Оціночні показники надійності колії й одиниці її виміру

Отже, у кількісній оцінці параметром надійності є середній інтервал часу (t) при перевезеній масі (Q) за умови, що конструкція верхньої будови колії виконує свою роль способом, обумовленим умовами експлуатації. Тут поняття надійності точно збігається з поняттям довговічності, що розуміється як здатність конструкції зберігати працездатність до граничного стану в конкретних умовах експлуатації. Довговічність верхньої будови колії може бути виражена або часом або перевезеною масою; ці величини називають відповідно терміном служби чи наробітком.

Втрата верхньою будовою колії заданих якостей може носити характер зносу чи несправності.

Знос верхньої будови колії — це необоротні небажані зміни її стану, що протікають у ході експлуатації поступово чи стрибкоподібно, у результаті чого термін виконання заданих вимог поступово вичерпується.

Несправність верхньої будови колії (її елементів) — це небажана зміна її стану, що миттєво виникає в ході експлуатації, у результаті чого воно різко втрачає здатність виконувати задані вимоги. Ці вимоги варто розглядати ширше, ніж можливість руху поїздів зі швидкістю, що допускається. Хоча злам стикового болта рейкового скріплення і є несправністю, він не обмежує швидкості руху поїздів.

Розглянемо спрощену модель надійності верхньої будови колії.(рис.1)

Рисунок 1. Спрощена система надійності верхньої будови колії

В аналізі надійності верхня будова колії представлена як змішана система, що складається з рейок k, шпал l, баласту т (мал. 1). У цій моделі одноразово змінювані елементи з'єднані послідовно, а різночасно змінювані — паралельно, причому елементи рівнобіжної системи працюють з резервом.

Принцип дії цієї системи полягає в тому, що відмова одних (різночасно змінюваних) елементів приводить до сприйняття їхніх функцій іншими, взаємодіючими послідовно і паралельно.

Розглянута вище модель дуже спрощена, і її технічна корисність невелика. Однак нелегко побудувати модель надійності верхньої будови колії; яка мала би більшу корисність. На відміну від електронних систем, у яких зв'язку елементів, незважаючи на їхню величезну кількість, наочні, у верхній будові колії при відносно невеликій кількості елементів їхні зв'язки не однозначні. Істотні труднощі являє собою і відтворення на моделі верхньої будови колії визначеної його довжини.

У цих обставинах виглядає обґрунтованої передумова, що напрацювання на відмову верхньої будови колії як конструкції в цілому на даній ділянці колії характеризується середнім інтервалом часу (чи середнім значенням перевезеної маси) між двома послідовно виниклими станами непрацездатності Е⁰ чи їхньою кількістю і часом стану непрацездатності.

Приймаючи цю передумову, функцію (1) можна написати інакше:

R = Р {ω Є Ω}, (1)

R (t) ⁼ Р (Т>t) (2)

Залежність (2) визначає імовірність того, що інтервал часу Т між двома послідовними станами непрацездатності не буде менше t.

Позначимо Х випадкову величину, що характеризує час виникнення стану непрацездатності E⁰, a Y — випадкову величину, що характеризує проміжок часу, протягом якого не виникає стану непрацездатності верхньої будови колії. Величину Y, що є функцією випадкових величин Х и Т, можна представити за допомогою формули

(3)

На відміну від часу чи ремонту одиночної зміни визначеного елемента верхньої будови колії (рейки, шпали і т.п.), яких можна розглядати як дуже мале стосовно всього терміну служби цих елементів, час перебування верхньої будови колії як системи в непрацездатному стані Е⁰, що характеризується випадковою величиною X, має істотне значення для безвідмовної роботи всієї залізничної мережі і є величиною, що конкретно відчувається. Визначення надійності верхньої будови колії як системи в цілому функціями (2) і (3) зводить його до найпростішої моделі, заснованої на тім, що система складається з визначеної кількості не зв'язаних між собою елементів, У теоретичному аспекті застосування такої системи припустимо, а в практичному — логічно і дуже корисно, оскільки приводить до загальнозрозумілих показників, спирається на легко доступну інформацію і дозволяє без яких-небудь подальших перетворень уводити параметри надійності верхньої будови колії в систему оцінки надійності всієї залізничної мережі.

Безліч можливих перевірок для такої моделі включає загальну перевірку системи як єдиного цілого і перевірки з метою визначення стану кожного елемента окремо. Приймаючи цей принцип для дослідження надійності рейок, шпал і скріплень, можна буде використовувати залежності, що відносяться до загальних безлічей (тобто широко застосовуваним у різних областях техніки), однак з урахуванням специфіки верхньої будови колії. Оцінку його як конструкції в цілому, коли працездатність у першу чергу визначають геометричні деформації, що є в значній мірі результатом деформацій баласту, можна буде виконувати спеціально розробленими методами, особливо при аналізі поступового переходу зі працездатного стану у частково працездатний стан, а можливо, навіть у непрацездатний стан. Аналіз миттєвих переходів у непрацездатний стан Е^l полегшує численні записи, виконувані різними залізничними службами.

Основні стани колії в процесі експлуатації

Залізнична колія в процесі експлуатації знаходиться в одному з наступних п'яти станів надійності.

I. Стан колії без відступів від норм і допусків його пристрою і змісти (справний стан) (рис. 2.1).

II. Стан колії з відступами від норм і (чи) допусків його пристрою і (чи) змісту, але цілком працездатне (несправне, але цілком працездатний стан).

III. Стан колії з відступами від норм і (чи) допусків його пристрою і (чи) змісту, але частково працездатне, тобто з місцевим обмеженням швидкості руху поїздів (несправне, але частково працездатний стан).

IV. Непрацездатне, але неграничний стан колії (місцеве повне відмовлення, що вимагає огородження сигналами зупинки до відновлення працездатного стану).

V. Граничний стан колії (подальша експлуатація небезпечна без суцільного капітального, середнього чи комплексно-оздоровчого ремонту).

Кожне з зазначених п'яти технічних станів колії характеризується сукупністю кількісних значень її параметрів і якісних ознак. Номенклатура цих параметрів і ознак, а також межі їхніх припустимих значень установлені діючою нормативно-технічною документацією УЗ.

Якщо в процесі експлуатації стан I надійності колії переходить у стан II, то ця подія називається ушкодженням (див. рис. 2). Якщо стан I чи II переходить у стан III, тобто в несправний, але частково працездатний (з обмеженням швидкості руху поїздів), то ця подія називається частковою відмовою. Якщо ж стан I, II і III переходить у стан IV, тобто непрацездатний стан, то ця подія називається повною відмовою.

Прикладом стану I надійності колії по змісту рейкової колії є оцінка його вагоном-колієвимірювачем нуль балів. Стан II відповідає відступам першої, другий і третій (якщо число відступів третього ступеня менше семи на 1 км) ступенів, тобто такий стан рейкової колії виходить за межі допусків чи пристрою змісти і штрафується визначеною кількістю балів, але колія при цьому є цілком працездатна (швидкість не обмежується). Стан III надійності по змісту рейкової колії відповідає відступам: третього ступеня при числі відступів більш шести на 1 км, четвертого ступеня, коли обмежується швидкість, а стан IV — відступам, по яких пропуск поїздів не допускається.

У граничний стан надійності V колія переходить, залишаючись частково чи цілком працездатною, тобто зі станів III і II. Для колії відповідно до держстандарту 27.002—89 і методичним указівкам "Надійність техніки. Поїзд і загальні правила завдання вимог до надійності" характерні три граничних стани його надійності: I, при настанні якого роблять КОРів, II, при настанні якого роблять середній ремонт, і III, при настанні якого роблять капітальний ремонт (повну заміну рейкошпальної решітки). На незасмічених високовантонапружених ділянках у ряді випадків КОРів і навіть середній ремонт не роблять, тому що I, а іноді і II граничний стан надійності не настає внаслідок можливості забезпечення працездатності по стані баласту, шпал і скріплень між суміжними капітальними ремонтами. Зміна станів надійності колії від гіршого до кращого здійснюється за допомогою його ремонтів, операцій відновлення чи цілком частково працездатного стану й усунення несправностей (ушкоджень, розладів) бригадами поточного змісту чи спеціальними ремонтними підрозділами.

Розглянемо перехід залізничної колії з одного стану в інше на основі ПППР.

Рис. 2.1. Структурна схема основних станів колії:

1 — нагромадження ушкоджень, Всі існуючі конструкції колії експлуатуються в умовах нагромадження місцевих пластичних деформацій і інших ушкоджень практично у всіх елементах: у верхній частині головки рейок, у прокладках між рейками і шпалами, у шпалах під підкладками й у зонахїхніх контактів із щебінками, у баластовому шарі й у верхній частині земляної полотнини. Крім того, у процесі експлуатації стираються (зношуються) контактні зони елементів колії; послабляються з'єднання рейок зі шпалами; знижується несуча здатність шпал унаслідок старіння; утворяться "виплески" і ослаблення баластового шару через його засмічення; накопичуються розлади колії в плані, профілі і по ширині колії, а в рейках (особливо у верхній частині їхньої головки й у шейку в зонах накладок) накопичуються і розвиваються тріщини, по причині втоми. Швидкість розвитку всіх зазначених процесів не лінійно зростає зі збільшенням напрацювання після капітального ремонту колії.

2 — часткова відмова колії, що полягає в місцевому частковому порушенні працездатного стану колії, у результаті якого потрібно місцеве обмеження швидкості

3 — поточний зміст (технічне обслуговування) колії,

4 — повна відмова колії.

5 — перехід колії в граничний стан.

6 — відновлення працездатного стану колії,

7 — капітальний, середній чи комплексно-оздоровчий ремонт колії.

Дата добавления: 2014-01-05