Данная статья посвящена проблеме надежности отдельных элементов инфраструктуры на Дальневосточной железной дороге. Определены основные виды отказов подвижного состава и проведен их анализ по рейтингу. Дано понятие коэффициента надежности и предложена формула для его расчета. Рассмотрено его влияние на наличную пропускную способность.
Ключевые слова: надежность транспортных систем, отказы в работе инфраструктуры, резерв пропускной способности, износ подвижного состава, коэффициент надежности, наличная пропускная способность
Проблема надежности на транспорте является одной из актуальных тем нашего времени, и это относится не только к техническим средствам. Она также определяется условиями пропуска и закономерности транспортных потоков. [1, с.5]
Надежность транспортных систем определяется следующими факторами (рис.1):
1) мобильность и динамичность транспортных систем: станций, узлов, линий, полигонов;
Рис. 1. Факторы, определяющие надежность транспортных систем
2) взаимосвязь и взаимодействие систем: в случае отказа или сбоя в работе одной из них появляются задержки движения, что вызывает осложнения в эксплуатационной работе;
3) нагрузка транспортных потоков на транспортные системы: регулируется автоблокировкой, диспетчерской централизацией и диспетчерским контролем, при этом для каждого потока требуются свои определенные условия и параметры;
4) сложность устранения последствий отказов в работе: возникает потребность в резервных нитках графика для задержанных поездов, а для остановки этих поездов на станциях требуются дополнительные пути;
5) непрерывность транспортного процесса;
6) многомерность транспортной системы и сложность управления ею: в случае отказов в одном месте системы возникает необходимость в прогнозировании мер по предупреждению последствий отказов в других ее местах, например из-за задержки поездов, вагонов, локомотивов.
Отказы в приеме, отправлении и пропуске поездов могут быть вызваны большим числом причин, связанных с управлением перевозочным процессом, технологией, проектированием, ремонтом и содержанием техническим средств и их производством. К ним можно отнести:
– переполнение вместимости путей парков станций, железнодорожных участков, направлений и др;
– несоответствие наличной пропускной и перерабатывающей способности с потребными размерами движения;
– неправильное обоснование объема работы и величин пропускной и перерабатывающей способности станций, участков при проектировании новых и развитии существующих железнодорожных линий;
– недостаток парка локомотивов и числа локомотивных бригад (из-за большого количества неисправных локомотивов, заболеваний работников, не равномерного подвода поездов, не качественного регулирования);
– нарушение установленного режима профилактического осмотра и ремонта подвижного состава и постоянных технических устройств;
– недостоверность информации о поездах и грузах (в т. ч. из-за отсутствия операции списывания вагонов в виду сокращения числа операторов СТЦ), ошибки в оформлении натурных листов и других документов, разъединение вагонов и документов; нарушения, связанные с выполнением грузовых и коммерческих операций, и др. [1, с.11]
Большинство факторов, вызывающих отказы взаимосвязаны и взаимозависимы. Они сводятся к нерасчетливому использованию пропускной и перерабатывающей способности, недостаткам оперативного прогнозирования и регулирования на разных уровнях управления и др.
Проводя анализ по дальневосточной железной дорогиможно увидеть, что большинство отказов приходится на подвижной состав. 77 % приходится на вагонное хозяйство, 12 % на структуру Дирекции Тяги, 6 % — ПЧ и 5 %-ШЧ.
Рис. 2. Общее количество отказов по дальневосточной железной дорогижелезных дорог за 2015 год
Наиболее распространенные отказы показаны на рисунке 3.
Рис. 3. Количество наиболее распространенных отказов в работе инфраструктуры
Основной из проблем железной дороги является износ подвижного состава. Основная доля локомотивов с просроченным сроком службы приходится на маневровые тепловозы (около 33 %) и грузовые тепловозы (около 28 %). В таблице 1 представлена информация о доли локомотивов с просроченым сроком службы для остального парка локомотивов.
Таблица 1
Доля локомотивов спросроченным сроком службы
|
Парк локомотивов |
С просроченым сроком службы,% |
|
Грузовые электровозы |
4 |
|
Грузовые тепловозы |
28 |
|
Маневровые тепловозы |
33 |
|
Пассажирское электровозы |
10 |
|
Пассажирские тепловозы |
3 |
При этом ремонтные депо работают на максимальной мощности по восстановлению подвижного состава.
Наиболее загруженные локомотивные депо Белогорск, Приморское, Сибирцево, Тында и Амурское. Процент загрузки локомотиворемонтных депо представлено в таблице 2.
Таблица 2
Загрузка локомотивных депо
|
Наименование депо |
Вид ремонта |
Загрузка,% |
|
Белогорск |
ТР3 |
147 |
|
ТР2 |
106 |
|
|
ТР1 и ТО3 |
140 |
|
|
Приморское |
ТР2 |
118 |
|
Сибирцево |
ТР2 |
100 |
|
Тында |
ТР1 и ТО3 |
131 |
|
Амурское |
ТР1 и ТО3 |
156 |
Из необходимости снижения отказов возникает необходимость иметь резервы обеспечения грузовых и пассажирских перевозок с высоким уровнем эксплуатационной надежности [2, с.15].
На рисунке 4 представлена ситуация в случае отказа буксовых узлов грузового вагона на станции, что требует дополнительное время на отцепку неисправных вагонов на станции. При этом для отправления поезда требуется резервная нитка графика.
Рис. 4. Пример необходимости наличия резерва на участке однопутной линии
Наличие резервов на железнодорожном транспорте определяется не только ростом объемов перевозок, но и высоким заполнением пропускной способности на различных направлениях при существующих размерах движения.
Резерв пропускной способности, устанавливаемый для каждой линии по государственным и технико-экономическим соображениям. Примерная величина резерва 10–20 % [3, с.235].
В настоящее время более 50 % сети железных дорог работает с заполнением пропускной способности выше допустимого уровня.
Важнейший фактор создания резервов — широкое применение передового опыта и улучшения использования технических средств [4, с.25].
Одним из показателей, характеризующих с практической стороны качество работы технических средств, является количество случаев нарушения их нормальной работы [5, с.117]. Учет, контроль за устранением отказов в работе технических средств и анализ их надежности осуществляется с использованием Комплексной автоматизированной системы, учета, контроля устранения отказов в работе технических средств и анализа их надежности (далее — система КАСАНТ).
Влияние отказов инфраструктуры (пути, устройств СЦБ и связи, контактной сети и др.) на наличную пропускную способность линии учитывает коэффициент надежности 
.
При определении наличной пропускной способности железнодорожных участков, коэффициент надежности инфраструктуры и подвижного состава принимается, согласно инструкции по расчету наличной пропускной способности, в зависимости от периода графика движения или расчетного интервала.
Таблице 3
Рекомендуемые значения коэффициента надежности
|
Период, мин |
Значения |
Расчетный интервал, мин |
Значения |
|
30 40 50 |
0,94 0,95 0,96 |
6 8 10 |
0,90/,91 0,92/,93 0,93/,94 |
Рассматривая коэффициент надежности, можно определить значения данные в таблице 1. Коэффициент надежности можно выразить в виде формулы:
где 
— коэффициент, отражающий долю отказов инфраструктуры в среднем за сутки.
где 
— средний суточный бюджет времени, не используемый для пропуска поездов в виду отказов в работе пути, устройств СЦБ и связи, контактной сети и др.; 
=1440 мин. — количество минут в сутках; 
- наличие технологических окон на участке.
Исходя из формулы, можно заметить зависимость коэффициента надежности от количества путей, вида тяги и грузонапряженности на участках, так как продолжительность технологического «окна» в расчетах суточной наличной пропускной способности принимается [6, с.12]:
– на однопутных участках с грузонапряженностью до 30 млн. т-км брутто на 1 км в год в одном направлении 60 мин, более 30 млн. т-км брутто на 1 км в год 90 мин;
– на двухпутных участках с грузонапряженностью до 130 млн. т-км брутто на 1 км в год в одном направлении 120 мин, более-130 млн. т-км брутто на 1 км в год 180 мин;
– на многопутных участках — 150 мин по каждому пути.
Средний суточный бюджет времени можно определить по формуле:
где 
— отказы в работе пути; 
— отказы в работе устройств СЦБ и связи; 
отказы в работе контактной сети; 
другие отказы в работе инфраструктуры; 
— количество отказов, произошедших за сутки на расчетном участке.
Из выведенных формул можно сделать вывод, что коэффициент надежности зависит не только от количества путей на участке, но и от типа локомотива, устройств СЦБ, электроснабжения и работы всей инфраструктуры так, как это единый организм для организации грузового и пассажирского движение.
Чем меньше коэффициент учитывающий отказы , тем качественнее будет работа на железнодорожном транспорте.
Приведенные в инструкции коэффициенты являются рекомендуемыми средними значениями и предполагают наличия резерва на участке. В случае отсутствия резерва возникают проблемы в работе инфраструктуры. Наличие резервов является решающим показателем эксплуатационной надежности работы железных дорог.
Проведя исследования и используя формулы можно вычислить коэффициент надежности.
Таблица 4
Размеры коэффициента надежности
|
Рекомендуемый коэффициент надежности, согласно Инструкции по расчету наличной пропускной способности |
При наличии отказа постоянных технических устройств |
Однопутный участок |
0,98 |
|
|
Двухпутный участок |
0,97 |
|||
|
При наличии отказа постоянных технических устройств и подвижного состава |
Однопутный участок |
тепловозная |
0,92 |
|
|
электровозная |
0,93 |
|||
|
Двухпутный участок |
тепловозная |
0,95 |
||
|
электровозная |
0,96 |
|||
|
Расчетный коэффициент На 2015 год |
При наличии отказа постоянных технических устройств и подвижного состава |
Однопутный участок |
тепловозная |
0,91 |
|
электровозная |
0,92 |
|||
|
Двухпутный участок |
электровозная |
0,95 |
||
Как видно из таблицы 3 полученный расчетом коэффициент близок к рекомендуемым значениям. Использование расчетных или рекомендуемых значений не повлечет на отклонение в расчете наличной пропускной способности.На рисунке 5 представлена зависимость коэффициента надежности и наличной пропускной способности.
Рис. 5. Зависимость наличной пропускной способности от коэффициента надежности
Наличная пропускная способность прямо пропорциональна коэффициенту надежности. Чем выше коэффициент надежности тем будет выше наличная пропускная способность. Для увеличение коэффициента надежности требуется процесс безотказной работы инфраструктуры дорожной сети. Исправное содержание пути, подвижного состава, устройств СЦБ и связи, контактной сети и др., а так же наличие резервных ниток графика и резервов технических средств.
В случае отказов ОАО «РЖД» несет потери финансовых средств.
Важнейшей составляющей финансовых потерь, связанных с использованием продукции ненадлежащего качества, являются эксплуатационные потери из-за задержек поездов и срыва производства маневровой работы вследствие отказов технических средств [7, с.19]. Существующая необходимость требует, чтобы система автоматически анализировала ситуации, которые привели к серьезным задержкам поездов [8, с.25]. Это позволит не допустить необоснованное перекладывание ответственности на неэффективную организацию перевозочного процесса на случаи отказов технических средств. Из-за задержек поездов у ОАО «РЖД» появляются дополнительные расходы: за простой поездов, за задержку груза (штрафы).
При отказе технического средства возникает простой поездов, на который уходит около 50778,03 руб. на один поезд. Не стоит забывать, что будут и дополнительные расходы на устранение технических неисправностей. Например: на устранение отказа по проводам, кабелям низковольтных цепей будет потрачено около 2565000 руб., а на электронный блок микропроцессорной системы управления и диагностики около 2700000 руб. Исходя из приведенного анализа из всех элементов, учитываемых в коэффициенте надежности, лимитирующим фактором является подвижной состав.
Литература:
- П. С. Грунтов. Эксплуатационная надежность станций. — М.: Транспорт, 1986.
- Д. Ю. Левин, В. Л. Павлов. Расчет и использование пропускной способности железных дорог: монография. — М.: ФГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2011.
- В. И. Ковалев, А. Т. Осьминин, В. А. Кудрявцев. Управление эксплуатационной работой на железнодорожном транспорте. — М.: ФГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2011.
- Создать резерв пропускной способности. Журнал «Направление Дальний восток» № 7(66), сентябрь 2015г.
- Е. В. Архангельский, Н. А. Воробьев. Автоматизация расчетов пропускной и перерабатывающей способности. Журнал «Железнодорожный транспорт» № 3, 2008г..
- Инструкция по расчету наличной пропускной способности железных дорог. — М., 2011.
- Путь к решению комплексной задачи. Журнал «Направление Дальний восток» № 7(66), сентябрь 2015г.
- Концентрация управления движением поездов. Журнал «Железные дороги мира» № 8, 2014г.
