Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Современное состояния вопросаназначения гарантийных сроков 13
ГЛАВА 2 Теоретические основы назначения и реализации технически обоснованных гарантийных сроков эксплуатации локомотивов 25
2.1 Сущность и предназначение гарантийных сроков эксплуатации локомотивов 25
2.2 Гарантийный срок эксплуатации и показатели надежности локомотивов в течение их жизненного цикла
2.2.1 Локомотив и модель его эксплуатации 29
2.2.2 Назначение гарантийного срока эксплуатации и показателей надежности локомотивов на стадии определения требований к ним 36
2.2.3 Оценка обеспечения назначенных гарантийного срока и показателей надежности локомотивов на стадии их разработки 42
2.2.4 Оценка реализации гарантийного срока и показателей надежности локомотивов на стадии их эксплуатации
2.3 Оценка продолжительности периода приработки локомотивов в эксплуатации 56
2.4 Гарантийный срок как период верификации качества локомотивной продукции в части безотказности 60
ГЛАВА 3 Анализ продолжительности гарантийных сроков эксплуатации локомотивов различного назначения 68 Стр.
3.1 Назначенные гарантийные сроки эксплуатации и показатели надежности магистральных и маневровых тепловозов 71
3.1.1 Анализ показателей надежности тепловозов 71
3.1.2 Анализ назначенных гарантийных сроков эксплуатации тепловозов 78
3.1.3 Гарантийные сроки эксплуатации тепловозов ТЭП70БС, 2ТЭ116У и ТЭМ18ДМ, обеспечивающие выявление срытых дефектов 79
3.2 Исследование надежности магистральных и маневровых тепловозов в период гарантийной эксплуатации 84
3.2.1 Исходные данные для анализа 85
3.2.2 Определение продолжительности периодов приработки тепловозов 87
3.2.3 Оценка показателя безотказности тепловозов за период нормальной эксплуатации гарантийного срока 96
3.2.4 Оценки показателей использования и готовности магистральных и маневровых тепловозов 3.3 Подтверждение гарантийного срока магистральных и маневровых тепловозов 99
3.4 Верификация показателей безотказности магистральных и маневровых тепловозов
3.4.1 Пример верификации тепловозов ТЭП70БС 106
3.4.2 Пример верификации тепловозов 2ТЭ116У 108
3.4.3 Пример верификации тепловозов ТЭМ18ДМ 111
Выводы 114
ГЛАВА 4 Гарантийный срок эксплуатации локомотива и стоимость его жизненного цикла 115
4.1 Характеристика, назначение и условия применения новой технологии 117
4.2 Базовый вариант и условия сопоставимости 117 Стр.
4.3 Расчет изменения эксплуатационных показателей 118
4.4 Расчет экономической эффективности 119
Заключение 122
Список испльзованных источников
- Оценка обеспечения назначенных гарантийного срока и показателей надежности локомотивов на стадии их разработки
- Оценка продолжительности периода приработки локомотивов в эксплуатации
- Гарантийные сроки эксплуатации тепловозов ТЭП70БС, 2ТЭ116У и ТЭМ18ДМ, обеспечивающие выявление срытых дефектов
- Базовый вариант и условия сопоставимости
Введение к работе
Актуальность. Гарантийных срок (ГС) эксплуатации - один из важнейших критериев потребительского выбора того или иного изделия, в том числе подвижного состава
В Российской Федерации необходимость установления на поставляемую продукцию гарантийных сроков закреплена в Гражданском кодексе РФ. При этом стандартизированного подхода к установлению технически обоснованной продолжительности ГС промышленных изделий общего назначения вообще и локомотивов в частности в настоящее время нет.
Локомотивы являются важнейшей составляющей активной части основных производственных фондов ОАО «РЖД» и от уровня их качества зависят результаты деятельности компании. Формулировка гарантийных обязательств на локомотивы с использованием технически обоснованной продолжительности ГС, обеспечит четкое и однозначное определение критерия их качества в части надежности, гарантируемое производителем. Все это позволит не только повысить ответственность предприятий за качество поставляемых локомотивов, но и даст возможность ОАО «РЖД», как основному потребителю продукции данного вида, за ГС эксплуатации в надлежащем порядке выявлять все скрытые дефекты приобретаемой техники, защитив тем самым себя от приобретения негодной продукции.
Цель работы и задачи исследований. Цель работы - разработка теоретических и практических положений определения технически обоснованной продолжительности гарантийных сроков эксплуатации локомотивов на основе расчетных, экспериментальных и эксплуатационных показателей надежности локомотивов на различных стадиях жизненного цикла.
В соответствии с поставленной целью определены основные задачи исследования:
1) разработка метода и методики определения технически обоснованной продолжительности ГС на основе теоретических исследований в области установления и назначения показателей надежности локомотивов, включая:
исследование зависимости продолжительности ГС эксплуатации от уровня надежности локомотива;
оценка продолжительности периода приработки как части ГС эксплуатации локомотива;
- стандартизация формулировки гарантийных обязательств и разработка
механизма ее использования в целях верификации качества локомотивов;
2) апробация разработанной методики определения технически обоснованной
продолжительности ГС локомотивов на примере пассажирских тепловозов серии
ТЭП70БС, магистральных грузовых тепловозов серии 2ТЭ116У и маневровых
тепловозов серии ТЭМ18ДМ, включая:
оценку степени взаимообусловленности нормативных показателей надежности локомотивов и соответствия их ГС эксплуатации;
математическое моделирование и прогнозирование показателей безотказности локомотивов на основе результатов их эксплуатации в гарантийный период;
оценку продолжительности периода приработки локомотивов на основе результатов их эксплуатации;
формулировка гарантийных обязательств на локомотивы и верификацию их качества в части безотказности на основе результатов их эксплуатации за гарантийный период;
3) оценка предотвращенного ущерба как недопущенного в результате применения
разработанной процедуры верификации качества и принятия на ее основе
соответствующих решений
Объект и предмет исследования. Объектом исследования настоящей диссертационной работы являются локомотивы в период гарантийного срока эксплуатации. Предмет исследований - методы оценки и прогнозирования показателей надежности работы локомотивов по результатам эксплуатации.
Методологическая, теоретическая и информационная основа исследования.
Методологическую и теоретическую основу настоящей работы составили научные труды отечественных и зарубежных авторов в области методов оценки и анализа показателей надежности изделий, и в частности, локомотивной техники Большой вклад в разработку указанных методов внесли ученые: В.Н. Азарсков, И.З. Аронов, ММ. Болотин, В.Н. Вознюк, АА Воробьев, Б.В. Гнеденко, АВ. Горский,
AB. Грищенко, В.В. Стрекопытов, Э.В. Дзиркал, Н.О. Демидович, В.И. Киселев,
AC. Можаев, ВА Нетес, М.Н. Овечников, СМ. Овчаренко, АД. Пузанков,
ВА Перминов, ТВ. Ставров, В.П. Стрельников, АВ. Струков, АД Соловьев,
Э.Д. Тартаковский, ИА Ушаков, С.Г. Шантаренко, ЯБ. Шор, В.Л Шпер,
В.А. Четвергов, Э.С. Эренбург и др.
Учитывая случайный характер проявления отказов локомотивов в гарантийный период эксплуатации, для описания их безотказности использована вероятностная (стохастическая) модель. В качестве аппарата для подтверждения разработанных моделей использованы методы теории вероятности, теории надежности и математической статистики.
В качестве информационных источников диссертации использованы:
а) научные источники в виде данных и сведений из научной литературы,
журнальных статей, материалов научных конференций, семинаров;
б) статистические источники в виде материалов из отчетов автоматизированных
систем, применяемых в системе управления локомотивным комплексом ОАО «РЖД»;
в) официальные документы в виде кодексов законов и государственных стандартов,
в том числе отраслевых стандартов, положений, инструкций, методик;
г) результаты собственных расчетов.
Научная новизна работы заключается в следующем:
-
предложен метод определения технически обоснованной продолжительности ГС локомотивов, находящихся на различных стадиях жизненного цикла;
-
разработан оригинальный метод определения продолжительности периода приработки локомотивов по результатам их эксплуатации;
-
уточнена формулировка гарантийных обязательств на локомотивы с использованием технически обоснованной продолжительности их ГС, отличающаяся от используемых в стандартах вида технических условийтем, что обеспечивает четкое и однозначное определение критерия их качества в части безотказности, гарантированное производителем, и позволяет совместить гарантийный срок эксплуатации локомотивов спериодом верификации их качества;
-
предложен метод верификации качества локомотивов в рамках их гарантийного срока, дающий возможность потребителю локомотивов за гарантийный срок эксплуатации без дополнительного планирования в надлежащем порядке выявить «бракованные» локомотивы.
Практическая значимость работы заключается в следующем:
1) предложена методика установления технически обоснованной
продолжительности ГС локомотивов для определения перспективных требований к ГС,
включаемых в ТЗ на их разработку;
-
предложена методика для определения продолжительности периода приработки локомотивов на основе их эксплуатационной информации;
-
предложена методика верификации качества локомотивов, в части безотказности в рамках их гарантийного срока, позволяющая потребителю локомотивов за гарантийный срок эксплуатации выявить «бракованные» локомотивы и принять меры для их замены заводом – изготовителем;
-
результаты работы использованы для разработки проекта стандарта ГОСТ Р «Система разработки и постановки на производство железнодорожной техники. Обязательства гарантийные. Общие требования».
Достоверность научных результатов диссертации подтверждена на основе анализа эксплуатационной информации выборок гарантийных тепловозов ТЭП70БС, 2ТЭ116У и ТЭМ18ДМ локомотивного парка ОАО «РЖД», методами теорий надежности, вероятностей и математической статистики.
На защиту выносятся следующие положения:
-
метод и методика определения технически обоснованной продолжительности ГС локомотивов, находящихся на различных стадиях жизненного цикла;
-
метод и методика определения продолжительности периода приработки локомотивов по результатам их эксплуатации;
-
метод и методика верификации качества локомотивов в рамках их гарантийного срока.
Апробация результатов исследования. Результаты исследований и основные положения диссертационной работы докладывались на научно – технических советах ОАО ВНИКТИ, ОАО «РЖД», международных научно – практических конференциях «Локомотивы. XXI век» в 2013, 2014, 2015 гг.
Публикации. Основные положения диссертации изложены в 12 научных публикациях, в том числе 6 работ опубликованы в изданиях, входящих в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий Российской Федерации.
Структура и объем диссертации.
Оценка обеспечения назначенных гарантийного срока и показателей надежности локомотивов на стадии их разработки
В начале 60-х годов прошлого века с целью повышения ответственности предприятий за выпускаемую продукцию законодательством Союза ССР для выпускаемых изделий определялись гарантийные сроки (ГС) [55], а именно 01.10.1964 г. Указом Верховного Совета РСФСР введен в действие «Гражданский кодекс РСФСР», в ст. 263 которого предусматривалось для изделий длительного использования определение гарантийных сроков для установления покупателем в надлежащем порядке недостатков поставленной ему продукции, которые не могли быть обнаружены при обычной приемке, и предъявлении поставщику претензий, вытекающих из поставки продукции ненадлежащего качества [34]. Последнее послужило толчком для начала обсуждения вопросов, связанных как с установлением ГС изделий, так и, собственно, с самим понятием «гарантийный срок службы» в правовой, технической и экономической литературе. Причем, сначала дискуссия шла в основном в правовой и технической плоскостях, и, лишь два десятилетия спустя, экономическая составляющая вопросов, связанных с ГС, начала преобладать над технической.
На начальном этапе дискуссии в правовой литературе доминировали две точки зрения [9, 50]. Сторонники первой точки зрения [4, 47, 57, 59], базирующейся на основах гражданского законодательства, считали, что гарантийные сроки - это сроки для выявления скрытых недостатков продукции. Сторонники другой точки зрения [41, 67] под гарантийными сроками понимали сроки, в течение которых изготовитель (поставщик) гарантирует качество продукции. Наиболее обстоятельно правовые аспекты гарантийных сроков рассмотрены в [32], где отмечалось, что качество продукции, как правовая категория, означает степень соответствия свойств продукции комплексу и уровню требований, установленных стандартами, техническими условиями или образцами (эталонами). При всей очевидной актуальности вопросов, связанных с гарантийными сроками, в технической литературе они освещались весьма ограниченно, а в период с 1990 по 2005 годы интерес к этой теме вообще отсутствовал. Тем не менее, в технической литературе, как и в правовой, к понятию «гарантийный срок» единого подхода не наблюдалось.
Некоторые авторы рассматривали гарантийный срок, как коммерческую характеристику. Например, в [63] приведены расчетные формулы, наглядно показывающие зависимость ГС от показателей надежности и экономических факторов. В [65] отмечается, что величина гарантийного срока устанавливается условно и может понижаться или повышаться в зависимости от многих обстоятельств как технических, так и коммерческих, и определяется сложным комплексом взаимоотношений между поставщиком и потребителем.
В [36, 37, 38] представлен анализ причин, в силу которых ГС изделий не характеризует их надежность и долговечность. Там же отмечена целесообразность считать рациональным сроком предела гарантии начало закономерных разрушений на кривой распределения показателей долговечности. Общность похода к ГС, как к показателю фактически достигнутого уровня надежности и долговечности изделия, объединяет работы [36, 37, 38, 62, 63, 65].
Ряд авторов отмечали, что для большинства изделий гарантийный срок не превышает 5-20% срока службы, причем научного обоснования продолжительности назначенных гарантийных сроков дано не было [39, 48, 65]. В [55] гарантийный срок определяется как часть периода нормальной работы изделия, для которого стандартом может быть установлена доверительная вероятность безотказной работы. Рядом авторов предложено устанавливать значение вероятности безотказной работы изделия и находить соответствующий квантиль распределения, который и принимать за гарантийный срок [35, 40]. При отсутствии экспериментальных данных по отказам изделий ряд авторов предлагал связывать гарантийный срок с относительной стоимостью комплекса запасных частей, прикладываемых к изделию [31, 39]. Таким образом, до середины 70-х годов прошлого века нормативно-технические документы по определению обоснованных значений гарантийных сроков изделий отсутствовали, что привело к тому, что они устанавливались произвольно и могли понижаться или повышаться в зависимости от многих обстоятельств. Для различных изделий гарантийные сроки, как правило, устанавливались на уровне одного, полутора или двух лет и в большинстве случаев не превосходили одной трети срока службы [66]. При заниженных значениях ГС в невыгодное положение ставились потребители изделий, при завышенных значительные потери несли изготовители.
В 1975 г. ВНИИ «Стандартизации» предложена методика расчета величин гарантийных сроков (гарантийных наработок) промышленных изделий [44], основанная на фактических значениях наработок на отказ годного и дефектного изделий с применением метода однократной выборки [66]. В то же время было высказано мнение, что метод однократной выборки ограничен по применению. Учитывая неизбежность отказов сложных изделий в течение ГС, для оценки величины ГС была высказана целесообразность применения аппарата последовательного анализа [54].
Тем не менее, в 1977 г. постановлением Государственного комитета стандартов Совета министров СССР введен в действие ГОСТ 22352-77 «Гарантия изготовителя. Установление и исчисление гарантийных сроков в стандартах и технических условиях. Общие положения» [10]. Стандарт устанавливал требование к продолжительности ГС, которая должна заключаться в интервале от минимального до максимального значения. При этом максимальная продолжительность ГС не должна превышать средний срок службы продукции. Минимальную продолжительность ГС рекомендовано определять по минимальной гарантийной наработке с учетом цикличности эксплуатации продукции. Эта продолжительность гарантийной наработки должна быть не менее удвоенной средней наработки до выявления скрытого дефекта. Конкретное значение ГС в пределах от минимального до максимального значения рекомендовано определять на основе сведений, содержащихся в [44].
Оценка продолжительности периода приработки локомотивов в эксплуатации
На стадии определения требований ЖЦ локомотива эксплуатационная информация отсутствует, нормативные значения надежности являются расчетными значениями или заимствованными у аналогов, требующими подтверждения в эксплуатации. Исходя из этого требование к значению продолжительности ГС эксплуатации локомотивов и/или их гарантийной наработки (пробега) на этой стадии должно назначаться в виде интервала от минимального до максимального значения. При этом максимальная продолжительность ГС не должна превышать срок службы изделия. Минимальную продолжительность ГС следует определять по минимальной гарантийной наработке изделия с учетом цикличности его эксплуатации. Минимальная продолжительность гарантийной наработки должна быть не менее удвоенной средней наработки между отказами (обратная величина параметру потока отказов). Аналогичный подход к установлению гарантийного срока в стандартах и технических условиях изложен в ГОСТ 22352-77 [10], который в настоящее время утратил силу на территории РФ (отменен без замены). Таким образом, на стадии определения требований (разработке технического задания) жизненного цикла локомотива значение его гарантийного срока эксплуатации может быть определено, без учета периода приработки исходя из назначаемых показателей долговечности и безотказности. Исходя из вышеизложенного, условие для назначения продолжительности G ГС эксплуатации локомотивов на стадии определения требований с учетом специфики объекта настоящего исследования может быть представлено в следующем виде: Gmin G Тс , (2.19) где Тс - назначенный срок службы локомотива; Gmin - минимальная продолжительность ГС. Gmin с учетом (2.3) определяется из выражения Gmin = Tmin = 0 , (2.20) К К где То - средний пробег (наработка) локомотива на отказ. С учетом (2.7), (2.8) для нормативного уровня безотказности локомотива (ю = о) его средний пробег (наработка) на отказ может быть определен из выражения: Т0 = — (2.21) Конкретные значения ГС эксплуатации локомотивов различных типов с учетом (2.19) и (2.21), являются предметом расчетов на стадии их разработки после определения показателей надежности.
Определив требования к тем или иным показателям локомотива, в процессе проектирования после конкретизации конструкции локомотива и модели его эксплуатации, оценивается количественное обеспечение требуемых показателей, в том числе и надежности, а на их основе - технически обоснованная продолжительность гарантийного срока. По результатам оценивания уточненные значения показателей указываются в ТУ на эти локомотивы. Отметим, что все расчеты на этой стадии, выполняются в предположении экспоненциального закона распределения наработки между отказами локомотива.
Указанные в ТУ на локомотивы значения их показателей надежности представляют собой расчетные оценки, выполненные на основе проектной документации и требующие подтверждения в эксплуатации. Процедура верификации (подтверждения) показателей надежности в эксплуатации должна с одной стороны, обеспечивать для заказчика подтверждение заявленных в ТУ показателей надежности локомотива, а с другой стороны, стимулировать изготовителя на предпроизводственных стадиях жизненного цикла и на стадии производства обеспечивать некоторый запас надежности выпускаемой техники для гарантированного прохождения процедуры верификации. В такой ситуации, когда необходимо одновременно учесть интересы изготовителя и заказчика, требуемое значение показателя безотказности необходимо задавать в виде двух уровней – приемочного и браковочного.
Показатель безотказности является негативным показателем, то есть его значение уменьшается при повышении надежности локомотива. Браковочное значение Юр показателя безотказности ю - это наименьшее значение этого показателя, которое при оценке выполнения заданных требований рассматривается как неудовлетворительное, юа - это наибольшее значение показателя ю, которое рассматривается как удовлетворительное. Для браковочного и приемочного значений показателя ю справедливо неравенство ю« Юр [17, 25, 53].
В существующих нормативных документах, в том числе стандартах, регламентирующих порядок контроля, нет единого мнения о выборе интервала (юа, Юр). Например, ГОСТ Р 27.410-87 [22] рекомендует в качестве браковочного уровня Юр принимать значение показателя ю, заданное в ТУ (юр = Ю0). ГОСТ 23773-88 [18] ожидаемое (контролируемое) значение показателя ю, установленное в ТУ, рекомендует принимать в качестве приемочного уровня юа (юа = Ю0). Схематично границы уровней Юр и юа применительно к негативному показателю безотказности ю с учетом вышеизложенного, представлены на рисунке 2.6.
Из представленного на рисунке 2.6 следует, что в первом случае интервал (юа, Юр) смещен влево относительно контролируемого уровня, во втором вправо.
Принятие значения нормативного значения Ю0 в качестве одной из границ интервала (юа, Юр) приводит к негативным последствиям. В случае Юр = Ю0 принимается и контролируется существенно завышенный уровень надежности. При юа = Ю0 заведомо обеспечивается принятие некоторого количества локомотивов с уровнем надежности ниже требуемого.
Очевидно, что для того чтобы учесть интересы поставщика и заказчика и избежать вышеуказанных негативных последствий, интервал (юа, Юр) или область «неопределенности» должен размещаться симметрично относительно Ю0 (ю0 є (юа,Юр)). Аналогичный вывод по оценке границ интервала (юа,Юр) показателя ю изложен в [1]. Рисунок 2.6 - Границы приемочного и браковочного уровней контролируемого показателя безотказности
Показателем, характеризующим ширину области «неопределенности» является разрешающее отношение D, равное отношению между приемочным и браковочным уровнями: л = - (2.22) Обязательными характеристиками достоверности статистической оценки показателя безотказности ю являются доверительная вероятность у, риск заказчика Р и риск поставщика а. Доверительная вероятность у представляет собой вероятность того, что истинное значение ю находится в границах доверительного интервала и равна у = 1 - р. (2.23)
Риск заказчика Р - это вероятность принятия по результатам контроля решения о соответствии совокупности локомотивов требованиям в части безотказности при значении оценки показателя безотказности большем или равном браковочному уровню (аналогична ошибке второго рода при проверке статистической гипотезы).
Риск поставщика а - вероятность принятия по результатам контроля решения о несоответствии совокупности локомотивов требованиям в части безотказности при значении оценки показателя безотказности меньшем или равном приемочному уровню (аналогична ошибке первого рода при проверке статистической гипотезы).
Значения рисков а и Р, как правило, устанавливают равным друг другу, в редких случаях по договоренности между поставщиком и заказчиком риск а может быть больше р. Руководствуясь [45] значение Р может быть принято равным равно 0,2.
Выполним вывод уравнений для оценки границ интервала (соа, сор) на основе о и D. Для этого представим границы интервала (соа, сор) соответственно как нижнюю и верхнюю границы одностороннего доверительного интервала со.
На основании принятой для периода нормальной эксплуатации (ПНЭ) локомотива модели безотказности (при Ъ = \ со« const, пробег (наработка) на отказ распределен экспоненциально, а со - параметр распределения), при фактической безотказности нормативного уровня о, которой соответствует суммарное количество ANпнэ отказов совокупности из М локомотивов, нижняя граница coL1 одностороннего доверительного интервала со может быть определена следующим образом:
Гарантийные сроки эксплуатации тепловозов ТЭП70БС, 2ТЭ116У и ТЭМ18ДМ, обеспечивающие выявление срытых дефектов
Установлено, что оценка пп – это необходимая предварительная процедура для количественной оценки реализации и подтверждения продолжительности гарантийного срока эксплуатации локомотивов на стадии их эксплуатации. Необходимость оценки пп также отмечается и в [45]. В известной автору литературе публикаций о работах по определению значения пп для каких-либо серий локомотивов нет.
В качестве математической модели безотказности локомотивов в настоящей работе использована модель Кроу (2.6), позволяющая представить постоянство функции параметра потока отказов в периоде нормальной эксплуатации пнэ, являющегося второй составляющей гарантийного периода в целом при b = 1 в виде (2.8). Указанное дает возможность выполнить оценку пп на основе анализа потока отказов локомотивов в части его постоянства за пнэ.
Графический и расчетный методы оценки постоянства параметра потока отказов, использующие вероятностную модель Кроу, изложены в ГОСТ Р МЭК 60605-6-2007 [25].
Графический метод основывается на анализе эмпирического потока отказов восстанавливаемых объектов, представленного графиком совокупного количества отказов K за пробег (наработку) j. График K(j) является простым средством визуальной идентификации характера изменения параметра потока отказов, позволяющим по форме кривой выявить период приработки. Так, кривая K(j), возрастающая в начале координат, с увеличением j приближается к прямой, пересекающей ось ординат выше нуля, говорит о наличии периода приработки у исследуемого восстанавливаемого объекта.
Вид графика совокупного количества отказов K за пробег (наработку) j локомотива представлен на рисунке 2.8.
Кривая, представленная на рисунке 2.8, показывает наличие периода приработки, однако продолжительность периода можно установить только приблизительно. Таким образом, визуальная идентификация периода постоянства параметра потока отказов по данным эксплуатации пригодна только для определения характера изменения функции Q = /( 7) и не применима для оценки значения продолжительности Тпп Оценить границу между периодами приработки и нормальной эксплуатации в рамках гарантийного срока можно, используя расчетный критерий проверки постоянства параметра потока отказов нескольких восстанавливаемых объектов из [25] где Гі - совокупное количество отказов /-го восстанавливаемого объекта; Tj- суммарный пробег (наработка) /-го восстанавливаемого объекта за гарантийный срок эксплуатации. Критическое значение статистики Ua как функция уровня значимости а вычисляется на основе интеграла Лапласа. В стандарте [25] рекомендуется устанавливать а в диапазоне от 0,025 до 0,1, наиболее распространенное значение а = 0,05, тогда [/«(0,05) = 1,96.
Далее на рисунке 2.9 представлен разработанный итерационный алгоритм, использующий (2.45) и позволяющий оценить границу между периодами приработки и нормальной эксплуатации в рамках гарантийного срока эксплуатации локомотивов с уровнем значимости а.
Входными данными алгоритма являются критическое значение Ua и поток отказов локомотивов за весь их гарантийный срок эксплуатации. На каждом шаге итерации из полного потока отказов исключаются отказы, произошедшие при пробегах (наработке) меньше порогового значения тпп , после чего для оставшегося потока отказов рассчитывается статистика [/по формуле (2.45). Если абсолютное значение I U\ Ua, то гипотеза о постоянстве параметра потока отказов отклоняется, в противном случае принимается. Если гипотеза о постоянстве параметра потока отказов отвергается, то из текущего (оставшегося) потока отказов исключают очередные отказы, после чего проверка \U\ Ua повторяется. Принятие гипотезы о постоянстве параметра потока отказов означает, что алгоритм достиг терминальной ситуации и его выполнение прекращается. Пороговое значение iппmm, соответствующее последнему исключению отказов принимается за пробег (наработку), соответствующую окончанию периода приработки локомотивов Тпп. Это и есть граница между периодами приработки и нормальной эксплуатации локомотивов в рамках их гарантийного срока эксплуатации или оценка продолжительности Тпп с уровнем значимости а.
Базовый вариант и условия сопоставимости
Назначение технически обоснованного ГС является необходимым условием решения задачи подтверждения локомотивом установленных в ТУ показателей надежности, однако само по себе оно этого решения не гарантирует. Необходимы инструменты, во-первых, обеспечивающие возможность определения этих показателей по результатам эксплуатации локомотива в период ГС и, во-вторых, позволяющие принять технически обоснованное объективное решение о возможности продолжения нормальной эксплуатации локомотива после окончания ГС (в случае подтверждения нормативных показателей надежности) или об отсутствии таковой (в случае несоответствия реальных показателей надежности нормативным).
Теоретической базой для создания таких инструментов может служить разработанный в главе 2 метод верификации показателей надежности локомотивов в период ГС эксплуатации и методика для его реализации. Ниже приводятся результаты применения этих методов для анализа результатов гарантийной эксплуатации тепловозов трех разных серий.
Для выполнения вышеуказанного анализа из магистральных тепловозов ТЭП70БС и 2ТЭ116У и маневровых тепловозов ТЭМ18ДМ, эксплуатируемых на сети железных дорог ОАО «РЖД» сформированы группы (выборки). Период анализа – от ввода в эксплуатацию каждого тепловоза до окончания гарантийных обязательств по нему. Для каждого тепловоза каждой из групп сформированы потоки отказов, полученные в результате их функционирования за указанный период анализа. Пономерные списки каждой из групп тепловозов ТЭП70БС, 2ТЭ116У и ТЭМ18ДМ с указанием суммарного пробега (наработки) за их гарантийный срок эксплуатации приведены соответственно в приложениях А, Б и В. В таблице 3.8 приведены характеристики этих групп, в том числе реализованные гарантийные пробеги (наработки) тепловозов рассматриваемых серий.
Данные таблицы 3.8 показывают репрезентативность анализируемых выборок магистральных и маневровых тепловозов (объем каждой из выборок тепловозов составляет более 29% от инвентарного парка тепловозов соответствующей серии), что является необходимым условием достоверности результатов. Реализованные за гарантийные сроки эксплуатации средние гарантийные пробеги (наработки) тепловозов ТЭП70БС и 2ТЭ116У примерно в 2 раза меньше гарантийных пробегов, назначенных в ТУ на эти тепловозы. Средняя наработка маневровых тепловозов ТЭМ18ДМ соответствует требованиям ТУ. Вариация гарантийных пробегов (наработок) магистральных и маневровых тепловозов, достигнутых за их гарантийный срок эксплуатации составляет: ТЭП70БС – 28,8%; 2ТЭ116У – 12,8%; ТЭМ18ДМ – 7,5%.
Тепловоз Характеристики группы вид серия период вводав эксплуатацию гарантийный пробег,млн. км( гарантийная наработка, тыс. ч) минимальный максимальный средний Магистральный пассажирский ТЭП70БС А 2007-2012 гг. 136 (51,5%) 0,072 0,469 0,210+0,010 Магистральный грузовой 2ТЭ116У В 2011-2012 гг. 95 (29,1%) 0,204 0,355 0,270+0,007 Маневровый ТЭМ18ДМ С 2009-2011 гг. 225 (38,3%) 14,808 23,256 20,436+0,201 Примечание - в скобках - доля от инвентарного парка тепловозов на 01.01.2015 г. При формировании потоков отказов для отдельных локомотивов каждой из групп, согласно [45], не учитывались отказы: - зависимые, обусловленные другими отказами; - вызванные воздействием внешних факторов, не предусмотренных в ТУ на локомотив; - вызванные нарушением обслуживающим персоналом инструкций по эксплуатации, техническому обслуживанию и ремонту; - причины возникновения которых устранены в результате доработок, что подтверждено расчетом или дополнительными испытаниями.
В Приложениях Г, Д и Е соответственно приведены исходные данные об отказах тепловозов ТЭП70БС, 2ТЭ116У и ТЭМ18ДМ из упомянутых групп за гарантийный срок эксплуатации. Потоки отказов этих тепловозов, сформированные в результате анализа, приведены в Приложении Ж.
В главе 2 показано, что локомотивам, как технически сложным изделиям, в начале эксплуатации свойственно наличие периода приработки. В этот период их показатель безотказности непостоянен и, как правило, может быть описан убывающей с течением пробега (наработки) функцией. Используя предложенный там же метод, выполним оценку длительности периода приработки тепловозов трех серий с использованием статистических данных об их эксплуатации в период ГС.
Максимальный гарантийный пробег (наработку), достигнутый за гарантийный срок эксплуатации по ТУ, для каждой из групп тепловозов (см. таблицу 3.8) разбивался на равные интервалы согласно ремонтному циклу этих тепловозов (периодичность проведения ТО-3): магистральные тепловозы -15 тыс. км; маневровые – 40 суток. Все отказы по значению пробега (наработки) того или иного тепловоза на момент его отказа распределялись по полученным интервалам пробега (наработки). По суммарному числу отказов в интервале и пробегу (наработке) группы тепловозов за этот интервал по формуле (2.15) рассчитывались интервальные значения у. Значения параметра потока отказов, соответствующее верхней границе одностороннего доверительного интервала уровня у = 1 - рассчитывались по формуле (2.36). Ошибка оценки ю вычислялись по формуле (2.38).
Результаты расчета вышеуказанного для каждой группы тепловозов приведены в таблицах 3.9 - 3.11. В них же приведены значения нарастающего от наработки общего числа отказов тепловозов А , по которому и суммарному нарастающему пробегу Lz (наработке Tz) рассчитаны значения ю, а также значения и ошибки оценки .