Управление надежностью железнодорожного пути

По полученным параметрам строится график зависимости вероятности отказов шпал и образования кустов негодных шпал от наработки (пропущенного тоннажа), по которому можно определить прогнозное значение отказов шпал на любой момент времени. При этом последовательность вычислений следующая:

1) задаются наработки, при которых будет определяться надежность шпал, например:

,

2) для заданных наработок определяются квантили нормального распределения :

,

3) по вычисленным значениям квантилей определяется интегральная функция вероятности отказов по формуле:

,

4) суммарное число отказавших шпал расчета на один километр пути (шт./км) при наработке определяется по формуле

,

а число шпал (шт./км), расположенных в кустах по три и более подряд, определяется как

,

5) по вычисленным значениям , и строится график отказов шпал и образования кустов в зависимости от наработки (рисунок 5 и 6). На полученной графической зависимости в соответствии с Положением [5] нанести нормативную величину отказов шпал для данного класса пути.

При млн. т брутто ==3,31;

;

.

Таблица 20 - Расчёт отказов шпал

Рисунок 5 - Зависимость отказов шпал от наработки

Рисунок 6 - Зависимость кустовых отказов шпал от наработки

Вывод: В ходе оценки надежности подрельсового основания, была установлена закономерность возрастания суммарного выхода шпал на км, от увеличения пропущенного тоннажа. Однако, при увеличении наработки тоннажа, увеличивается также возможность появления «куста» шпал, что является угрозой безопасности движения поездов.

3.3.6 Оценка надежности рельсовых скреплений

При расчете показателей надежности рельсовых скреплений различных типов рассматриваются структурные схемы, включающие последовательные и параллельные соединения элементов.

За последовательно соединенными элементами узла скрепления принимаются элементы, не имеющие резервных элементов. Отказ любого из этих элементов сильно снижает эффективность узла скрепления, вызывает интенсивный износ соседних деталей и повышает расходы на содержание пути. Вероятность безотказной работы узла такой системы оценивается по формуле:

,

Вероятность безотказной работы параллельно соединенных элементов цепи определяется по формуле:

На основании данных об отказах элементов скреплений составляются выборки в следующей последовательности:

1) назначается интервал наработки, и число отказавших элементов группируется в порядке возрастания пропущенного тоннажа;

2) для каждого i-го интервала наработки вычисляется частота отказов i-го элемента нарастающим итогом;

3) по частоте определяется значение частости i-го элемента узла скрепления по формуле:

4) квантиль находится по частости с использованием табулированных значений функций Лапласа.

5) оценки параметров нормального распределения долговечности i-го элемента узла скрепления и выполняются методом квантилей в сочетании с методом наименьших квадратов.

Таблица 21 - Данные об отказах элементов узла скрепления

6) Определяются параметры распределения -го элемента узла скрепления и и сводятся в таблицу 22

Таблица 22 - Параметры распределения элементов узла промежуточного скрепления

7) Определяется интегральная функция вероятности безотказной работы i-го элемента узла скрепления на интервале (0; t) по формуле:

Таблица 23 - Определение количества отказов скреплений

8) Определяется вероятность безотказной работы узла скрепления в зависимости от наработки тоннажа.

Для этого составляются структурные схемы анализа надежности скреплений. Схема представлена на рисунке 3.5.

Рисунок 3.5 - Структурная схема узла скрепления

На схеме приняты следующие обозначения:

1к - болты клеммные;

2к - клеммы;

3к - шайбы клеммные;

1п - прокладки резиновые подрельсовые;

2п - подкладки;

3п - прокладки под подкладки (нашпальные);

13 - болты закладные;

23 - шайбы закладных болтов;

33 - втулки удлиненные;

43 - шайбы закладные.

При составлении структурной схемы исходным принимается положение, что система последовательно соединенных элементов работоспособна тогда и только тогда, когда работоспособны все ее элементы. При параллельном соединении отказ системы происходит тогда, когда откажут все параллельные участки схемы.

В схеме учитывается, что подкладки объединяют работу прикрепителей (клеммных и закладных болтов). Отказ узла скреплений в эксплуатации произойдет тогда, когда откажут обе параллельные цепи элементов прикрепителей.

Вероятность безотказной работы узла скрепления определяется в соответствии со структурной схемой по формуле:

,

Расчеты производятся в зависимости от наработки тоннажа и строится график изменения вероятности безотказной работы узла скрепления в зависимости от тоннажа (рисунок 3.6).

В Положении [5] определяется для заданного класса пути процент негодных скреплений в дополнительных критериях назначения капитального ремонта пути и на построенном графике определяется наработка, при которой произойдет выход нужного процента скреплений. Для этого на графике находится значение вероятности

.

Таким образом, определяется наработка тоннажа, при которой нужно производить частичную ревизию узлов скрепления с заменой отказавших деталей.

Определяем наработку, при которой в узлах скрепления БП-65 откажут 15% металлических подкладок и подрельсовых резиновых прокладок ,т. е. необходимо найти ti, при которой F(t) = 0,15, соответственно Pi = 1-F(t) = 0,85. Анализируя таблицу 23, находим элементы скрепления БП - 65 с наибольшей частотой отказов: например, клеммы и короткие втулки. Тогда, по приложению 2 находим квантиль U0,85 = 1,036

Для клеммы млн.т брутто, млн. т брутто:

млн. т брутто.

Для коротких втулок Tcp = 1276 млн. т брутто, t = 623 млн. т брутто:

млн. т брутто

Таким образом, после пропуска 400 млн. т брутто груза нужно произвести частичную ревизию узлов скрепления БП-65 с заменой отказавших деталей.

Список использованных источников

1. А.С. Гапоненко, Е.Н. Третьякова. Управление надёжностью конструкций верхнего строения пути. Санкт-Петербург, ПГУПС, методические указания, 2014 г.

2. Гниломедов В.В., Захаров В.Б., Селезнев А.В. Управление надежностью железнодорожного пути: Методические указания ПГУПС, Санкт-Петербург, 2006 г.

3. Технические условия на работы по реконструкции (модернизации) и ремонту железнодорожного пути / Распоряжение ОАО "РЖД" № 75р от 18.01.2013 г.

4. Методика расчета показателей надежности и безопасности функционирования эталонных объектов путевого хозяйства ОАО «РЖД» (для опытного применения). - Москва, 2011 г.

5. Положение о системе ведения путевого хозяйства ОАО «Российские железные дороги» / Указание ОАО «РЖД» №857р от 02.05.2012 г.

Размещено на Allbest.ru