3 Оценка надежности верхнего строения пути

3.1 Показатели эксплуатационной надежности верхнего строения пути

Для оценки эксплуатационной надежности верхнего строения пути в целом и его элементов используются вероятностные характеристики случайной величины – наработки пути или его элементовот начала его эксплуатации до первого отказа.

Вероятность безотказной работы – это вероятность того, что при определенных условиях эксплуатации в заданном интервале времени или в пределах заданной наработки не произойдет ни одного отказа, определяется по формуле

где		-	время или наработка, в течение которой определяется вероятность безотказной работы;
		-	время или наработка от начала до первого отказа.

Вероятность безотказной работы по данным статистики об отказах оценивается по формуле

где		-	число объектов в начале испытаний;
		-	число безотказно проработавших элементов к моменту времени .

На практике иногда более удобной характеристикой является вероятность отказа. Вероятность отказа – это вероятность того, что при определенных условиях эксплуатации в заданном интервале времени возникнет хотя бы один отказ. Отказ и безотказная работа являются событиями несовместимыми и противоположными, поэтому

где

-

число отказов к моменту времени .

Cредняя наработка до первого отказа определяется как математическое ожидание величины :

.

Так какположительно, и, а, то

По статистическим данным об отказах средняя наработка до первого отказа вычисляется по формуле:

где		-	время (наработка) безотказной работы i-го элемента пути;
		-	число рассматриваемых элементов.

Основной характеристикой рассеивания случайной величины является дисперсия этой величины, определяемая как:

.

Статистическая оценка дисперсии величины имеет следующий вид:

За меру рассеивания принимается среднее квадратичное отклонение (или стандарт), равное квадратному корню из дисперсии, взятому с положительным знаком:

3.2 Оценка надежности конструкции верхнего строения пути

Определяется вероятность безотказной работы рельсошпальной решетки и тоннажа, при котором нужно производить замену ее отдельных элементов в объеме среднего ремонта. Благодаря этому, возможно планирование работ по содержанию бесстыкового пути с целью сокращения эксплуатационных затрат.

Исходными данными для расчета являются: установленная скорость обращающегося подвижного состава по заданному участку пути и грузонапряженность линии.

Порядок определения следующий:

1. Определяется вероятность отказов рельсов , шпали скрепленийпо формулам:

; ;

где		-	количество негодных и дефектных элементов верхнего строения пути рельсов на 1 км верхнего строения пути; рельсов - в шт.; шпал и скреплений - в %;
		-	общее количество элементов на одном километре; рельсов - в шт.; шпал и скреплений - в %.

Количество негодных элементов определяется из Положения о системе ведения путевого хозяйства [5] (далее - Положение). Согласно Положению определяется класс пути и вид капитального ремонта. Затем определяются критерии назначения капитального ремонта пути: для путей 1 и 2 класса – на новых материалах, для путей 3, 4 и 5 класса – на старогодных рельсах. Значения критериев применяются для расчета вероятности отказов.

2. Определяются вероятности безотказной работы рельсов, шпал и скреплений по формулам

;

;

Определяется вероятность безотказной работы рельсошпальной решетки пути:

3. Для определения параметров нормального распределения наработки рельсошпальной решетки ииспользуются данные вероятностей безотказной работы рельсошпальной решеткив зависимости от наработки тоннажа в млн.т брутто.

Сначала определяется значение в млн. т брутто по формуле:

Разбиение по необходимо сделать с постоянным шагомпо формуле:

Затем определяется значение среднеквадратического отклонения в млн. т брутто по формуле

4. Определяется тоннаж, при котором необходимо будет производить ремонт, по формуле:

,

где

-

квантиль функции .

Согласно расчету из пункта 3 и заданным значениям вероятностей безотказной работы рельсошпальной решеткив зависимости от наработки тоннажа в млн.т брутто определяется величина безотказного пропуска конструкции верхнего строения пути в млн.т брутто методом интерполяции.

По значению определяется квантиль. Значение квантилей берем из приложения.

При такой наработке все негодные детали в рельсошпальной решетки должны быть заменены при выполнении очередного планового ремонта пути.

5. Сравнив оба значения тоннажа, делаются выводы о планировании сроков проведения работ на заданном участке пути. Затем необходимо построить схемы планирования работ на заданном участке с учетом тоннажа и по Техническим условиям на работы по реконструкции (модернизации) и ремонту железнодорожного пути [3].

3. Оценка надёжности элементов верхнего строения пути