microbik.ru
1

Методи вибору періодичності діагностування рухомого складу


Олександр Очкасов


Дніпропетровський державний технічний університет залізничного транспорту


В даний час велика увага приділяється необхідності впровадження технічного діагностування в локомотивному господарстві, що послужить основою для поступового переходу від планово-попереджувальної системи ремонту до системи ремонту рухомого складу по фактичному стану. Крім того, після виконання поточних ремонтів необхідно перевірити роботу вузлів локомотива, що ставить перед технічною діагностикою задачу «вихідного контролю», перевірки правильності виконання електричного монтажу. Під час руху локомотиву виникають відмови схем управління і силових схем, пошук яких вимагає значних витрат часу і досконального знання схеми локомотива. У зв'язку з цим перед системою діагностування електричного устаткування ставляться задачі виявлення несправностей і попередження виникнення раптових відмов.

При розробці діагностичного забезпечення технічних систем, у яких процес зміни контрольованих параметрів є безперервним, однією з розв'язуваних задач є задача вибору раціональної періодичності контролю працездатності об'єкта діагностування.

У якості вихідних даних для рішення задачі визначення періодичності контролю працездатності використовуються результати рішення задач вибору набору діагностичних параметрів і вибору раціонального алгоритму контролю працездатності об'єкта діагностування. Результати рішення цієї задачі визначають вимоги до комплексу технічних засобів діагностування, а також витрати на діагностування.

У роботі О.В. Мозгалевського [1] пропонується розраховувати оптимальний період діагностування не резервованих об'єктів безперервного використання за допомогою вираження

, (1)

де д – середній час діагностування ОД, у якому відсутній дефект;

 – інтенсивність виникнення дефектів в ОД;

0 – інтенсивність діагностування при Топт.

Визначення Топт з урахуванням витрат на діагностування може бути виконано виходячи з умови:

, (2)

, (3)

де Сд – середні витрати на одне діагностування, грн.;

Си – продуктивність ОД (ідеальний доход в одиницю часу) грн./годину;

Су – середній збиток в одиницю часу, обумовлений дефектами в ОД і режимами діагностування, грн./годину.

В останні роки процес діагностування піддався більш глибокому дослідженню. При рішенні задач організації системи діагностування стали враховувати вплив на ефективність СД показників, що характеризують безвідмовність, контролепридатність і ремонтопридатність як об'єкта так, і технічних засобів діагностування (ТЗД), що у свою чергу, зв'язані з показниками, що характеризують організацію діагностування, використання й експлуатації ОД. Разом з тим аналіз процесу взаємодії ОД і ТЗД при діагностуванні дозволяє обґрунтовано, виходячи з обраного критерію організації системи діагностування, сформулювати вимоги до об'єкта і технічних засобів з урахуванням специфіки використання й експлуатації ОД.

У загальному випадку, у ході аналізу процесу взаємодії елементів СД можна визначити максимальне значення обраного критерію (прямі задачі організації СД) чи значення показників, що характеризують ОД і ТЗД, що забезпечують досягнення заданого критерію (зворотні задачі організації СД).

Розгляд процесу взаємодії елементів СД показує, що в ході аналізу необхідно враховувати різноманітні фактори які істотно впливають на її організацію.

Рішення задачі організації починається з вибору критерію якості організації процесу взаємодії елементів СД. Оскільки СД призначена для підвищення ефективності ОД, то як критерій може бути обраний один з показників, що характеризують ефективність ОД, з іншої сторони діагностування зв'язане з додатковими витратами, що дозволяє як критерій організації СД використовувати вартісні оцінки.

Після вибору критерію здійснюється аналіз можливих режимів використання об'єкта. Потім визначають режими діагностування ОД, закон розподілу, якому підкоряються показники, що характеризують взаємодію елементів СД. Вид закону розподілу впливає на вибір математичного апарату і методів рішення задач організації.

При організації процесу взаємодії елементів СД необхідно враховувати і вид технічних засобів діагностування, що можуть бути убудованими і зовнішніми.

При розробці бортової системи діагностування локомотива як критерії вибираються показники, що характеризують показники надійності і безвідмовності основних вузлів локомотива і локомотива в цілому.

По режиму використання бортову СД локомотива можна віднести до систем безупинного використання, тому що час безупинного використання локомотива значно більше часу появи дефекту.

Режим діагностування – регулярний-періодичний. Локомотив розбивається на N груп вузлів (структурні одиниці) періодичність діагностування кожної групи i, i{1,N}, повинна вибиратися з урахуванням показників надійності цих вузлів. Так як, для розрахунку показників надійності вузлів і деталей локомотивів може бути використана методика, заснована на використанні залежності середньої кількості відмовлень від наробітку (Н-характеристика) [2], то немає необхідності визначати закон розподілу, якому підкоряються показники що характеризують надійність вузлів локомотива.

Як задача організації взаємодії елементів СД обрана задача визначення працездатності, пошуку дефектів і прогнозування зміни стану ОД.

У процесі розвитку діагностичних систем рухомого складу питанням вибору періодичності діагностичних перевірок приділялася значна увага. Серед робіт, присвячених питанням визначення періодичності постановки діагнозу тягового рухомого складу слід зазначити роботу Галкіна В. Г., Парамзіна В. П. і Четвергова В. А. [3].

При наявності математичного опису випадкового процесу зміни параметра x(t), та якщо відомі значення його докритичного хкр і граничного хг рівнів у міжремонтний період Тр, можна визначити момент діагностування Тд при заданому рівні безвідмовності. Для цього необхідно знайти зв'язок попереджувального діагностування  = Тр - Тд із допуском х = хг - хкр. Перевірка технічного стану структурної одиниці виконує роль своєрідного екрану: прозорого при х(Т) < хкр і поглинаючого при х(Т) > хкр.

Коректування міжремонтного (діагностичного) терміну здійснюється за допомогою теореми екранів

, (4)

тобто визначається період Т2, що у даному випадку дорівнює міжремонтному періоду Тр.

Розглянутий метод може бути використаний для визначення термінів діагностування всіх структурних одиниць і агрегатів локомотивів. Однак для його реалізації необхідно мати залежність зміни параметра x(t), отриману при статистичному дослідженні.

У роботах під керівництвом професора Тартаковського Е. Д. [4] розроблені наукові основи потокової технології діагностування і технічного огляду тепловозів, що базується на математичних моделях теорій розкладів і масового обслуговування з пріоритетами. Розроблено метод визначення оптимальної дислокації потокових ліній, постів і станцій технічного діагностування на мережі доріг

У роботах професора Боднара Б. Є. [5], розроблені теоретичні основи розрахунку раціональної організації роботи систем діагностування. Методика розрахунку організації системи діагностування з максимальною вірогідністю одержуваної інформацію, що дозволяє визначити характеристики СД на початковому етапі їхньої розробки (задача А). Методика розрахунку організації СД при наявності пріоритетних елементів, що дозволяє визначити характеристики СД при виділенні на локомотиві елементів, відмовлення яких може вплинути на безпеку руху, або мати важкі наслідки (задача Р). Методика розрахунку організації СД із мінімізацією невизначеності технічного стану локомотива, що дозволяє визначати характеристики СД при відсутності економічних, або інших критеріїв, а також при заданій ентропії, одержати характеристики надійності без обліку умов експлуатації і системи утримання (задача Н). Методика розрахунку СД із мінімізацією збитків від несвоєчасного одержання інформації, що дозволяє визначати характеристики СД з урахуванням економічних критеріїв (задача С).

Розглянуті методики розроблялися для стаціонарних діагностичних комплексів локомотивів. Аналіз методик показує, що більшість з них можуть бути використані при розробці бортових систем діагностування локомотивів, однак необхідно переглядати критерії організації систем діагностування. У першу чергу, для бортових систем зменшуються витрати зв'язані з витратами часу на діагностування, тому що системи працюють у режимі функціонального діагностування.

До бортових систем пред'являються вимоги забезпечення максимальної інформативності про стан контрольованого об'єкта, тому для бортових систем можна виділити два типи періодів діагностування:

  • «діагностичні» періоди – інтервали часу між опитуваннями датчиків інформаційно-діагностичним комплексом (ІДК);

  • «прогнозуючі» періоди – інтервали часу через який повинний проводитися запис інформації про значення контрольованого параметра до постійного запам'ятовуючого пристрою з метою подальшого аналізу процесу зміни значень діагностичних параметрів та прогнозування настання відмови.

Для визначення періодів опитування датчиків бортових систем діагностування необхідно вирішити задачу вибору періодів діагностування які забезпечують максимальну вірогідністю одержуваної інформації (задача А).

^ Формулювання задачі А: Визначити періоди опитування елементів i, так щоб вірогідність одержуваної інформації була б максимальною, а завантаження діагностичного комплексу не перевершували б наперед заданої величини  і при цьому виконувалася б умова запуску ІДК.

i  min, (5)

Д  max,

де i – сумарний час на опитування всіх датчиків;

Д – вірогідність інформації про стан локомотива.

Вірогідність одержуваної інформації будемо вимірювати імовірністю того, що між діагностичними перевірками зміни в технічному стані елементів не буде.

, (6)

де i — інтенсивність виникнення дефектів в i-тій cтруктурній одиниці ОД;

Завантаження пункту діагностування 

(7)

де ti – час роботи ІДК із i-тим елементом

Умова запуску системи діагностування сформулюємо у виді: мінімальний період між проведенням перевірок повинний бути не менш сумарного часу роботи ІДК з елементами.

(8)

Для визначення періодів часу відновлення інформації про значення контрольованого параметра необхідно вирішити задачу Р.

Формулювання задачі Р Визначити періоди опитування елементів {i > 0}, i = 1, m так, щоб вірогідність інформації про елементи з номерами i = 1, r, (r < m) була б не нижче заданого рівня , а вірогідність інформації про інші елементи була б максимальною і при цьому виконувалися умови по завантаженню СД.

^ Математична постановка задачі  Необхідно знайти такі i, i  1, m, щоб

(9)



(10)

і при цьому виконувалися умови 

(11)

(12)

де P0 – заданий рівень вірогідності інформації про пріоритетні елементи.

Для розв’язання цих задач необхідно провести збір статистичних даних по відмовах вузлів локомотивів та визначити інтенсивність відмов локомотивів, крім того необхідно знати затрати часу на проведення опитування датчиків для кожної структурної одиниці.

Використовуючи вище викладені методики (задачі А і Р) розроблені алгоритми та програми розрахунку на ЕОМ оптимальної періодичності діагностування структурних одиниць ОД.

Додатково необхідно відзначити, що для підвищення ефективності використання системи діагностування інформація про значення контрольованих параметрів локомотивів отримана в процесі діагностування, повинна накопичуватися й аналізуватися в пунктах технічного обслуговування в загальній базі даних. Створення бази даних показників надійності дозволить прогнозувати настання відмовлень, коректувати міжремонтні пробіги, планувати обсяги запасних частин.

Література:

  1. ^ А. В. Мозгалевський, А. Н. Койда. Питання проектування систем діагностуван­ня. Ленінград, Енергоатоміздат, 1985, – 111 с.

  2. А. А. Босов Теоретичні основи розрахунку раціональної системи планового відновлення технічних об'єктів залізничного транспорту / ДІІТ. Дніпропетровськ, 1983. – 255 с.

  3. Галкін В. Г., Парамзин В. П., Четвергов В. А. Надійність тягового рухомого складу / Навчальний посібник вузів зал. трансп. – М. Транспорт, 1981. – 184с.

  4. Пузир В. Г. Розробка АРМ пункту комплексного діагностування локомотива для опорного депо. // Автореферат дис. на зд. наук. ступеня к. т. н., Харків 1996.

  5. Б. Є. Боднар Теоретичні основи, досвід створення систем випробування і діагностування тепловозів з гідродинамічною передачею // Дисертація на здоб. наук. ступеня д. т. н. – ДІІТ,1996.