4 Расчет потребности в локомотивных бригадах для обеспечения заданного размера движения
Расчет количества локомотивных бригад для обслуживания поездов по действующему графику при сменной езде выполняется по размерам движения и времени работы бригады за оборот. Различают явочный и списочный состав локомотивных бригад.
Явочный состав локомотивных бригад рассчитывается по формуле:
,
где: 30,4 – среднее число дней в календарном месяце;
τм – фонд работы одной бригады в месяц, τм = 173,5 ч.
Явочный состав – 58 бригад.
Списочный штат больше явочного на 15%:
Бс = 1,15∙Бя,
Бс = 1,15∙58 = 66,7
Списочный состав – 67 бригад.
5 Расчет годового пробега электровозов на заданном участке
Для расчета годовой программы ремонтов необходимо определить пробег поездных электровозов на заданном участке.
Локомотивокилометры пробега получают по размерам движения n или по среднесуточному пробегу S:
по размерам движения:
Lгод = 365∙2∙(1+α)∙n∙L,
Lгод = 365∙2∙(1+0)∙24∙250 = 4,38 млн. лок-км.
по среднесуточному пробегу:
Lгод = 365∙S∙Nэ,
Lгод = 365∙1023,23∙12 = 4,48 млн. лок-км.
Разница обусловлена округлением числа локомотивов Nэ при его расчете в большую сторону.
При дальнейших расчетах будем использовать Lгод = 4,48 млн. лок-км.
6 Расчет оптимальной структуры плановых ремонтов локомотивов
Надежная работа локомотива в эксплуатации обеспечивается, в первую очередь, за счет научно обоснованной и экономически оправданной системы их технического обслуживания и ремонта. Эта система, предназначенная для предупреждения постепенных отказов электроподвижного состава, строится на планово-предупредительном принципе. При построении системы планово-предупредительных ремонтов эпс стремятся как можно полнее исчерпать ресурс деталей и узлов, заложенный при их изготовлении.
Так как система планово-предупредительных ремонтов имеет целью предупреждение постепенных отказов эпс, то пробеги между ремонтами различного вида целесообразно устанавливать в зависимости от интенсивности износа наиболее ответственных узлов и деталей.
Исходной информацией для построения оптимальной по экономическим критериям системы планово-предупредительных ремонтов локомотивов являются значения гамма-процентных ресурсов изнашиваемых деталей эпс и стоимости их восстановления (таблица 6.1), расположенные в порядке возрастания ресурса.
Таблица 6.1 - Показатели надежности деталей эпс
№, п/п |
Стар. № |
Вид ремонтных работ |
Ресурс, тыс.км |
Стоимость, уд.ед |
1 |
1 |
Обточка бандажей колесных пар |
180 |
20 |
2 |
4 |
Смена шестерен тяговых редукторов |
435 |
400 |
3 |
3 |
Смена вкладышей МОП |
630 |
280 |
4 |
6 |
Пропитка изоляции ТЭД |
682 |
165 |
5 |
2 |
Смена бандажей колесных пар |
1080 |
780 |
6 |
7 |
Замена изоляции ТЭД |
1960 |
670 |
7 |
5 |
Обточка коллекторов ТЭД |
2260 |
15 |
На межремонтные пробеги накладываются следующие ограничения:
а) По надежности:
Для того чтобы обеспечивался принятый уровень надежности, необходимо ремонтировать детали при пробегах Li, не превышающих гамма-процентные ресурсы детали:
Li ≤ li,
где Li – межремонтный пробег i-ой детали;
li – гамма-процентный ресурс;
n – число деталей, лимитирующих межремонтные пробеги локомотива.
б) По кратности межремонтных пробегов:
Система ремонта локомотивов строится на основе принципа кратности пробегов между ремонтами с различными объемами. При этом в перечень работ каждого следующего более крупного по объему ремонта включаются все работы предыдущего, меньшего по объему ремонта.
Соблюдение принципа кратности требует, чтобы для любых 2-х, следующих друг за другом, деталей отношение их межремонтных пробегов было целым числом, называемым коэффициентом кратности:
,
где ai = 1,2,3,… – числа натурального ряда.
в) С учетом коэффициентов кратности межремонтные пробеги всех деталей могут быть выражены через межремонтный пробег 1-й детали, называемый базовым пробегом.
В качестве целевой функции при определении оптимальных межремонтных пробегов локомотива естественно принять суммарные удельные затраты на восстановление всех изнашиваемых деталей:
,
где Ci – стоимость восстановления i-ой детали.
Таким образом, задача об определении оптимальных межремонтных пробегов локомотива сводится к нахождению таких значений L1, L2,…, Ln, при которых функция суммарных удельных затрат q на ремонт принимает минимальное значение.
Рассчитаем оптимальную структуру ремонтного цикла шести изнашиваемых деталей.
Начальный межремонтный пробег определяется по формуле:
тыс.
км
Фиксируем пробег до ремонта первой детали L1=125 тыс. км. И рассматриваем возможные стратегии ремонта 7-й детали и соответствующие им удельные затраты на ремонт (в целях сокращения записи везде, кроме первой строки, опущены размерности соответствующих величин).
L7= |
125тыс.км |
q6,7 = |
15/125=0,12у.ед./тыс.км |
|
250 |
|
15/250=0,06 |
|
375 |
|
15/375=0,04 |
|
500 |
|
15/500=0,03 |
|
625 |
|
15/625=0,024 |
|
750 |
|
15/750=0,02 |
|
875 |
|
15/875=0,017 |
|
1000 |
|
15/1000=0,015 |
|
1125 |
|
15/1125=0,0133 |
|
1250 |
|
15/1250=0,012 |
|
1375 |
|
15/1375=0,011 |
|
1500 |
|
15/1500=0,01 |
|
1625 |
|
15/1625=0,0092 |
|
1750 |
|
15/1750=0,0086 |
|
1875 |
|
15/1875=0,008 |
|
2000 |
|
15/2000=0,0075 |
|
2125 |
|
15/2125=0,00706 |
|
2250 |
|
15/2250=0,0067 |
Дальнейшее увеличение межремонтного пробега 7-й детали невозможно из-за нарушения ограничения по ресурсу.
Возможные стратегии ремонта 6-й и 7-й деталей и соответствующие им суммарные затраты на ремонт:
а)
L6=125тыс.км |
L7= |
125тыс.км |
q6,7 = |
670/125+0,12=5,48у.ед./тыс.км |
|
|
250 |
|
5,36+0,06=5,42 |
|
|
375 |
|
5,36+0,04=5,4 |
|
|
500 |
|
5,36+0,03=5,39 |
|
|
625 |
|
5,36+0,024=5,384 |
|
|
750 |
|
5,36+0,02=5,38 |
|
|
875 |
|
5,36+0,017=5,377 |
|
|
1000 |
|
5,36+0,015=5,375 |
|
|
1125 |
|
5,36+0,0133=5,3733 |
|
|
1250 |
|
5,36+0,012=5,372 |
|
|
1375 |
|
5,36+0,011=5,371 |
|
|
1500 |
|
5,36+0,01=5,37 |
|
|
1625 |
|
5,36+0,0092=5,3692 |
|
|
1750 |
|
5,36+0,0086=5,368 |
|
|
1875 |
|
5,36+0,008=5,3682 |
|
|
2000 |
|
5,36+0,0075=5,3675 |
|
|
2125 |
|
5,36+0,00706=5,36706 |
|
|
2250 |
|
5,36+0,0067=5,3667 |
Условной оптимальной стратегией при межремонтном пробеге 6-й детали 125 тыс.км является ремонт 7-й детали при пробеге 2250 тыс.км (подчеркнута). Минимальные удельные затраты на ремонт этих двух деталей составляют при этом 5,3667 у.ед./тыс.км (линия 5,3667 – 0,0067 приложение В).
б)
L6=250тыс.км |
L7= |
250тыс.км |
q6,7 = |
670/250+0,06=2,74у.ед./тыс.км |
|
|
500 |
|
2,68+0,03=2,71 |
|
|
750 |
|
2,68+0,02=2,7 |
|
|
1000 |
|
2,68+0,015=2,695 |
|
|
1250 |
|
2,68+0,012=2,692 |
|
|
1500 |
|
2,68+0,01=2,69 |
|
|
1750 |
|
2,68+0,0086=2,6886 |
|
|
2000 |
|
2,68+0,0075=2,6875 |
|
|
2250 |
|
2,68+0,0067=2,6867 |
(Линия 0,0067 – 2,6867 приложение В).
в)
L6=375тыс.км |
L7= |
375тыс.км |
q6,7 = |
670/375+0,04=1,827у.ед./тыс.км |
|
|
750 |
|
1,787+0,02=1,807 |
|
|
1125 |
|
1,787+0,0133=1,8003 |
|
|
1500 |
|
1,787+0,01=1,797 |
|
|
1875 |
|
1,787+0,008=1,795 |
|
|
2250 |
|
1,787+1,7937=1,7937 |
(Линия 0,0067 – 1,7937 приложение В).
г)
L6=500тыс.км |
L7= |
500тыс.км |
q6,7 = |
670/500+0,03=1,37у.ед./тыс.км |
|
|
1000 |
|
1,34+0,015=1,355 |
|
|
1500 |
|
1,34+0,01=1,35 |
|
|
2000 |
|
1,34+0,0075=1,3475 |
(Линия 0,0075 – 1,3475 приложение В).
д)
L6=625тыс.км |
L7= |
625тыс.км |
q6,7 = |
670/625+0,024=1,096у.ед./тыс.км |
|
|
1250 |
|
1,072+0,012=1,084 |
|
|
1875 |
|
1,072+0,008=1,08 |
(Линия 0,008 – 1,08 приложение В).
е)
L6=750тыс.км |
L7= |
750тыс.км |
q6,7 = |
670/750+0,02=0,91у.ед./тыс.км |
|
|
1500 |
|
0,89+0,01=0,9 |
|
|
2000 |
|
0,89+0,0067=0,8967 |
(Линия 0,0067 – 0,8967 приложение В).
ё)
L6=875тыс.км |
L7= |
875тыс.км |
q6,7 = |
670/875+0,017=0,783у.ед./тыс.км |
|
|
1750 |
|
0,766+0,0086=0,7746 |
(Линия 0,0086 – 0,7746 приложение В).
ж)
L6=1000тыс.км |
L7= |
1000тыс.км |
q6,7 = |
670/1000+0,015=0,685у.ед./тыс.км |
|
|
2000 |
|
0,67+0,0075=0,6775 |
(Линия 0,0075 – 0,6775 приложение В).
з)
L6=1125тыс.км |
L7= |
1125тыс.км |
q6,7 = |
670/1125+0,0133=0,6093у.ед./тыс.км |
|
|
|
2250 |
|
0,596+0,0067=0,6027 |
|
(Линия 0,0067 – 0,6027 приложение В).
и)
L6=1250тыс.км |
L7= |
1250тыс. км |
q6,7 = |
670/1250+0,012=0,548у.ед./тыс.км |
(Линия 0,012 – 0,548 приложение В).
й)
L6=1500тыс.км |
L7= |
1500тыс.км |
q6,7 = |
670/1500+0,01=0,457у.ед./тыс.км |
(Линия 0,01 – 0,457 приложение В).
к)
L6=1625тыс.км |
L7= |
1625тыс.км |
q6,7 = |
670/1625+0,0092=0,421у.ед./тыс.км |
(Линия 0,0092 – 0,421 приложение В).
л)
L6=1750тыс.км |
L7= |
1750тыс.км |
q6,7 = |
670/1750+0,0086=0,392у.ед./тыс.к |
(Линия 0,0086 – 0,392 приложение В).
м)
L6=1875тыс.км |
L7= |
1875тыс.км |
q6,7 = |
670/875+0,008=0,365у.ед./тыс.км |
(Линия 0,008 – 0,365 приложение В).
Дальнейшее увеличение межремонтного пробега 6-й детали ограничено её ресурсом, поэтому переходим к 5-й детали и рассматриваем возможные стратегии её ремонта.
а)
L5=125тыс.км |
L6= |
125тыс.км |
q5,6,7 = |
780/125+5,3667=11,61у.ед./тыс.км |
|
|
250 |
|
6,24+2,6867=8,927 |
|
|
375 |
|
6,24+1,7937=8,034 |
|
|
500 |
|
6,24+1,3475=7,5875 |
|
|
625 |
|
6,24+1,08=7,32 |
|
|
750 |
|
6,24+0,89=7,13 |
|
|
875 |
|
6,24+0,7746=7,0146 |
|
|
1000 |
|
6,24+0,6775=6,9175 |
|
|
1125 |
|
6,24+0,6027=6,8427 |
|
|
1250 |
|
6,24+0,548=6,788 |
|
|
1375 |
|
6,24+0,498=6,738 |
|
|
1500 |
|
6,24+0,457=6,697 |
|
|
1625 |
|
6,24+0,421=6,661 |
|
|
1750 |
|
6,24+0,392=6,632 |
|
|
1875 |
|
6,24+0,365=6,605 |
Условной оптимальной стратегией при межремонтном пробеге 5-й детали 125 тыс.км является ремонт 6-й детали при пробеге 1875 тыс.км (подчеркнута). Минимальные удельные затраты на ремонт этих двух деталей составляют при этом 6,605 у.ед./тыс.км (линия 0,365 – 6,605 приложение В).
б)
L5=250тыс.км |
L6= |
250тыс.км |
q5,6,7 = |
780/250+2,6867=5,8067у.ед./тыс.км |
|
|
500 |
|
3,12+1,3475=4,4675 |
|
|
750 |
|
3,12+0,8967=4,0167 |
|
|
1000 |
|
3,12+0,6775=3,7975 |
|
|
1250 |
|
3,12+0,548=3,668 |
|
|
1500 |
|
3,12+0,457=3,577 |
|
|
1750 |
|
3,12+0,392=3,512 |
(Линия 0,392 – 3,512 приложение В).
в)
L5=375тыс.км |
L6= |
375тыс.км |
q5,6,7 = |
780/375+1,7937=3,874у.ед./тыс.км |
|
|
750 |
|
2,08+0,8967=2,9767 |
|
|
1125 |
|
2,08+0,6027=2,6827 |
|
|
1500 |
|
2,08+0,457=2,537 |
|
|
1875 |
|
2,08+0,365=2,445 |
(Линия 0,365 – 2,445 приложение В).
г)
L5=500тыс.км |
L6= |
500тыс.км |
q5,6,7 = |
780/500+1,3475=2,9075у.ед./тыс.км |
|
|
1000 |
|
1,56+0,6775=2,2375 |
|
|
1500 |
|
1,56+0,457=2,017 |
(Линия 0,457 – 2,017 приложение В).
д)
L5=625тыс.км |
L6= |
625тыс.км |
q5,6,7 = |
780/625+1,08=2,328у.ед./тыс.км |
|
|
1250 |
|
1,248+0,548=1,798 |
|
|
1875 |
|
1,248+0,365=1,613 |
(Линия 0,365 – 1,613 приложение В).
е)
L5=750тыс.км |
L6= |
750тыс.км |
q5,6,7 = |
780/750+0,8967=1,9367у.ед./тыс.км |
|
|
1500 |
|
1,04+0,457=1,497 |
(Линия 0,457 – 1,497 приложение В).
ё)
L5=875тыс.км |
L6= |
875тыс.км |
q5,6,7 = |
780/875+0,7746=1,6656у.ед./тыс.км |
|
|
1750 |
|
0,891+0,392=1,283 |
(Линия 0,392 – 1,283 приложение В).
ж)
L5=1000тыс.км |
L6= |
1000тыс.км |
q5,6,7 = |
780/1000+0,6775=1,4575у.ед./тыс.км |
(Линия 0,6775 – 1,4575 приложение В).
Дальнейшее увеличение межремонтного пробега 5-й детали ограничено её ресурсом, поэтому переходим к 4-й детали и рассматриваем возможные стратегии её ремонта.
а)
L4=125тыс.км |
L5= |
125тыс.км |
q4,5,6,7 = |
165/125+6,605=7,925у.ед./тыс.км |
|
|
250 |
|
1,32+3,512=4,832 |
|
|
375 |
|
1,32+2,445=3,765 |
|
|
500 |
|
1,32+2,017=3,337 |
|
|
625 |
|
1,32+1,613=2,933 |
|
|
750 |
|
1,32+1,497=2,817 |
|
|
875 |
|
1,32+1,283=2,603 |
|
|
1000 |
|
1,32+1,4575=2,7775 |
Условной оптимальной стратегией при межремонтном пробеге 4-й детали 125 тыс.км является ремонт 5-й детали при пробеге 875 тыс.км (подчеркнута). Минимальные удельные затраты на ремонт этих двух деталей составляют при этом 2,603 у.ед./тыс.км (линия 1,283 – 2,603 приложение В).
б)
L4=250тыс.км |
L5= |
250тыс.км |
q4,5,6,7 = |
165/250+3,512=4,172у.ед./тыс.км |
|
|
500 |
|
0,66+2,017=2,677 |
|
|
750 |
|
0,66+1,497=2,157 |
|
|
1000 |
|
0,66+1,4575=2,1175 |
(Линия 1,4575 – 2,1175 приложение В).
в)
L4=375тыс.км |
L5= |
375тыс.км |
q4,5,6,7 = |
165/375+2,446=2,886у.ед./тыс.км |
|
|
750 |
|
0,44+1,497=1,937 |
(Линия 1,497 – 1,937 приложение В).
г)
L4=500тыс.км |
L5= |
500тыс.км |
q4,5,6,7 = |
165/500+2,017=2,347у.ед./тыс.км |
|
|
1000 |
|
0,33+1,4575=1,7875 |
(Линия 1,4575 – 1,7875 приложение В).
д)
L4=625тыс.км |
L5= |
625тыс.км |
q4,5,6,7 = |
165/625+1,613=1,877у.ед./тыс.км |
(Линия 1,613 – 1,877 приложение В).
Дальнейшее увеличение межремонтного пробега 4-й детали ограничено её ресурсом, поэтому переходим к 3-й детали и рассматриваем возможные стратегии её ремонта.
а)
L3=125тыс.км |
L4= |
125тыс.км |
q3,4,5,6,7 = |
280/125+2,603=4,843у.ед./тыс.км |
|
|
250 |
|
2,24+2,1175=4,3575 |
|
|
375 |
|
2,24+1,937=4,177 |
|
|
500 |
|
2,24+1,7875=4,0275 |
|
|
625 |
|
2,24+1,877=4,117 |
Условной оптимальной стратегией при межремонтном пробеге 3-й детали 125 тыс.км. является ремонт 4-й детали при пробеге 500 тыс.км. (подчеркнута). Минимальные удельные затраты на ремонт этих двух деталей составляют при этом 4,0275 у.ед./тыс.км. (линия 1,7875 – 4,0275 приложение В).
а)
L3=250тыс.км |
L4= |
250тыс.км |
q3,4,5,6,7 = |
280/250+2,1175=3,237у.ед./тыс.км |
|
|
500 |
|
1,12+1,7875=2,9075 |
(Линия 1,7875 – 2,9075 приложение В).
б)
L3=375тыс.км |
L4= |
375тыс.км |
q3,4,5,6,7 = |
280/375+1,937=2,684у.ед./тыс.км |
(Линия 1,937 – 2,684 приложение В).
в)
L3=500тыс.км |
L4= |
500тыс.км |
q3,4,5,6,7 = |
280/500+1,7875=2,3475у.ед./тыс.км |
(Линия 1,7875 – 2,3475 приложение В).
г)
L3=625тыс.км |
L4= |
625тыс.км |
q3,4,5,6,7 = |
280/625+1,877=2,325у.ед./тыс.км |
(Линия 1,877 – 2,325 приложение В).
Дальнейшее увеличение межремонтного пробега 3-й детали ограничено её ресурсом, поэтому переходим к 2-й детали и рассматриваем возможные стратегии её ремонта.
а)
L2=125тыс.км. |
L3= |
125тыс.км |
q2,3,4,5,6,7 = |
400/125+4,0275=7,2275 у.ед./тыс.км |
|
|
250 |
|
3,2+2,9075=6,1075 |
|
|
375 |
|
3,2+2,684=5,884 |
|
|
500 |
|
3,2+2,3475=5,5475 |
|
|
625 |
|
3,2+2,325=5,525 |
Условной оптимальной стратегией при межремонтном пробеге 2-й детали 125 тыс.км является ремонт 3-й детали при пробеге 625 тыс.км (подчеркнута). Минимальные удельные затраты на ремонт этих двух деталей составляют при этом 5,525 у.ед./тыс.км (линия 2,325 – 5,525 приложение В).
б)
L2=250тыс.км |
L3= |
250тыс.км |
q2,3,4,5,6,7 = |
400/250+2,9075=4,5075у.ед./тыс.км |
|
|
500 |
|
1,6+2,3475=3,9475 |
(Линия 2,3475 – 3,9475 приложение В).
в)
L2=375тыс.км |
L3= |
375тыс. км |
q2,3,4,5,6,7 = |
400/375+2,684=3,751у.ед./тыс.км |
(Линия 2,684 – 3,751 приложение В).
Дальнейшее увеличение межремонтного пробега 2-й детали ограничено её ресурсом, поэтому переходим к 1-й детали и рассматриваем возможные стратегии её ремонта.
L1=125тыс.км. |
L2= |
125тыс.км |
q1,2,3,4,5,6,7 = |
20/125+5,525=5,685у.ед./тыс.км |
|
|
|
|
250 |
|
0,16+3,9475=4,1075 |
|
|
|
375 |
|
0,16+3,751=3,911 |
(Линия 3,751 – 3,911 приложение В).
Строим диаграмму возможных стратегий ремонта при L1=125тыс.км (Приложение В). Из нее видно, что оптимальными межремонтными пробегами будут L1=125тыс.км, L2=375тыс.км, L3=375тыс.км, L4=375тыс.км, L5=750тыс.км, L6=1500тыс.км, L7=1500тыс.км. Соответствующая структура межремонтного цикла показана на рисунке 6.1