Надежность и безопасность работы железных дорог

Надежность -это свойство си­стемы или любого промышленного изделия сохранять свои функции и характеристики работы в опреде­ленных заданных пределах и заранее установленных условиях эксплуата­ции. Надежность является сложным понятием, включающим в себя и безотказность работы системы, и ее работоспособность. Нельзя отож­дествлять надежность функциониро­вания системы, определяемую как свойство выполнять установленные для системы функции, как некото­рую вероятностную безразмерную величину с другими параметрами и характеристиками системы, напри­мер, пропускной или перерабатыва­ющей способностью. Чем сложнее система, тем большее число факто­ров влияет на ее эксплуатационную надежность. На надежность таких транспортных систем, как станция, узел, участок, линия, влияет надеж­ность технических элементов (си­стем) - пути, устройств автоматики, телемеханики и связи, локомотивов, вагонов, а также число и длина пу­тей, пропускная способность, на­грузка на систему, управление.

Для каждого типа системы рас­сматриваются состояние вообще и предельное состояние, как функции времени. Предельное состояние, со­ответствующее технической невоз­можности или нецелесообразности дальнейшей эксплуатации системы, обусловлено требованиями безопас­ности или неустранимым снижением эффективности. Это состояние зави­сит от срока службы системы (изде­лия), когда под воздействием «ста­рения» первоначальные параметры системы и ее работоспособность по­степенно снижаются. Так, например, часть локомотивного парка дороги может находиться в таком техни­ческом состоянии, когда потери, вы­зываемые отказами, и затраты на ремонт и восстановление превыша­ют эффективность эксплуатации. Понятно, что такие локомотивы должны сниматься с эксплуатации, поскольку они достигли предельно­го технического состояния и не обес­печивают безопасность движения.

Исходя из этих факторов уста­навливается срок службы с учетом всей системы восстановительных и текущих ремонтов. Под сроком службы понимается календарная продолжительность эксплуатации объекта от определенного момента времени до предельного состояния. Это относится к рельсам, стрелоч­ным переводам, вагонам, локомотивам и другим техническим элемен­там транспортных систем. Однако, если в качестве системы рассматри­вать станцию, контейнерный терми­нал, грузовой двор, узел, железно­дорожный участок, под ее состоя­нием следует понимать степень за­полнения поездами, вагонами, кон­тейнерами, грузами, а предельное состояние соответствует переполне­нию (насыщению) системы, когда возникают отказы-задержки транс­портного потока на входах. При этом чисто техническое состояние может быть идеальным, полностью работоспособным.

Под отказом следует понимать выход из строя устройства и неспо­собность выполнять свои функцио­нальные назначения частично или полностью. В теории надежности различают отказы: полный, внезап­ный, постепенный, частичный, неза­висимый, зависимый, производст­венный, конструкционный, сбой, пе­ремежающийся и эксплуатацион­ный. Под полным отказом понима­ют такой, после возникновения ко­торого использование объекта по назначению невозможно до восста­новления его работоспособности (крупные поломки локомотивов, ва­гонов, железнодорожного пути и других устройств, вызванные столк­новением подвижного состава, из­лишней погрузкой и другими причи­нами).

Частичный отказ - это о после возникновения которого ис­пользование объекта по назначению возможно, но при этом значения одного или нескольких параметров выходят за допустимые пределы. Частичные отказы иногда называют параметрическими, поскольку они связаны с ухудшением основных па­раметров работы системы. К час­тичным отказам можно отнести не­исправности железнодорожного пу­ти, стрелочного перевода, когда дви­жение не закрыто, но осуществляет­ся с резко сниженными по отноше­нию к нормативным скоростями движения.

Внезапный отказ характеризует­ся скачкообразным изменением од­ного или нескольких основных пара­метров системы: одиночный выход из строя рельсов в связи с внезапны­ми причинами, выход из строя от­дельных устройств автоблокировки, электрической или диспетчерской централизации и др. Внезапный от­каз может быть и полным.

Производственные отказы возни­кают вследствие нарушения или не­совершенства технологического про­цесса изготовления или ремонта объекта; наблюдаются как при про­изводстве, так и при ремонте локо­мотивов, вагонов, контейнерной сети, устройств пути и др.

Конструкционные отказы возни­кают из-за ошибок конструктора или несовершенства методов конст­руирования: отказы, связанные с конструированием тепловозов, электровозов, вагонов, устройств автоматики, телемеханики и др. По этим причинам нередко новые об­разцы локомотивов и вагонов име­ют низкую надежность, много вре­мени уходит на доведение парамет­ров надежности до необходимого уровня. К этим отказам надо от­нести и ошибки в проектировании транспортных систем - железнодо­рожных линий, узлов и различных типов станций. Ошибки наблюдают­ся в выборе нерациональных схем станций и узлов, необоснованном уменьшении длины и числе путей, неправильном конструировании раз­личных горловин, обосновании про­пускной и перерабатывающей спо­собностей, недостаточно высоких расчетных объемов и других неточ­ностях, которые проявляются в виде задержек транспортного потока.

В работе станций, узлов, участ­ков и направлений часто возникают сбои - самоустраняющиеся отказы, приводящие к временной утрате ра­ботоспособности: остановки транс­портного потока перед станциями в связи с недостаточной произво­дительностью работы по обработке, расформированию и формированию поездов, несвоевременным их выво­зом со станций, недостаточным чис­лом путей, остановками потока пе­ред стыковыми пунктами отделений и дорог по различным организа­ционно-технологическим причинам, в связи с остановками потока поез­дов на участке из-за порчи локомо­тива на перегоне. Последствия сбоев весьма серьезные, так как вызывают задержки большого числа поездов.

Эксплуатационные отказы воз­никают вследствие нарушений уста­новленных правил эксплуата-ции (ПТЭ, инструкций, приказов МГТС, начальников и отделений дорог), нарушений технологических процес­сов или вследствие влияния непре­дусмотренных внешних воздействий (незапланированное увеличение транспортного потока на входе си­стемы, внешнее нарушение регули­ровочной дисциплины при поступле­нии порожних вагонов, воздействие погоды и др.).

Всякая задержка поезда, готово­го к отправлению на участок, прие­ма его на станцию или задержка пропуска, не предусмотренная гра­фиком движения или технологией работы станции, воспринимается как отказ в работе станции, участка. Задержки поездов, вагонов могут происходить также по коммер­ческим причинам в связи с наруше­нием правил погрузки, выгрузки, оформления документов, плана фор­мирования поездов, недостоверной информацией, разъединением ваго­нов и документов и т.п.

По природе возникновения все эксплуатационные отказы можно разделить на: отказы технических средств; организационно-технологи­ческие отказы, не связанные непо­средственно с износом, поломками, ухудшением параметров работы технических средств.

Отказы технических средств раз­деляют на отказы постоянных устройств (пути, автоматики, теле­механики и связи, контактной сети и др.) и отказы подвижного состава (локомотивов и вагонов). Организа­ционно-технологические отказы, в свою очередь, можно разделить на отказы, связанные с полным запол­нением графика движения поездов в тот или иной период суток, отсут­ствием локомотивов или локомо­тивных бригад, полным заполнени­ем путей, парков станций, несвоевре­менной обработкой, расформирова­нием, формированием грузовых по­ездов, несвоевременной подготов­кой в рейс и задержками экипировки пассажирских поездов, нарушения­ми плана формирования, ошибками в информации, оформлении доку­ментов, коммерческим браком, на­рушением правил погрузки грузов. Все названные организационно-тех­нологические отказы могут иметь и объективные причины, связанные с эксплуатационной обстановкой на полигоне, и необъективные, вызван­ные противоречиями в процессе управления. Большинство организа­ционно-технологических отказов яв­ляются групповымиперемежающи­миотказами - многократно возни­кающими сбоями одного и того же характера, которые периодически повторяются по разнообразным причинам задержек транспортного потока.

Совершенствование подвижного состава и технической базы - очень важная часть проблемы надежности работы железнодорожного транс-

порта. Достаточный уровень про­пускной и перерабатывающей спо­собностей, пропорциональное раз­витие железнодорожных направле­ний, узлов, станций, депо оказывают большое влияние на надежность экс­плуатационной работы сети.

Теория надежности устанавлива­ет и изучает количественные и ка­чественные критерии надежности и исследует связь между показателями экономичности, эффективности, на­дежности. Основные количествен­ные показатели работоспособности и безотказности - надежность, время безотказной работы.

Показатель надежности опреде­ляют, исходя из вероятностных и статистических предпосылок. Ста­тистические определения показате­лей надежности в большей степени соответствуют практическому ра­счету на основе статистических вы­борок и наблюдений. При неограни­ченном увеличении числа наблюде­ний статистические значения пока­зателей надежности приближаются (сходятся по вероятности) к вероят­ностным.

Вероятность безотказной работы системы в интервале времени от 0 до t₀ можно формализовать (рис. 3.4):

,

где - время безотказной работы системы до отказа; - функция распределения отказов.

Рисунок 3.4 – Функция надежности и отказов