему и предполагаемые альтернативы решений полученные на кафедре "Эксплуатация автомобильного транспорта и автосервиса" МАДИ (ГТУ) на основании анализа уже выполненных отечественных и зарубежный работ и собственных исследований в области технической эксплуатации автомобилей. При этом элементы системы представленной на рис. 3.6, будут выглядеть следующим образом.

Рис. 16. Структура схемы решения проблемы на основе разработки альтернативных вариантов (альтернатив)

Цель, подлежащая достижению: разработать для автотранспортной организации стратегию проведения работ по восстановлению автомобили, исключающего эксплуатацию с неисправностями при минимальных трудовых и материальных затратах на обслуживание и ремонт и времени их проведения. Решение проблемы должно осуществляться с учетом: следующих, целесообразных ограничений обеспечить своевременность постановки автомобилей в обслуживание и ремонт по фактическому / техническому состоянию; обеспечить оптимальную организацию и технология восстановления автомобиля технической службой автотранспортной: организации обеспечить эффективный контроль качества ремонта и обслуживание исключающего выход автомобиля в эксплуатацию с не устраненными неисправностями; обеспечить эффективное использование водителя для обслуживания и ремонта с целью снижения потребности в производственных рабочих. Принуждающие связи стратегия должна быть основана на контроле технического состояния автомобиля, исключающего пропуск неисправностей или отказов в эксплуатации при нулевой или незначительной стоимости контроля.

Следующие альтернативы могут обеспечить приемлемое решение проблемы:

1. Автомобиль имеет встроенные датчики для измерения технического состояния всех критических узлов, дающих отказы в эксплуатации. Контроль производится периодически внешней электронной установкой путем ее кратковременного подключения к автомобилю при возвращении в автотранспортную организацию или посещении топливозаправочной станции. Стоимость контроля незначительна. Обслуживание и ремонт производится по потребности технической службой автотранспортной организации

2. Автомобиль имеет встроенную диагностику (датчики и электронное _; устройство) для определения технического состояния всех объектов ремонта и обслуживания Контроль производится непрерывно в процессе движения, его стоимость равна нулю. Обслуживание а ремонт производится по потребностям технической службой автотранспортной организации.

3. Автомобиль имеет систему встроенной диагностики для выявления часто встречающихся неисправностей причем система обеспечивает возможность устранения этих неисправностей путем регулировок непосредственно на автомобиле. Техническое состояние долговечные агрегатов определяется в общем виде встроенной диагностикой при условии ее простой реализации. При условии сложной реализации встроенной системы техническое состояние долговечных агрегатов определяется детально стационарными средствами диагностики при поступлении автомобиля в ремонт или обслуживание. При недостаточной степени конкретизации дефекта автомобиль оборудуется встроенными датчиками (как в 1-ой альтернативе). Обслуживание производится по потребности водителем на дорогу а при отсутствии такой возможности технической службой автотранспортной организации Ремонт производится по потребности технической службой автотранспортной организации.

4. Автомобиль имеет систему встроенной диагностики обеспечивающую возможность выявления и устранения наиболее частных неисправностей систем влияющих на безопасность движения, расход топлива и загрязнение окружающей среды путём выполнения регулировок на дорога Обслуживание производится по потребности водителем а при невозможности его выполнения на дороге автомобиль поступает в регламент технического обслуживания со средствами стационарного диагностирования автотранспортной организации при котором выявляется потребность в решите долговечных агрегатов и некоторый виды обслуживания систем влияющих на безопасность движения, загрязнение окружающей среды и расход топлива Момент поступления в регламент стационарной диагностики определяется встроенной диагностикой или случайными отказами. Выявленные при стационарной диагностике виды ремонта и обслуживания выполняется по потребности технической службой автотранспортной организации.

Сравнение альтернатив с целью выбора одной из них, подлежащей реализации необходимо произвести на основании какой-либо одной общей оценки. Кроме того необходимо учитывать также, что согласно правилам математики и статистики в одно и тоже время можно логично максимизировать или минимизировать только одну оценку. Так как при системном анализе необходимо учитывать много элементов и связей то для достижения данной цели можно найти только оптимальное решение, означающее лучше, что может быть сделано в данных условиях с учетом всех требований и ограничений. При нахождении оптимума, помимо сравнения полезности альтернативы и затрат на ее реализацию, необходимо также учитывать меру риска, связанную с возможностью её успешной реализации. Поскольку оценку связанных качественно-количественных проблем производят на основании большого числа критериев то целесообразно вместо абсолютных оценок перейти к относительным. При этом критерии предварительно необходимо сформулировать так чтобы они были сопоставимы по своей значимости при решения проблемы. Поскольку оценку альтернативы можно получить на основании предварительного моделирования процесса работы системы после ее реализации. Наиболее просто произвести сравнение альтернативы можно после представления их оценок по различным критериям в виде матрицы (маргинальным отношениям).

Такое представление для нашего случая приведено в таблице 4.

Таблица 4. Сравнение альтернативных вариантов реализации систем встроенного диагностирования для автотранспорта общего пользования по маргинальным соотношениям

Здесь по критериям 1... б дается оценка по маргинальным соотношениям для следующих узлов и систем автомобиля; А-тормозов и рулевого управления (ОБД; В - зажигания, питания; электрооборудования; С- двигателе трансмиссии переднего моста. Использована следующая предельно простая и понятная система оценок по маргинальным соотношениям: 1 - положительный эффект наименьший; 2 - положительный эффект средний 3 - положительный эффект наибольший Дня рассматриваемого случая рекомендуемую системным анализом трёх бальную систему опенок целесообразно расширить ещё двумя оценками: 0 - положительный эффект отсутствует, 4 - положительный эффект соответствует полной реализации поставленной цели Дм последующей соизмеримости оценок при их суммировании с целью выявления наиболее предпочтительной альтернативы; набравшей наибольшее количество баллов по положительным эффектам целесообразно провести предварительное усреднение по технологическим критериям .1... 4 большое количество которых приводит к несоизмеримости оценок по сравнению с критериями риска и затрат.

Сравнение альтернатив показывает, что две последние из них имеют примерно одинаковую эффективность, намного превосходящую как первую, так и вторую, однако их реализация связана с наибольшими затратами и риском Хотя первая альтернатива наиболее проста в реализации, однако она может быть реализована только для небольшой части автомобиле эксплуатирующихся в крупных автотранспортных предприятиях; и поэтому нежизненна на будущее.

Эго обстоятельство является более весомым по сравнению с остальными, а поэтому первую альтернативу необходимо отвергнуть. По заключению западных специалистов, уже имевших достаточный практический опыт по реализации данной альтернативу она была признана неперспективной Однако эта альтернатива является логическим началом разработки встроенных систем диагностирования, ибо предусматривает установку на автомобиль системы встроенных датчиков. Поэтому опыт ее реализации является полезным для полного решения проблемы Вторая альтернатива, реализуемая в определённой степени в США для транспортных средств армии имеет примерно в два раза меньшую эффективность по сравнению с последними; но меньшие затраты на реализацию. Основной недостаток этой альтернативы связан с тем что в сипу независимости отказов примерно одинаковых по надежности таких систем автомобиля как тормозная, зажигания, электрооборудования; питания, рулевого управления и других [2], которые в первую очередь должны подвергаться непрерывному контролю, потребность в заезде в автотранспортные предприятия для ремонта будет частой один раз в два-три дня, что значительно сокращает время транспортного процесса В этом случае вторая альтернатива (при условии ее полной реализации) оказывается даже не конкурентно способной по сравнению с планово-предупредительной системой обслуживания, основанной на регламентной диагностике [2]. В то не время более детальное.

Рассмотрение возможных затрат и степени риска второй альтернативы показывает, что они могут не столько сильно отличаться от третьей и четверной альтернатив. Судя то разработкам американских специалистов и тем работам которые выполнены в области встроенной диагностики в МАДИ (ГТУ), реализация второй альтернативы по отдельным системам даже требует более сложных устройству поскольку отсутствует возможность уточнения диагноза при последующем проведении ряда регулировок

Таким образом, на будущее эту альтернативу также целесообразно отвергнуть. Две последние альтернативы оказываются наиболее предпочтительными для реализации. Причем если требования надежности бортовой диагностики можно удовлетворить при реализации то такие социальные факторы как снижение потребности в рабочей силе на обслуживание и ремонт за счет водителей и вероятности аварий по техническому состояний узлов; обеспечивающих безопасность движения, является решающими Наиболее простые разработки встроенных систем диагностирования, отвечающие требованиям этих альтернатив, уж получили практическую реализацию в Японии и передовых странах Запада, и напечены перспективы более сложных решений. Сравнение третьей и четвертой альтернатив между собой показывает, что они отличаются только по организации технологического процесса восстановления автомобиля в производственных условиях автотранспортной организации и требуют одинакового оборудования и изменения конструкции автомобиля, В зависимости' от конкретных условий эксплуатации (крупная автотранспортная организация или отдельные автомобили, обращающиеся на станцию технического обслуживания), может выбираться та или иная альтернатива.

Однако реализация данных альтернатив не обеспечивает достижения поставленной цели - исключить эксплуатацию автомобиля с неисправностями узлов ОБД поскольку их не всегда удается устранить на дорогу а возвращение автомобиля в автотранспортную организацию для ремонта в процессе работы бывает затруднено или невозможна. Для выявления новых возможностей улучшения работы системы «Авто мобильный транспорт» со встроенной диагностикой представим ее в операционной форме. Здесь на выходе получим вероятность аварий из-за ухудшения управляемости автомобиля при неблагоприятных дорожных условиях (снег, гололед дождь и т.д.); вероятность загрязнения воздушного бассейна при высоких скоростях движения. Обратная связь рекомендует следующие действия с целью улучшения работы системы изменение (уменьшение) скорости движения до безопасного уровня при появлении неисправностей узлов ОБД или ухудшения дорожных условий; изменения скорости движения до значений обеспечивающих минимум загрязнений воздушного бассейна. Отсюда по схеме рис 15 можно разработать требования к улучшенной системе восстановления работоспособности автомобиля со встроенной диагностикой, где целями будут являться: исключить травматизм людей и повреждение материальных ценностей при эксплуатации автомобилей: с неисправностями узлов СБД обеспечить минимум загрязнения воздушного бассейна. Условие работы этой системы техническое состояние узлов СБД и других систем автомобиля контролируется непрерывно в процессе движения; потребность в крупных ремонтах выявляется в основном при стационарной диагностике; выявленные мелкие неисправности по возможности устраняются водителем в дорога Крупные ремонты производятся в производственных условиях Уровень безопасности движения устанавливается законом государства. Требование к улучшенной системе: обеспечить возможность оценки степени ухудшения функционирования узлов СБД в зависимости от неисправностей и состояния дороги и проводить автоматическую корректировку скорости движения автомобиля, обеспечивающей требуемый уровень безопасности обеспечить возможность интегральной оценки степени загрязнения воздушного бассейна в зависимости от режима работы автомобиля и проводить автоматически корректировку скорости автомобиля и нагрузки двигателя с целью минимизации общего загрязнения.

Таким образом, системный анализ показал, что программная цель системы «Автомобильный транспорт» в значительной мере может быть достигнута установкой на автомобиле встроенной системы диагностирования, обеспечивающей непрерывный контроль основных неисправностей автомобиля и его адаптацию к дорожным условиям, а такие возможность устранять социально значащие неисправности на дороге силами водителя. Этот вывод позволят более точно сформулировать проблему по разработке новой стратегии восстановления работоспособности автомобиля и разрабатывать альтернативы по ее опытной реализации с целью экспериментальной проверки и окончательной корректировки решения для внедрения.

На рис. 17 показана структура полной системы "Автомобильный транспорт" с адаптивной встроенной диагностикой полученной на основании проведенного выше системного анализа Сплошными линиями показаны обязательны: связь подлежали не реализации, а пунктирными - связи реализация которых будет определяться технико-экономическими соображениями Рассмотрение этой структуры является полезным при разработке технических альтернатив, подле лат их реализации.

Рис. 17. Полная структура системы поддержания работоспособности автомобилей с адаптивными средствами встроенного диагностирования

Следует отметить, что любое решение в границах поставленной таким образом проблемы не будет противоречить в перспективе проблеме автоматизации управления автомобилем с целью исключения аварии вызванных действиями водителя. Предусматриваемые при этом воздействия на органы управления автомобиля должны учитывать функциональные возможности последних в зависимости от неисправностей и состояния дороги. Также определённую корректировку получают работы по оборудованию автомобилей устройствами для нейтрализации вредных компонентов выхлопных газов автомобиля, которым должны предшествовать работы по их минимизации как по причинам изменения технического состояния, о которых упоминалось выше, так и на основе перехода к новым конструктивным решениям изменяющих принципы работы систем влияющих на экологию. (Для примера, конгресс США после принятия закона об обязательном оборудовании всех легковые автомобилей; находящихся в эксплуатации, нейтрализаторами; в последующем вынужден был дополнительно принять закон о необходимости производства новых моделей легковых автомобилей только с электронными системами управления работой двигателей на основе распределённого впрыска топлива, поскольку только при этом условии может обеспечиваться надёжная работа трёхкомпонентного нейтрализатора В сваю очереди работоспособность электронных систем управления в настоящее врем принято обеспечивать на основе совместного контроля технического состояния средствами встроенного и внешнего диагностирования. Кроме того, работы по повышенно надежности и долговечности автомобиля могут привести к значительному сокращению крупных ремонтов и более редкое появление мелких регулировок При этом регламентная система. теряет свою эффективность, а работы выполняемые водителями становятся решающим для восстановления работоспособности автомобиля.

Таким образом, рассмотренная возможность применения принципов системного подхода и системного анализа к решению актуальных проблем технического обслуживания и ремонта автотранспорта общего пользования в первом приближении показала на необходимость изменения конструкции автомобилей с целью придания ей новых возможностей - адаптации к меняющимся дорожным условиям и наиболее быстрого и эффективного выяснения и по возможности устранения социально значимых неисправностей по игре их возникновения силами водителя Подход с позиций системного анализа также показывает, что для устранения противоречий которые могут возникнуть в дальнейшем при сохранении существующей политики в области производства автомобилей и поддержания их технического состояния, конструкция перспективного автомобиля должна создаваться, прежде всего, с учетом требований технической эксплуатации, и необходимая для этого информация должна быть получена при изучении закономерностей технического обслуживания и ремонта автомобилей как элемента общ его процесса перевозок Полученные общие заключения в первом приближении являются приемлемыми и для легковых автомобилей индивидуального пользования, более обстоятельный учёт особенностей эксплуатации которых должен быть осуществлён такие на основе специального системного рассмотрения.

Глава 3. Имитационное моделирование как метод получения количественных оценок перспективных и технических систем поддержания работоспособности автомобилей

3.1 Возможности имитационного моделирования в исследовании вариантов применения внешнего и встроенного диагностирования на автомобильном транспорте

Полученные на основе системного анализа рекомендации по целесообразной структуре внешнего и встроенного диагностирования позволяют целенаправленно осуществить следующий этап процесса решения проблемы при помощи имитационного моделирования. При этом задачей моделирования будет являться получение всесторонней оценки прогнозируемых изменений в системе поддержания работоспособности автомобилей базирующихся на конкретных значениях технико-экономических показателей. Однако решение этой задачи для автомобильного транспорта в целом включающего автомобили индивидуального пользовании акционерных коллективов сельского хозяйства, небольших автотранспортных организаций и т. д. В настоящее время в полной мере не может быть осуществлено из-за отсутствия необходимых исходных данных, отражающих специфику их технической эксплуатации.

Что касается автотранспорта общего пользование базирующегося та комплексных автотранспортных: предприятия, то здесь решено данной задачи является острой необходимостью ввиду тенденций существенной перестройки структуры системы поддержания работоспособности и для этого имеются все необходимые предпосылки. За семидесятые годы был накоплен значительный опыт моделирования многих процессов АТП. Однако при этом в основном рассматривались задачу связанные с внутрипроизводственной оптимизацией работы зон ТО и ремонта в рамках принятой двухступенчатой профилактической системы Моделирование использовалось так ж для оптимизации загрузки участков и зон первых вариантов стационарного диагностирования (Д1 и Д2), которые при этом рассматривались как элементы системы массового обслуживании. Все это существенно у прощало задачу моделирования новых процессов работоспособности автомобилей в АТП с более широкой оценкой последствий от их внедрения.

Как уже отмечалось выше, важнейшими показателями такой оценки должны являться; изменение расхода топлива и загрязнения окружающей среды зависимости от уровня поддерживаемого технического состояния; влияние этого уровня на безопасность движения; эффективность использования трудовых ресурсов ремонтно-обслуживающего персонала и водителей при восстановлении работоспособности автомобилей Поэтому основная трудность решения поставленной задачи получения количественные оценок заключается в разработке подмоделей учитывающих изменение указанного выше комплекса показателей, имеющих социальное значение, при одновременной их увязке с общей технико-экономической оценкой Разработка таких подмоделей в делом не встречает принципиальных затруднений.

На рис. 18 дано графическое представление моделирования процессов появления отказов или неисправностей для отдельных элементов автомобиля (узлов, агрегатов, систем и деталей), основанное на предварительно изученных закономерностях рассеивания их ресурса в эксплуатации, а такие процессов их восстановления (то времени) на основе ремонтных воздействий или обслуживания: Здесь за основу берутся интегральные оценки закономерностей рассеивания показателя, вытекающие из дифференциальных функций по которым на основе «разыгрывания» генератором случайных чисел для соответствующего закона распределения величины в диапазоне от 0 до 1 может быть получено соответствующее значение «смоделированного» показателя Xмод. Полученная величина запоминается и используется для дальнейших расчётов.

Рис. 18. Графическое представление процессов имитационного моделирования возникновения отказов и неисправностей исследуемых элементов автомобиля и восстановление их исправного состояния на основе использования интегральных оценок закономерностей рассеивания показателя: 1 - пример для нормального закона; 2 - пример для экспоненциального закона

Указанная процедура многократно повторяется для всех исследуемых элементов одного автомобиля и для всего подвижного состава, находящегося в автотранспортной организации, а получаемые при этом выходные показатели по отдельным процессам обобщаются на основе суммирования и более сложных видов обработки. Таким образом, может быть смоделирована работа АТП за год два и другие периода на которых могут быть изучены закономерности изменения представляющих интерес выходных показателей.

Естественно, что исследование на модели процесса поддержания работоспособности автомобилей в условиях АТП будет являться частным и далеко не характерным случаем для автомобильного транспорта в целом, поэтому могут возникнуть сомнения в ценности полученных на основании этого исследования выводов, касающихся путей развития диагностирования. Усилению этих сомнений способствует такая перспектива применения на автотранспорте общего пользования централизованного обслуживания и ремонта, предусматривающая отход от комплексных автотранспортных предприятий. Однако, подобная точка зрения в целом является неправомерной и монет служить только аргументом в пользу более детального моделирования специфики технической эксплуатации автомобилей, в различных организационных условиях; для решении текущих задач управления. Что касается стратегических задач, то общеметодическое значение результатов моделирования перспективных организационно-технических вариантов, необходимость разработки которых вытекает из этапа системных; исследований будет значительно шире рассматриваемых рамок АТП.

Дня пояснения последнего сомнения снова сошлемся на высказывание «отца» динамического программирования Р. Веллмана о том, что для многих процессов более важными являются общие представления, чем конкретные значения констант. На основе моделирования возможных вариантов применения стационарного и встроенного диагностирования для условий работы комплексного автотранспортного предприятия и сопоставления выявленных при этом относительных изменений как раз и могут быть получены ценные на перспективу нас общие представления о процессах использования диагностирования, которые могут быть положены в разработку новых "идейных" концепций в области технической эксплуатации автомобилей вообще. Эго связано с тем что как в комплексных АТП так и в акционерных предприятиях сельского хозяйства и в небольших ведомственных транспортных организациях эксплуатируются одни и те же модели автомобилей совокупность таких автомобилей различных организаций «прикрепленных» в рыночных условиях к одному централизованному предприятие технического обслуживания и ремонта, с позиций технической эксплуатации можно рассматривать как аналог одного комплексного АТП с присущими ему значениями констант. Поскольку одним из основ моделирования, отмеченных выше, является сравнительное исследование вариантов, то можно считать, что качественные относительные изменения, выявленные при моделировании определенного типа АТЦ будут характерны и для АТП других типов (с другими значениями констант). Необходимо также отметить, что полученные при моделировании значения констант всегда будут отличаться от значений для реального АТЦ поскольку на модели может быть исследована некоторая идеализированная и достаточно жестко ограниченная ситуация Приведенные выше обстоятельства, как уже отмечалось выше, существенно повышают общеметодическую ценность результатов моделирования процессов использования диагностирования на примере АТЦ можно предполагать, что полученные при этом некоторые качественно-количественные зависимости будут правомерны и для автотранспорта индивидуального пользования:

Таким образом наилучшая изученность основных технологических процессов АТЦ с одной стороны и наибольшая сложность их организации, с другой, повышают возможность реализации модельного исследования закономерностей использования диагностирования и значимость полученных при этом результатов. С учетом изложенного выше моделирование такие должно проводиться на примере хорошо изученной как в отношении эксплуатационной надежности так и в отношении процессов диагностирования модели автомобиля: Такой моделью в период проведения исследований являлся бензиновый автомобиль средней грузоподъёмности Поскольку процессы диагностирования систем питания и зажигания являются практически неизменными для всех автомобилей с бензиновыми двигателями, в том числе и легковых, то результаты моделирования по влиянию диагностирования на расход топлива и загрязнение окружающей среды будут иметь широкое обобщение: Необходимо напомнить, что в силу экологической предпочтительности грузовые автомобили с бензиновыми двигателями и в настоящее время составляют основу парка крупных городов таких западных страд как США и Канада, и это положение на перспективу может иметь значение и для России, где уже произошёл явный сдвиг в сторону дизельных автомобилей Эго повышает значимость конечных результатов моделирования не только в отношении расхода топлива, но и загрязнения окружающей среды.

Возможности диагностирования в своевременном выявлении потребностей в текущем ремонте агрегатов, систем и узлов автомобиля отказы которых происходят в результате постепенного изменения технического состояния, требуют специфического моделирования как процессов возникновения, так выявления, предотвращения и устранения этих отказов производственной зоной АТП. Как отмечалось, в предыдущем раздела, аварийные отказы в подобных случаях более чем вдвое увеличивают трудовые и материальные затраты на ремонт по сравнению с их профилактическим предупреждением на стадии неполного использования ресурса. За счет диагностирования появляется возможность выявлять, предотказное состояние, когда ресурс выработан практически полностью, и аварийные отказы еще не произошли, и на этой стадии производить профилактические ремонты. Общие эксплуатационные затраты в такой ситуации будут зависеть от наличия соответствующих методов и средств диагностирования и их прогнозирующих возможностей с одной стороны и стратегий (вариантов) использования этих средств, определяющих возможности своевременного выявления предотказного состояния и пропуска аварийных отказов, с другой. Правильный учет этих обстоятельств приводит к значительному усложнению процесса моделирования параметра потока заявок на ремонт по сравнению с ранее рассматривающимися задачами по оптимизации системы массового обслуживания машин когда исходный поток требований мог описываться более упрощенными законами в частности стационарным и нестационарным пуассоновским. Основная трудность при этом будет заключаться в необходимости моделирования общего потока отказов, потребность проверки технического состояния которых стимулировала развитие методов и средств диагностирования. Одновременно по этим и другим агрегатам и узлам автомобиля должны моделироваться случайные отказы, которые не могут быть предупреждены методами диагностики. Согласно исследованиям доля таких отказов в общем потоке заявок; формирующих объем текущего ремонта значительна (30.. 50%), и их неправильный учет монет привести к переоценке роли диагностирования. В целом, отмеченные выше обстоятельства требуют более детального описания закономерностей появления отказов и неисправностей многих элементов автомобиля, чем это делалось ранее.

На рис. 19 приведена наиболее целесообразная структура имитационной модели процессов поддержания работоспособности автомобилей с карбюраторными двигателями в условиях АТП удовлетворяющая перечисленным выше требованиям и позволявшая проводить исследования в широком диапазоне вариантов использования диагностирования. Её принципиальной особенностью является разделение на две взаимосвязанные, но в то же время достаточно независимые части моделирование процессов изменения технического состояния, и процессов его восстановления в зонах ремонта и обслуживания АТП.

Рис. 19

Особенностью первой части является, помимо потока заявок на ремонт и обслуживание с учетом постепенных: и случайных отказов, такие моделирование неисправностей не вызывающих прекращения транспортного процесса, но влияющих на расход топлива, загрязнение окружающей среды безопасность движения и экономические затраты. Такое разделение позволяет осуществить моделирование изменения технического состояния для автомобилей находящихся в любых специфических условиях эксплуатация в том числе и индивидуального пользования. Естественно, что выходные показатели модели первой части будут существенно зависеть от организации процессов восстановления, определяющих да только временные потери на ремонт и обслуживание, но и глубину воздействия на техническое состояние. Поскольку указанная организация неодинакова для автотранспорта общего пользования, автомобилей акционерных коллективов сельского хозяйства и индивидуального пользования, то соответственно должны отличаться и модели второй части.

В то же время указанный подход дает возможность да первом этапе моделирования получать некоторые обобщенные, в определенной мере идеализированные показатели процесса восстановления, непосредственно отражающие технические характеристики автомобиля, без ограничений связанных с пропускными и производственными возможностями АТП СТО централизированного типа и автосервиса, а также потерями времени на перегоны автомобилей и ожидания в очереди. При этом оказывается возможным более рельефно оценить изменение технических характеристик автомобиля при различных вариантах использования диагностирования; а именно эта информация в первую очередь необходима для заводов-изготовителей выпускающих автомобили универсального назначения и ответственных за совершенствование их эксплуатационных: показателей Соответственно на втором этапе моделирование необходимо проводить с учетом производственных и организационных ограничений АТП и CTО и более реально оценить возможности диагностирования в различных условиях технической эксплуатации. Одновременно также можно произвести сравнительную оценку различных систем организации ТО и ремонта автомобилей. Как отмечалось выше, второй этап моделирования реально возможен и для АТП общего пользования. Ввиду хорош ей изученности внутрипроизводственных процессов.

3.2 Основные организационно-технологические варианты обслуживания в ремонта автомобилей на АТП общего пользования» подлежащие модельному исследованию

С учетом сказанного выше сформулируем основные организационно-технологические варианты обслуживания и ремонта автомобилей в АТП общего пользования, которые необходима промоделировать для выявления путей рационального использования диагностирования, 1-й вариант (рис. 20). Выполнение ремонтов автомобилей по потребности без проведения плановых обслуживании и диагностирования. Этот вариант отражает наиболее простую, естественно складывающуюся стратегию, поддержания работоспособности одиночного автомобиля индивидуального пользования и имеет место также для небольших: групп автомобилей акционерных коллективов сельского хозяйства и ведомственных автотранспортных организаций. Данная стратегия приводит к наиболее плохим технико-экономическим показателям однако несоблюдение плана и нарушение регламентной технологии обслуживание обычно наблюдающиеся в той или иной степени в реальной практике даже для крутых АТП общего пользование приводит к выходным эксплуатационным показателям характерным для этого простейшего варианта.

Рис. 20. Схема 1-го простейшего варианта обслуживания и ремонта автомобилей на АТП общего пользования

Особенностью данного варианта является отсутствие поточного метода обслуживания (при наличии моточных линий с осмотровыми канавами и последним постом для механизированного выполнения смазочно-очистительных работ, в соответствии, со старыми типовыми проектами они используются в качестве постов ТР тупикового типа, хотя при этом возможно «заблокирована» автомобиля; стоящего на посту в середине линии) и проведение всех видов работ на универсальных постах. Другой характерной особенностью как 1-го так и остальных варианту сложившейся на практике, является выполнение при ТО-1 не всего комплекса работ, предусмотренного ранее рекомендованными типовыми документами, а только его части, порядка 15...20%, составляющие регламент смазочно-очистительных операций. Моделирование 1-го варианта, помимо теоретического изучения его возможностей по комплексу отмеченных выше выходных показателей также необходимо для оценки последствий от использования средств встроенного диагностирования на автомобилях, эксплуатирующихся вне крупных автотранспортных предприятий общего или ведомственного пользования. Как отмечалось выше, именно такие автомобили составляют основу автопарка страны.

2-й вариант (рис 21). Двухступенчатое плановое обслуживание (ТО 1, ТО-2) без применения средств диагностирования и проведением ремонта основных агрегатов не влияющих на безопасность движения, по потребности; как в первом варианте [2]. Второй вариант и в настоящее время повсеместно рекомендуется ведомственными нормативными документами к обязательному использованию для всех видов государственного автотранспорта. Для крупных АТП работы по ТО-1 рекомендуется выполнять на трех-четырех постовой поточной линии в межсменное время. При сложившейся организации даже для крупных АТП основные работы ТО-2 выполняются на тупиковых: постам а завершающие смазочные работы осуществляются на специализированном посту поточной линии TO-1. С целью повышения эксплуатационной надежности автомобилей при каждом ТО-2 рекомендуется помимо тормозной системы и рулевого управления, проводить также ревизию технического состояния карборатора, прерывателя - распределителя, свечей генератора и реле-регулятора, которая может быть выполнена в цеховых условиях АТП при демонтаже указанных устройств с автомобиля; Однако ввиду того, что безотказность этих устройств в последнее время существенно повысилась, а вероятность внесения дополнительных дефектов в процессе демонтажно-монтажных: работ остается значительной, указанные рекомендации в настоящее время не выполняются, и ремонт и обслуживание систем питания, зажигания и электрооборудования производится по потребности при обнаружении их явных разрегулировок или отказов. Специальных видов обслуживания, направленных на повышение экономичности и снижение загрязнения окружающей среды; профилактическая систем ТО-1, TО-2 не предусматривает.

Рис. 21. Схема 2-го варианта организации обслуживания и ремонта автомобилей на АТП общего пользования, базирующегося на планово-предупредительном выполнении работ ТО-1 и ТО-2(2)

Методическое значение - моделировании второго варианта, помимо общей сравнительной оценки эффективности от использования диагностирования, заключается также в возможности проверки адекватности модели в отношении трудовых и временных затрат на обслуживание и текущий ремонт, который достаточно хорошо нормированы для всех моделей автомобилей.

3-й вариант (рис. 22). Двухступенчатое плановое обслуживание (ТО-1, ТО 2), дополненное стационарным диагностированием Д1иД2[3].

Рис. 22. Схема 3-го варианта организации обслуживания и ремонта автомобилей на АТП общего пользования, базирующегося на планово-предупредительном выполнении работ ТО-1 и ТО-2 с предшествующим контролем технического состояния стационарным диагностированием Д1 и Д2 (3)

Подобная организация диагностирования ранее рекомендовалась нормативными документами для автотранспортных предприятий общ его пользование хотя при этом предусматривались различные технологические варианты от централизованных постов диагностирования на основе комбинированных механических стендов, до поточных линий диагностирование выделенных или совмещенных с процессами ТО 1 и ТО 2.

Принципиальной особенностью данного варианта, как это можно видеть. из схемы рис 22, является в первую очередь разделение объёмов текущего ремонта, ранее выполняемого индивидуально непредсказуемым (случайным образом на две части - ТРдиаг планируемый для базовых агрегатов автомобиля по результатам диагностирования Д-2, предшествующего ТО-2 (для этого первое рекомендовалось проводить заблаговременно, чтобы подготовить производство для эффективного выполнения выявленных объёмов ТР), и чисто работы случайного характера ТРслучайн, не связанные с диагностированием. Диагностирование Д1 при этом должно было осуществлять выявление (с последующим устранением) возникающих до постановки в плановое ТО-2 неисправностей или «скрытых» отказов тормозов, рулевого управление систем питания и зажигания, влияющих на загрязнение окружающей среды (теоретически они могли иметь место порядка у 20% автомобилей). Работы ТРдиаг., как можно видеть из схемы рис. 4 5, могли выполняться совместно с регламентными работами ТО -2, хотя для крупных АТП для этого рекомендовались специализированные посты в зоне ТР. Дня завершения ТО 2 автомобиль должен был поступить на механизированный пост сказочно- очистительных работ линии TO-l.

За основу при моделировании был принят самый сложный, но наиболее экономичный для крупных АТП вариант организации, разработанный в МАДИ и предусматривающий максимальное совмещение профилактических и диагностических операций Д1 и Д 2 (при размещении постов диагностики на линии ТО 1), сопровождающимися существенными изменениями технологического процесса, ври сохранении принципов поточного метода обслуживания на специализированных постах и участках Данный вариант размещения стационарного диагностического оборудования на поточной линии с осмотровой канавой на примере легковых автомобилей с передним приводом показан на рис. 23 (для заднеприводных автомобилей и грузовых автомобилей и микроавтобусов на их базе типа «Газель», «Соболь» и т. д расстояние между стендами для проверки тормозов и тягово-экономических показателей целесообразно увеличить для лучшей синхронизации работ постов поточной линии). Здесь спецификация отражает следующее необходимое оборудование: 1 - динамометрический стенд для проверки тягово-экономических показателей, 2-5-ти компонентный газоанализатор; 3 - верстак слесарный, 4 - шкафстеллаж для хранения переносного диагностического оборудования и запасных частей, 5 -- мотор- тестер; 6 - автоматическая воздухораздаточная колонка; 7 ~ барабаны с самонаматывающимися шлангами для подкачки шин; 8 -пульт управления динанометрическим стендом, 9 - стенд для проверки тормозных сия колёс одной оси и времени срабатьвания тормозов с раздельными каретками силовых роликов, удобный для монтажа на осмотровой канаве; 10 - пульт управления тормозным стендом, 11 - лазерно-оптический стенд для углов установки управляемых колёс; 12 - двухстоечный передвижной электромеханический подъёмник, не перекрывающий перемещение операторов по осмотровой канаве; 13 - прибор для проверки фар. Пост для проверки тягово-экономических показателей должен быть оборудован системой отсоса выхлопных газов, обычно использующую гофрированный гибкий шланг, подключённый к подвешенному под потолком вытяжному вентилятору, или другие удобные конструкции (на рис 4 6 не приведена).

Удобство данного варианта заключается в возможности совмещения диагностирования с операциями TQ направленных на устранение выявляемых при диагностике неисправностей а такие сосредоточения диагностического оборудования в одном месте (стенд тягово-экономических показателей составляющий основу поста Д 2, может быть расположи на отдельном: посту тупикового типа). Подобная поточная линия в начале 80-х годов была распространена на станциях технического обслуживании " Сельхозтехники" и автотранспортных предприятиях общего и ведомственного пользования для одиночных грузовых автомобилей с бензиновыми двигателями типа ГАЗ и ЗиЛ (к настоящему времени указанное оборудование уже практически вышло из строя не используется). Она имела те же специализированные посты, что и на рис. 23, но другие типоразмеры механических стендов; кроме того, на третьем посту ранее устанавливался стенд для проверки схождения колес по боковой силе (в настоящее время он может быть модернизирован за счёт использования не натру ленных беговых барабанов о чем будет сказано ниже), и при помощи других приборов и устройств контролировалось давление в шинах, состояние рулевого механизма, рулевых тяг и шкворневых втулок переднего моста. Кроме того, типовой проект предусматривал расположение на первом посту стенда для проверки схождения, а на третьем посту - стенд для проверки тягово-экономических показателей 'Указанная последовательность размещения. механических стендов была принята за основу при проведении моделирования.

Хотя третий вариант организации к моменту модельного исследования более 10 лет в той или иной степени апробировался на практике его теоретические возможности до конца не были определены. Главная причина этого заключалась в отсутствии методов и средств диагностирования, полностью удовлетворяющим потребностям технологического процесса (согласно выполненным оценка определение объемов текущего ремонта и современными средствами диагностирования может быть осуществление примерно наполовину от возможного). Потому полное выявление показателей 3-го варианта представляется возможным только на основе моделирования.

4-й вариант (рис. 24). Одноступенчатое плановое обслуживание на основе полнокомплектного диагностирования (ЕТОД), Его периодичность в первом приближении равнялась половине пробега до ТО-2. Указанный вариант по результатам системного анализа был признан наиболее предпочтительным для автотранспортных предприятий общего пользования и получил определенное признание за рубежом. Так, намеченная в США на восьмидесятые годы программа совершенствования технического обслуживания грузовых автомобилей такие основывалась на одной плановой ступени с предварительным диагностированием и обработкой информации (была выполнена лишь частично и в ограниченном объеме).

Рис. 23

Дня моделирования была принята технологическая схема проведения ЕТОД на четырёх постовой поточной линии, как и в случае 3-го варианта. Четвертый пост специализирован для выполнения очистительно-смазочных работ. Обслуживание и ремонт всех элементов и узлов автомобиля, подвергающихся диагностированию, при ЕТОД целесообразно проводить на постах тупикового типа зоны текущего ремонта его потребности (по состоянию).

Рис. 24. Схема 4-го варианта организации обслуживания и ремонта автомобилей на АТП общего пользования: «Единое (одноступенчатое) техническое обслуживание на основе регламента комплексного стационарного диагностирования (Д1+Д2)» ЕТОД

Информационно-технологические возможности диагностирования при моделировании ЕТОД были приняты такими же, как и для 3-го варианта Трудоемкость технологического процесса поточной линии ЕТОД с распределением работ по постам была рассчитана путем корректировки уже рекомендуемой технологии "Сельхозтехники" и уточнена экспериментальна Параллельно с моделированием могли быть осуществлены экспериментальные исследования возможностей ЕТОД проведено сопоставление полученных теоретических и практических результатов.

Практика показала, что при переходе к большегрузным дизельным автомобилям и автопоездам а такие сочлененным автобусам расположите механических стендов диагностирования на поточной линии уже встречало значительные затруднения (длина линии возрастала до 90... 100 метров, а удаление выхлопных газов системой отсоса при перемещении автомобиля на такие расстояния требовало постоянной перестановки гибких шлангов). Исходя из принципов системного подхода, данная проблема могла быть решена на основе создания однопостового участка комплексного диагностирования перемещение по которому ограничивалось бы только технологическими операциями по последовательной проверке тормозов всех мостов автомобиля или автопоезда, и не превышала бы 30...36 м при независимом расположили и 48 м в сочетании с постом для выполнения смазочно-очистительных работ. Пример такого поста показан на рис. 25.

Рис. 25

Здесь спецификация отражает следующее необходимое оборудование: 1 - автоматизированное рабочее место оператора-диагноста; 2-шкаф для хранения инструмента и переносного диагностического оборудования; 3 - стеллаж для ремонтируемых или обслуживаемых деталей и небольших агрегатов временно снимаемых с автомобиля; 4 - пульт управления стендом для проверки тормозов; 5 - передвижной канавный двухстоечный электромеханический подъёмник; не перекрывающий перемещения операторов по осмотровой канаве; 6 - силовой роликовый стенд для проверки тормозных сил на колёсах одной оси и времени срабатьвания тормозов; 7 - прибор для проверки и регулировки фар; 8 - переносной дизель-тестер на передвижной тумбочке; 9 - автоматическая воздухораздаточная колонка; 10 - система отсоса выхлопных газов с гибким гофрированным шлангом перемещающемся вместе с автомобилем, 11 - барабаны с самонаматывающимися шлангами для подкачки шин, 12 - ненагруженные беговые барабаны. 13 - переносной дымомер на передвижной тумбочке.

Принципиальным отличием данного участка от описанных выше является отсутствие динамометрического стенда и связанного с ним комплекса нагрузочных испытаний автомобиля (для имитации дорожного движения здесь использованы простые по конструкции не нагруженные беговые барабаны которые могут быть изготовлены силами даже небольшого предприятия). Это существенно упрощает технологический процесс, а теряемая при этом информативность может быть компенсирована применением других методов и средств (для бензинового автомобиля, объём информации да же возрастает за счёт применения пятиканального газоанализатора; для дизеля такие испытания не технологичны и не информативны. Для облегчения скоростных испытаний на которых можно проверить вибрацию и шумы агрегатов трансмиссии «не различаемые» на дорогу а такие «лёгкость» переключения передач и в перспективе экологические показатели третий мост автомобилей типа КамАЗ может быть вывешен передвижным двухстоечным подъёмником. Другой важной функцией данного подъёмника является проверка шкворневых втулок переднего моста и механизма рулевого управления при вывешивании колёс (до установки автомобиля на стенд). При установке передних колёс на ненагруженные беговые барабаны затем можно проверить и отрегулировать схождение при помощи линейки поворачивая ручным приводом колёса через барабаны вместе с линейкой без перекатывания автомобиля.

Однако ввиду неизбежных в эксплуатации деформаций балок переднего моста, приводящие к их изгибу и скручиванию, предварительно необходима проверить значения углов развала (и по возможности продольного наклона шкворней), используя навесные переносные приборы в том числе и самодельного типа, для чего такие необходимо повернуть колёса на барабанах на 180°. Если деформация балки находится в допустимых пределах, то необходимая для данного автомобиля величина схождения определяется по номограмме рис. 26. Указанная технология заменяет метод регулировки схождения по боковой силе и даже более эффективна ввиду контроля деформации балки.

Рис. 26. Номограмма для определения схождения передних колес грузовых автомобилей в зависимости от средней величины угла развала (6): 1 - автомобили МаЗ, КраЗ, 2 - автомобили ЗиЛ, 3 - автомобили ГАЗ, ЛиАЗ, КамАЗ

Другой вариант участка диагностирования на основе комбинированного стенда простейшей конструкции для легковых автомобилей приведён на рис. 27 с соответствующей номограммой на рис. 28.

Рис. 27. Пост комплексного диагностирования легковых автомобилей простейшего типа: 1 - комбинированный стенд с ненагруженными беговыми барабанами и силовым роликом для проверки времени срабатывания тормозов простейшего типа; 2 - подъемник канатный двухстоечный передвижной; 3 - пульт управления комбинированного стенда; 4 - тумбочка передвижная с 5-ти компонентным газоанализатором и переносным мотор-тестером

Рис. 28. Номограмма для определения схождения передних колес легковых автомобилей в зависимости от средней величины угла развала(6): 1 - автомобили ГАЗ-24-31, «Газель», «Соболь»; 2 - заднеприводные автомобили ВАЗ, Москвич

Подобные комбинированные стенды можно изготавливать на кооперативной основе не только для легковых, но и грузовик автомобилей используя для привода переднего силового ролика червячный редуктор при этом стоимость стационарного оборудования резко снижается, что существенно для малых предприятий при проверке тормозов здесь решающее значение будет иметь параметр времени их срабатывания (дня неработающих тормозов он автоматически не определяется), нарушение нормативов которого вызывает заносы автомобиля при торможении на. скользкой дороге и «складывание» автопоездов При необходимости для автомобилей небольшой массы («Газель», «Соболь») тормозная сила может быть проверена в статике, путем измерения усилия проворачивания заторможенного колеса от барабанов через закреплённый рычаг длинной 1,57 м (десятикратное значение радиуса барабана).). При этом усилие на конце рычага будет не выше 200....300. Не может быть реализовано вручную. В крайнем варианте для, технологического процесса можно использовать просто ненагруженные беговые барабань, достаточные для выявления «не тормозящих» колёс и применения других методов диагностирования.