4.2 Формулирование факторов, характеризующих надежность технических средств и обеспечивающих безопасность движения

В соответствии с ПТЭ технические и программные средства должны постоянно содержаться в работоспособном и активном состоянии, обеспечивать требуемую надежность работы и достоверность информации.

Нарушения нормальной работы технических средств создают серьезные трудности в обеспечении безопасного пропуска поездов. Из-за этого дежурному оперативному персоналу хозяйства перевозок приходится работать в нестандартных и аварийных ситуациях, которые приводят к бракам в работе и нарушению безопасности движения.

В связи этим, студенту предлагается рассмотреть в работе в качестве одного из входных параметров фактор, характеризующий надежность функционирования оборудования или устройств автоматизации, как одного из составляющих обеспечения регламентированной работы железнодорожных объектов и устойчивой реализации технологии перевозок.

Это связано с тем, что в последние пятилетие значительно снизились темпы обновления и модернизации устройств диспетчерской централизации, автоблокировки и современных систем и устройств тягового электроснабжения, а также подвижного состава железных дорог. Ежегодно по сети дорог регистрируется до 40 - 50 тыс. нарушений нормальной работы устройств СЦБ [22], что составляет около 30 % от всех браков.

К основным факторам, влияющим на надежность устройств железнодорожной автоматики, и обеспечивающим качество технической эксплуатации могут быть отнесены: средний срок службы устройств в дистанции; интенсивность движения поездов на участках дороги, обслуживаемых дистанцией; климатические условия эксплуатации устройств; степень обеспеченности дистанции ресурсами, необходимыми для выполнения регламентированных технологических процессов по техническому обслуживанию при эксплуатации и ремонту устройств; наличие автомобильных дорог, ведущих к участкам технического обслуживания эксплуатируемых устройств и т.д.

Экономическая эффективность и стабильность перевозочного процесса в значительной степени, зависят также от надежности работы разветвленной сети тягового электроснабжения (от качества защиты основных ее компонентов: генераторов, линий электропередачи, трансформаторов и преобразователей), на долю которого приходится около 5,5 % браков [22]. Для предотвращения отказов в работе в эксплуатацию вводятся логические (интеллектуальные) система защиты нового поколения линий электропередач, энергооборудования, призванные не допускать перерывы в работе, тем самым, обеспечивать экономию средств, которые могли бы потребоваться на ремонт. На практике состояние контактной сети для дистанции энергоснабжения, железной дороги и в целом по сети железных дорог оценивают балльной системой.

Учитывая выше сказанное студенту в своей работе необходимо обязательно выполнить анализ влияния надежности железнодорожных устройств на функционирование исследуемого объекта или технологии, и учесть, по возможности, этот фактор, как один из элементов математической модели.

При этом рекомендуется пользоваться регламентированными документом [15] терминами и определениями, используемыми в теории надежности. Под надежностью оборудования или устройства понимается его свойство выполнять заданные функции, сохраняя во времени и в заданных пределах значения установленных эксплуатационных показателей.

Показатели надежности количественно характеризует, в какой степени данному объекту присущи определенные свойства, обусловливающие надежность. Одни показатели надежности (например, технический ресурс, срок службы) могут иметь размерность, ряд других (например, вероятность безотказной работы, коэффициент готовности) являются безразмерными.

Технический ресурс – наработка объекта от начала его эксплуатации или возобновления эксплуатации после ремонта до наступления предельного состояния [19]. Он может быть регламентирован следующим образом: до среднего, капитального, от капитального до ближайшего среднего ремонта и т. п. Если регламентация отсутствует, то имеется в виду ресурс от начала эксплуатации до достижения предельного состояния после всех видов ремонтов.

Вероятность безотказной работы определяется отношением числа объектов (или циклов работы оборудования), безотказно проработавших до наступления момента наработки, к общему числу объектов (или выполненных рабочих циклов).

Анализ надежности работы устройств сигнализации централизации и блокировки ОАО «РЖД» выполняется с использованием следующих показателей работы технических средств. Интенсивность отказов λ(t), которая характеризуется отношением числа отказавших объектов в единицу времени к среднему числу объектов, исправно работающих в течение заданного отреза времени. При этом отказавшие устройства не восстанавливаются и не заменяются исправными. Расчет эксплуатационной интенсивности отказов выполняется на основе статистических данных по формуле [23]:

λ_э=r/(NT) (22)

где r  число отказов устройства или системы;

Т  время, за которое произошло данное число отказов;

N  условный измеритель числа устройств или систем.

В анализе состояния безопасности движения поездов в хозяйстве автоматики и телемеханики и надежности устройств за расчетный период принимается 1 год исчисляемый 8760 часами. Интенсивность отказа измеряется в 1/час. Например, расчетное значение интенсивности отказов 0,0000035 1/час записывается следующим образом → 3,510^-06 или 3,5 Е-06.

Количество отказов устройств СЦБ на единицу технической оснащенности определяется отношением количества отказов отдельных групп устройств к технической оснащенности железной дороги (r/т.е.) [23].

По данным анализа [23] среднесетевое количество случаев брака на 100 технических единиц оснащенности составлял в 2006 году 0,2 и снизился на 15%. Распределение количества браков по видам эксплуатационных причин показывает, что наибольшая доля  51,1 % приходится на «нарушение правил и технологии производства работ», 14,7 % - «нарушение технологии проверки и ремонта», 8,8 %  «небрежность при ведении работ», а для 6,9 % случаев –«причина не установлена». Анализ допущенных в 2006 году случаев брака показывает, что только в 78,5 % случаев произошло по причине выхода из строя технических средств. В остальных случаях -21,5 % к браку привели ошибки эксплуатационного или обслуживающего персонала.

Общее количество нарушений нормальной работы устройств СЦБ из-за неисправностей рельсовых цепей по всем хозяйством в 2006 г. зарегистрировано 19178 случаев, что составляет 49 % от общего количества отказов [23].

Оценка показателей надежности работы устройств автоматики и телемеханики выполняется при помощью анализа фактических статистических значений количества отказов, приходящихся на технические устройства и системы.

Самой масштабной энерго- и финансовозатратной составляющей в инфраструктуре железных дорог является путевое хозяйство, положение в которой с обеспечением безопасности движения остается неблагополучным: происходят крушения, аварии и сходы грузовых и пассажирских поездов. Основными причинами допущенных браков в работе (они составляют до 40 % от всех нарушений ОАО «РЖД») являются отступления от норм содержания пути и стрелочных переводов (44 %), нарушение технологии производства путевых работ (11 %), выброс пути (11 %), излом рельса (6 %), нарушение транспортировки путевых машин и крепления грузов (12 %), деформация земляного полотна (6 %). Анализ показывает, что в более чем 70 % случаев нарушений в путевом хозяйстве так или иначе связано с человеком.

В связи с многогранностью причин и отступлений от норм содержания пути, а также характеристик оценки состояния железнодорожного пути еще Департаментом путевого хозяйства МПС России была разработана и утверждена к применению методика качественной и балловой оценки состояния рельсовой колеи, основанной на оценке среднего количества обнаруженных отступлений от установленных норм (по показаниям путеизмерительного вагона) на километре пути линейного отделения, участка, дистанции пути, железной дороги.

Расчет балловой величины оценки состояния пути осуществляется делением общей суммы баллов по всем отступлениям на число проверенных километров на подразделении [20]. Для отделения железной дороги или в целом для дороги, включающим несколько дистанций пути, расчет осуществляется по средневзвешенному баллу на дистанциях пути. Критерии системы оценки и итоговая часть методики представлена в приложении Г.

Для оценки используется четыре качественных уровня: отлично, хорошо, удовлетворительно и неудовлетворительно. Каждому уровню соответствуют количественные критерии - количество отступлений (по всем параметрам) по степеням и балловая оценка километра и среднее значение баллов. Подробно с методикой расчета и оценки можно ознакомиться в [20].

Изложенные выше основные принципы и методические подходы, применяемые на практике для оценки состояния железнодорожного пути, могут служить студенту примером нормирования параметров и критериев состояния железнодорожных объектов и технологий при формулировании факторов в проводимом исследовании.