Надежность механической части подвижного состава - Надежность подвижного состава как важнейший фактор

§ 2. Надежность подвижного состава как важнейший фактор надежности железных дорог. Важнейшими задачами современного железнодорожного транспорта как единой системы, состоящей из отдельных служб и управлений, является повышение его экономической эффективности и безопасности движения поездов.   
Их решение прямо зависит от надежности и степени использования производительных сил всех подразделений каждой дороги.
Под надежностью железной дороги в целом следует понимать безотказное выполнение графика движения поездов. Отсюда проблема надежности и достижения ее оптимальных показателей должна решаться комплексно для всех служб любой дороги, так как высокие показатели надежности отдельных служб могут быть сведены на нет недостаточной надежностью работы других служб. Определенным показателем различной надежности средств по управлениям МПС может являться, например, суммарное время опозданий поездов (т. е. срывов графика движения поездов во времени) по сети железных дорог за один из последних годов (табл. 1). Цифры, приведенные в этой таблице, определены по данным Главного управления движения (ЦД МПС).
Рассматривая каждую дорогу как систему, имеющую параллельное и последовательное включение технических средств различных служб, резервируемых и нерезервируемых, восстанавливаемых и невосстанавливаемых, задача надежности может и должна ставиться и решаться только в целом для каждой дороги и сети дорог. Наглядность этого положения видна на примере электрифицированных железных дорог, где каждый рассматриваемый электровоз на линии через тяговые двигатели, контактную сеть, тяговые подстанции и другие электровозы, движущиеся на участке, включен в единую систему.
Приведенные в табл. 1 данные показывают, что 30—35% срывов графиков движения поездов вызваны неудовлетворительной работой подвижного состава. Это значит, что состояние подвижного состава не всегда соответствует предъявляемым к нему требованиям. В значительной степени это относится к вагонному хозяйству. На рис. 1 представлен график, построенный по результатам исследований ЦНИИ МПС, показывающий значительное несоответствие темпов поступления грузовых вагонов в ремонт темпам роста грузооборота и средней технической скорости движения поездов; за 100% приняты данные за 1958 г.
Современные условия эксплуатации характеризуются высокими скоростями движения, большими весами поездов и высокой грузонапряженностью железных дорог.
За последние годы произошло коренное перевооружение железнодорожного транспорта СССР. Основными видами тяги стали электрическая и тепловозная, а парк вагонов преимущественно цельнометаллическим. Значительно снизилось количество порч локомотивов и повысилась безотказность таких ответственных элементов вагонов, как колесные пары, в связи с переходом на безбандажные колеса, подшипники качения и упрочненные накаткой оси. Однако грузовые вагоны поступают в текущий ремонт в среднем 2—3 раза в год, происходит большое количество отцепок пассажирских вагонов для текущего ремонта — в отдельных депо до 320 отцепок в год на каждые 100 эксплуатируемых вагонов.
Количество порч локомотивов на 1 млн. км пробега снизилось до 2—4 случаев по электровозам и до 2 случаев — по тепловозам. Однако остаются весьма высокими затраты на содержание подвижного состава. Так, стоимость цикла всех видов ремонтов, например электровоза ВД60, составляет 65% стоимости нового локомотива. 

1. График роста поступления грузовых вагонов в ремонт:
1—поступление вагонов в ремонт; 2 — грузооборот;
3 — средняя техническая скорость движения

Таблица 2

Расходы на плановые ремонты за пять лет эксплуатации электровоза равны стоимости нового локомотива. На ремонт тепловоза ТЭЗ после пробега 1,1 млн. км затрачивается сумма, равная полной стоимости нового тепловоза. За 10—15 лет сумма расходов на ремонт грузового вагона достигает стоимости нового вагона.
Поэтому важно обращать больше внимания на вопросы надежности и долговечности на всех этапах создания и эксплуатации подвижного состава. Учитывая высокие требования к подвижному составу железных дорог, особенно в связи с необходимостью обеспечения безопасности движения на выюоких скоростях, в каждом случае необходима отработка большего количества вариантов с целью выявления оптимальных конструкций и лучших конструкционных материалов при постройке локомотивов и вагонов. Распределение отказов к. п. с. по основным деталям подвижного состава неодинаково и указано в табл. 2. Данные в этой таблице определены по материалам ЦНИИ, ЦТ и ЦВ МПС.
Следует обратить внимание на то, что, например, по тепловозу ТЭЗ ряд деталей не выдерживает пробега на протяжении периода между заводскими ремонтами (при норме пробега 600 тыс. км). По имеющимся данным [48], ответственность за внеплановые ремонты по тепловозу ТЭЗ распределяется так: конструктивные недостатки — примерно 1,6—18%, по вине локомотивостроителей — около 28%, по вине ремонтные заводов — почти 8% и ремонтного персонала депо — . примерно 45%.
Подтверждением необходимости улучшения качества ремонта не только в депо, но и на ремонтных заводах является ' то, что рекламации предъявляют примерно на 30% количества подвижного состава, выпущенного из ремонта.
За последние годы был опубликован ряд работ, в которых приведена количественная оценка надежности (Р) эксплуатируемого подвижного состава [1, 41, 43, 58, 59, 61 и др.] на базе математической статистики и теории вероятностей.

При сравнении показателей безотказности различных деталей, например для одной серии или типа е. п. с., приведенных в перечисленных трудах, видны их резкие изменения при сопоставимых пробегах. Кроме того, заметна большая разница показателей надежности для различных депо. Трудно сопоставлять результаты исследования различных авторов в связи с различным подходом к оценке схемы включения и значения различных звеньев в системах.
Показатели безотказности оцениваются подчас не только десятыми, но и сотыми долями единицы. Необходимо создание единой методики решения задач надежности.
В то же время ряд авторов пошел дальше решения типовых задач надежности подвижного состава. Так, Д. А. Курасов провел интересное исследование [41], выразив математическое ожидание числа отказов по круговому огню на коллекторе тягового двигателя электровоза и разложив выражение интенсивности отказов в ряд Тейлора.
Далее, приравнивая в последнем последовательно постоянные члены нулю, он определил влияние на надежность каждого фактора. При этом одной постоянной величиной определяется влияние технологических отклонений в ремонте и изготовлении двигателя, другой — физический износ по пробегу и третьей — последствия влияния кругового огня.
Особое значение приобретают результаты наблюдений и расчетов надежности для пассажирских вагонов, эксплуатирующихся с высокими скоростями движения. Интенсивность эксплуатации пассажирских вагонов скоростных поездов на Октябрьской дороге с 1964 по 1965 г. значительно возросла и среднестатистический пробег в месяц соответственно вырос с 5302,5 до 7174,4 км. По К. Н. Войнову [16] сравнительная надежность тележек различного типа получила следующую оценку:

В этих расчетах узлы и детали были разбиты на группы по степени ответственности.
Зная показатель надежности систем Р, можно выявить «слабые звенья», которые являются причиной отказов подвижного состава, с тем чтобы исследовать их и выбрать методы упрочнения.