Введение к работе
Актуальность проблемы. В соответствии со Стратегией развития железнодорожного транспорта на период до 2030 года и Концепцией комплексного управления надежностью, рисками, стоимостью жизненного цикла на железнодорожном транспорте, одной из основных задач инновационного развития Компании является сокращение стоимости жизненного цикла объектов инфраструктуры (ОИ) и подвижного состава при условии обеспечения высокого уровня надежности технических средств и требуемого уровня безопасности перевозочного процесса. Оптимизация расходов на содержание ОИ является одной из ключевых задач Компании, при реализации которой планируется снижение трудоемкости текущего и среднего ремонтов до 50%. В то же время, в компании предусматривается повышение коэффициента эксплуатационной готовности до 0,98. Поэтому, перед Компанией стоит задача решения двух взаимосвязанных проблем современной техники: обеспечения высокой надежности и снижения стоимости эксплуатации.
Сложившаяся ситуация, а также деятельность ОАО «РЖД» по изменению организационной структуры ставят проблему, требующую для решения системного, научно-обоснованного анализа и разработки методов обеспечения оптимального соотношения между требуемым уровнем надежности сложных технических систем (ТС) ОИ железнодорожного транспорта с одной стороны и минимумом эксплуатационных затрат с другой.
При анализе надежности ОИ железнодорожного транспорта учитывался тот факт, что многие ТС железнодорожной инфраструктуры являются системами с временной избыточностью, т.е. обладают резервом времени. Кроме того, в большинстве случаев это время существует объективно и не требует дополнительных затрат для его создания. Это время целесообразно использовать для проведения различного рода профилактических работ с целью восстановления технического состояния обслуживаемых объектов.
Тема диссертационной работы направлена на решение важной научно-технической задачи в области обеспечения требуемого уровня надежности ОИ железнодорожного транспорта при различных условиях эксплуатации с целью рационального использования материальных ресурсов и обеспечения требуемых параметров перевозочного процесса.
Следует отметить, что значительный вклад в решение задач по повышению надежности систем обеспечения движения поездов (СОДП) и ОИ железнодорожного транспорта внесли известные ученые Баранов Л.А., Безродный Б.Ф., Бестемьянов П.Ф., Ведерников Б.М., Горелик А.В., Дмитренко И.Е., Косилов Р.А., Кравцов Ю.А., Лисенков В.М., Меньщиков И.Я., Сапожников В.В., Сапожников Вл.В., Талалаев В.И., Шалягин Д.В., Шаманов В.И., Шелухин В.И., Шишляков А.В., Шубинский И.Б., Ягудин Р.Ш. и др.
Целью диссертации является разработка комплексного метода анализа надежности функционирования сложных ТС объектов инфраструктуры железнодорожного транспорта при наличии временной избыточности.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- провести анализ и обобщение известных методов оценки надежности сложных ТС инфраструктуры железнодорожного транспорта;
- разработать математическую модель, позволяющую производить комплексный анализ и оценку показателей надежности функционирования СОДП и ОИ железнодорожного транспорта с временной избыточностью;
- разработать методику расчета показателей надежности ОИ железнодорожного транспорта на основе предложенной математической модели;
- решить частные задачи оптимизации показателей надежности в соответствии с выдвигаемыми компанией требованиями по уровню надежности СОДП и ОИ железнодорожного транспорта.
Методы исследования. Проведенные в диссертации исследования базируются на использовании методов математической теории надежности, теории вероятностей, теории случайных процессов, теории графов, операционного исчисления.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации, обусловлена корректностью исходных математических положений, обоснованностью принятых допущений, подтверждена математическими доказательствами, а так же результатами обсуждения материалов работы на научно-практических конференциях и практического использования предложенного в работе метода анализа надежности сложных ТС инфраструктуры железнодорожного транспорта, обладающих временной избыточностью.
Научная новизна результатов диссертации состоит в том, что впервые применены методы теории полумарковских случайных процессов для комплексного анализа надежности функционирования ОИ железнодорожного транспорта, обладающих временной избыточностью, в частности:
- разработана обобщенная графовая модель функционирования сложной ТС с учетом имеющейся или специально созданной временной избыточностью;
- разработана методика расчета показателей надежности ОИ железнодорожного транспорта с резервом времени на основе теории полумарковских случайных процессов;
- решен ряд задач по оптимизации параметров процесса технического обслуживания (ТО) для СРВ: периодичности, длительности, времени перевода ТС из состояния ТО в состояние использования по назначению.
Практическая значимость полученных результатов состоит в следующем:
– предложенный в диссертации метод позволяет объективно оценить надежность функционирования сложных ТС ОИ железнодорожного транспорта при наличии временной избыточности по критериям надёжности и экономической эффективности;
– разработанная в диссертации методика научно обоснованного выбора периодичности ТО ОИ железнодорожного транспорта с временной избыточностью позволяет повысить надежность их функционирования, а также снизить, а в некоторых случаях, оптимизировать эксплуатационные затраты.
Реализация результатов работы. Результаты исследований, полученные в диссертации, нашли применение при:
- производстве считывателя и кодовых бортовых датчиков системы радиочастотной идентификации подвижного состава «Пальма», находящейся в эксплуатации на сети железных дорог;
- расчете показателей надежности и оценке их достижимых уровней части серийно выпускаемых устройств ООО «Иолла» (ПЭТЗ), применяемых в хозяйстве электроснабжения железных дорог;
- оценке надежности функционирования систем электроснабжения нетяговых потребителей и устройств железнодорожной автоматики и телемеханики в различных условиях эксплуатации.
Результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс на кафедре «Транспортные установки» ГТУ МАДИ по дисциплине «Технологическое оборудование»; на кафедре «Электрификация и электроснабжение» МИИТ по дисциплине «Основы технической диагностики», «Основы теории надежности» в лекционных курсах и лабораторном практикуме, а также при дипломном проектировании по специальности 190401.65 – «Электроснабжение железных дорог».
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на 67-ой и 68-ой научно-технических конференциях кафедры «Транспортные установки» МАДИ ГТУ (Москва 2008,2009), на международном симпозиуме «Надёжность и качество» (Пенза,2010), всероссийской конференции «Техническое творчество как средство развития конкурентоспособности и повышения качества инженерной деятельности» (Филиал УрГУПС, г. Нижний Тагил, 2010), академических чтениях по космонавтике, посвященных памяти ак. С.П. Королева , (МГТУ им. Баумана, Москва, 2009), научно-практической конференции «Наука МИИТа – транспорту- 2009» (Москва, 2009), XX научно-практической конференции «Безопасность движения поездов» (Москва 2010), а также на заседаниях кафедры «Электрификация и электроснабжение» МИИТ, «Железнодорожная автоматика, телемеханика и связь» МИИТ.
Публикации. Материалы, отражающие основное содержание диссертационной работы, изложены в 18 печатных работах. Три из них опубликованы в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией Министерства образования и науки Российской Федерации.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 117 наименований, 3 приложений (на 16 страницах). Диссертация содержит 119 страниц основного текста, 29 рисунков, 12 таблиц.
Похожие диссертации на Методы анализа надежности сложных технических систем с временной избыточностью инфраструктуры железнодорожного транспорта
