Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Курсовик надёжность Старилова М. С-002.docx
Скачиваний:
26
Добавлен:
16.03.2015
Размер:
287.08 Кб
Скачать

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Петербургский Государственный Университет Путей Сообщения Императора Александра I»

___________________________________________________________________

Кафедра «Железнодорожный путь»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

по дисциплине

«Управление надёжностью железнодорожного пути»

20 вариант

выполнила студентка М.А. Старилова

подпись, дата

факультет Транспортное строительство группа V - СЖУ – 002

руководитель А.С. Гапоненко

подпись, дата

Санкт-Петербург 2014

Содержание:

1.

Расчёт показателей эксплуатационной надёжности эталонных конструкций верхнего строения пути……………………………........

1.1

Расчёт количества эталонных объектов пути…………………..…....

1.2

Расчёт показателей эксплуатационной надёжности эталонных конструкций верхнего строения пути……………………………........

2.

Расчётное прогнозирование полных отказов и показателей долговечности рельсов…………………………………………………

2.1

Расчет среднестатистической и максимальной вероятности

осевых нагрузок………………………………………………………..

3.

Оценка надежности верхнего строения пути……………………….

3.1

Показатели эксплуатационной надежности верхнего строения

пути……………………………………………………………………...

3.2

Оценка надежности конструкции верхнего строения пути………….

3.3

Оценка надёжности элементов верхнего строения пути…………….

3.3.1

Методика оценки надёжности рельсов……………………………….

3.3.2

Оценка надежности рельсов по параметрам и …………………

3.3.3

Методика прогнозирования отказов рельсов…………………………

3.3.4

Оценка надежности шпал……………………………………………..

3.3.5

Методика прогнозирования и прогноз отказов шпал………………..

3.3.6

Оценка надежности рельсовых скреплений…………………………..

Список использованных источников………………………………….

  1. Расчёт показателей эксплуатационной надёжности эталонных конструкций верхнего строения пути

    1. Расчёт количества эталонных объектов пути

Оценка показателей эксплуатационной надежности технического состояния элементов верхнего строения пути на различных участках зависит от видов и типов конструкций, находящихся в различных условиях эксплуатации, окружающей среды, а также из-за влияния других факторов.

Расчет показателей эксплуатационной надежности эталонного километра железнодорожного пути и эталонного стрелочного перевода позволяет все виды конструкций пути и стрелочных переводов привести к эталонным объектам с помощью переводных коэффициентов.

Для оценки и сопоставления показателей эксплуатационной надежности конструкций верхнего строения пути на различных участках могут быть приняты следующие эталонные объекты железнодорожного пути:

  • эталонный километр верхнего строения пути - 1 км бесстыкового пути с рельсами типа Р65, железобетонными шпалами, скреплениями АРС на щебеночном балласте, пропустивший после укладки от 100 до 200 млн. т брутто, эксплуатирующийся в прямом участке пути на горизонтальной площадке в профиле в регионе с умеренным климатом;

  • эталонный стрелочный перевод - стрелочный перевод типа Р65 марки 1/11 с железобетонными брусьями на щебеночном балласте.

Расчет ведется отдельно для путей и для стрелочных переводов.

Исходные эксплуатируемые конструкции пути по каждому из сформированных объектов приводятся к эталонным по формулам:

- для конструкции пути:

,

где

-

протяженность участка пути с одинаковой конструкцией и условиями эксплуатации, км;

-

коэффициент, учитывающий конструктивные особенности конструкций пути;

-

коэффициент, учитывающий условия эксплуатации конструкций пути;

-

коэффициент, учитывающий климатические условия;

-

коэффициент, учитывающий наработку тоннажа с момента строительства или капитального ремонта пути и стрелочных переводов.

- для стрелочных переводов:

,

где

-

количество стрелочных переводов данного типа, перевод;

-

коэффициент, учитывающий конструктивные особенности стрелочного перевода;

-

коэффициент, учитывающий условия эксплуатации стрелочных переводов;

-

коэффициент, учитывающий климатические условия;

-

коэффициент, учитывающий возможность управлениястрелочным переводом (централизованное/нецентрализованное);

-

коэффициент, учитывающий наработку тоннажа с момента строительства или капитального ремонта пути и стрелочных переводов;

n

=

(1-8) - количество интервалов пропущенного тоннажа, млн. тонн брутто.

Для первого участка пути:

км

Кт=1,1 – коэффициент, учитывающий годовую амплитуду температур

Подсчитанные значения сведём в таблицу 1

Таблица 1

участка

, км

1

72,99

2

55,01

3

72,47

4

21,93

5

60,33

6

143,22

7

72,75

8

173,10

9

133,04

Для первого стрелочного перевода имеем:

Результаты расчётов сведены в таблицу 2

Таблица 2

участка

, стрел. переводов

1

44,58

2

21,91

3

8,18

4

31,57

5

18,40

6

24,48

7

8,51

8

2,70

9

12,87

    1. Расчёт показателей эксплуатационной надёжности эталонных конструкций верхнего строения пути

Расчет показателей эксплуатационной надежности эталонной конструкции верхнего строения пути (стрелочного перевода) выполняется в следующей последовательности:

  1. Устанавливается учетный период наблюдений за работой железнодорожного пути - месяц.

  2. Из данных системы КАСАНТ выбирается суммарное количество отказов 1, 2 и 3 категорий для каждого объекта конструкции пути (стрелочного перевода) за учетный период (месяц) -

  3. Определяется общее количество отказов по дистанции пути за месяц

,

где

-

количество объектов эталонных конструкций пути (стрелочных переводов) на дистанции пути

-

количество отказов конструкций пути (стрелочных переводов), приведенных к эталонным на участке за учетный период

Для пути общее количество отказов составит:

отказов

Для стрелочных переводов аналогично:

= 22+13+17+10+15+6+19+12+24 = 138 отказов

  1. Продолжительность простоя конструкции пути по каждому из объектов вычисляется по формуле:

,

где

180

-

время на устранение одного отказа, мин;

Li

-

протяженность участка по каждому объекту, км

Для первого участка пути продолжительность простоя составит:

Расчёты сведены в таблицу 3

Таблица 3

участка

, мин

1

114

2

381

3

35

4

1230

5

151

6

22

7

36

8

53

9

33

Для стрелочных переводов значения простоев заданы в исходных данных.

  1. Определяется общая продолжительность простоя конструкции пути (стрелочных переводов) по дистанции за учетный период

Общая продолжительность простоя пути составит:

Общая продолжительность простоя стрелочных переводов составит:

  1. Объем пропущенного тоннажа по каждому из объектов за учетный период вычисляется на основе данных о средней грузонапряженности Г в год по участку (для месяца следует использовать величину, меньшую в 12 раз) и общей протяженности пути i-го объекта:

,

где

Г

-

средняя грузонапряжённость в год по участку, млн ткм бр/км в год

Для первого участка пути:

Посчитанные значения оформим в таблицу 5

Таблица 4

участка

, млн. ткм бр

1

250,00

2

141,61

3

433,16

4

49,98

5

208,25

6

541,45

7

499,80

8

624,75

9

716,38

Для стрелочных переводов формула аналогична:

Для первого стрелочного перевода имеем:

Таблица 5

участка

, млн. ткм бр стрел. перевод/км

1

466,67

2

333,20

3

191,59

4

499,80

5

166,60

6

341,53

7

174,93

8

24,99

9

241,57

  1. Интенсивность отказов эталонной конструкции верхнего строения пути определяется исходя из количества приведенных эталонных конструкций пути (стрелочных переводов) и данных по отказам технических средств за учетный период:

Для первого участка пути получим:

Расчёты сведены в таблицу 6

Таблица 6

участка

1

0,0010

2

0,0046

3

0,0003

4

0,0374

5

0,0017

6

0,0001

7

0,0003

8

0,0002

9

0,0002

Для первого стрелочного перевода:

Остальные значения можно увидеть в таблице 7:

Таблица 7

участка

1

0,0011

2

0,0018

3

0,0108

4

0,0006

5

0,0049

6

0,0007

7

0,0128

8

0,1778

9

0,0077

  1. Средняя интенсивность отказов по дистанции пути, приведенная к одному эталонному объекту (для пути и для стрелочных переводов отдельно), определяется следующим образом:

Средняя интенсивность отказов для пути составит:

= =(72,99×0,001+55,01×0,0046+72,47×0,0003+21,93×0,0374+60,33×0,0017+143,22×0,0001+72,75×0,0003+173,1×0,0002+133,04×0,0002)/(72,99+55,01+72,47+21,93+60,33+143,22+ +72,75+173,1+133,04) = 0,0010

Средняя интенсивность отказов для стрелочных переводов составит:

= (44,58×0,0011+21,91×0,0018+8,18×0,0108+31,57×0,0006+18,40×0,0049+24,48×0,0007+8,51×0,0128+2,70×0,1778+12,87×0,0077)/(44,58+21,91+8,18+31,57+18,40+24,48+ +8,51+2,70+12,87) = 0,0057

  1. Средняя наработка на отказ эталонной конструкции верхнего строения пути определяется исходя из количества приведенных эталонных конструкций пути (стрелочных переводов) и данных по отказам технических средств

Для первого участка пути средняя наработка на отказ составит:

72,99250/19=960,39

Для остальных участков результаты в таблице 8:

Таблица 8

участка

1

960,39

2

216,39

3

3139,11

4

26,73

5

598,27

6

9693,31

7

3030,04

8

4915,65

9

5956,70

Для первого стрелочного перевода средняя наработка на отказ составит:

44,58466,67/22=945,64

Для остальных участков результаты в таблице 9:

Таблица 9

участка

1

945,64

2

561,57

3

92,19

4

1577,87

5

204,36

6

1393,44

7

78,35

8

5,62

9

129,54

  1. Средняя наработка на отказ по дистанции пути, приведенная к одному эталонному объекту (для пути и для стрелочных переводов отдельно), определяется по формуле:

Для пути средняя наработка на отказ составит:

Для стрелочных переводов средняя наработка на отказ составит:

  1. Продолжительность работы эталонной конструкции верхнегостроения пути (стрелочного перевода) за учетный период определяется по формуле:

где

-

учетный период наблюдения, мин., составит: 30×24×60=43200 мин

Продолжительность работы эталонной конструкции верхнегостроения пути:

Продолжительность работы эталонного стрелочного перевода:

  1. Коэффициент неготовности эталонной конструкции пути(стрелочного перевода) за учетный период определяется по формуле:

Коэффициент неготовности эталонной конструкции пути составит:

Коэффициент неготовности эталонного стрелочного перевода составит:

  1. Коэффициент готовности эталонной конструкции пути (стрелочного перевода) определяется как:

Для эталонной конструкции пути величина коэффициента составит:

Для эталонной конструкции пути величина коэффициента составит:

  1. Интенсивность отказов верхнего строения пути в целом по дистанции:

где

-

эквивалентное общее количество эталонных линейных элементов пути и стрелочных переводов

  1. Расчётное прогнозирование полных отказов и показателей долговечности рельсов

Расчет отказов повреждений рельсов требует расчетов отказов пути при различных условиях эксплуатации. С увеличением наработки существенно возрастает параметр потока отказов, а наработка на отказ уменьшается.

Параметр потока аопределяется по формуле:

где Г - грузонапряженность, млн. ткм брутто/км в год;

N- число отказов рельсов.

Средняя наработка на отказ Тсропределяется по формуле:

Тcp= Г/N

При этом характерна значительная дисперсия (разброс) указанных показателей надежности. Обусловлено это существенной изменчивостью наработки рельсовой стали до усталостного разрушения и изменчивостью параметров жесткости и геометрического состояния пути по его протяжению. Поэтому наработка разных рельсов до отказа является изменчивой величиной, зависящей от множества факторов.

Рельсы в главном пути эксплуатируют до установленного показателя - одиночного выхода в дефектные 4-6 шт/км и более в зависимости от класса пути [5]. Для данного варианта класс пути 1АС, одиночный выход рельсов равен 4 шт/км. Потом производят их сплошную замену, а после сортировки и ремонта используют на малодеятельных линиях и станционных путях.

Формула отказов рельсов в зависимости от пропущенного тоннажа имеет вид:

где

Т

-

наработка тоннажа, млн. т брутто;

-

максимально вероятная нагрузка на рельс на рассматриваемом участке пути, тс;

-

среднестатистическая осевая нагрузка на рельс на рассматриваемом участке пути;

А, т, п

-

коэффициенты аппроксимации

Наработка тоннажа определяется по следующей формуле:

Это выражение называется формулой для прогнозных расчетов технического (межремонтного) ресурса железнодорожного пути по допускаемому количеству одиночных отказов рельсов [h]в среднем по рассматриваемому участку:

Т =Г×t

где t -ресурс пути в годах между сплошным обновлением ВСП.

Ресурс пути в годах между капитальным ремонтом пути t, определяется по формуле:

Формула для определения количества одиночных отказов рельсов за последний год перед их сплошной заменой (капитальным ремонтом пути), определяется по формуле:

n(1-(1- )n)

На основе имеющихся данных для современных рельсов рекомендуется качестве расчетного значения применить параметр m= 2.

Значения параметра Азависит от типа рельсов, их качества (вида термической обработки и раскисления), а также от плана линии.

Для незакаленных рельсов Р50 в прямых участках пути применительно к среднесетевой совокупности осевых нагрузок (= 16 тс/ось) и установленному для таких условий ресурсу, млн.т. брутто соответственно [ТР50] = 350, значения параметраА будут равны:А Р50= 4·10-5.

Эти значения параметра А,как наиболее проверенные опытом эксплуатации необходимо использовать в расчетах пути на надежность как базовые.

Для термоупрочненных стандартных рельсов и раскисленных по новой технологии современными лигатурами вводится коэффициент β,равный соответственно 1,5 и 1,25, а при термоупрочнении и новой технологии раскисления - 1,75.

Для кривых вводится коэффициент а

а= 1 + 27 · 104R-2

где R- радиус кривой, (R= 700 м).

Итоговые формулы для определения численного значения Аимеют

вид:

Ар50 = 4 · 10-5β-1(1 + 27 · 104R-2)

Численные значения показателя степени пв уравнении нахождения отказов при аппроксимации частных экспериментальных выборок может изменяться от 0,9 до 2,1. В качестве расчетной величины предлагается принять наиболее вероятное его значениеп =1,5.