Организация движения на ЭЖД

Техническое состояние локомотивов в процессе эксплуатации изменяется. Оно ухудшается вследствие изнашивания деталей и механизмов, нарушения регулировок, ослабления креплений, поломок и других неисправностей. В электрических машинах изменяются (ухудшаются) физические и механические свойства электроизоляции. Понижается надежность локомотива.

Ресурс надежности, заложенный в конструкции подвижного состава при проектировании и постройке, постепенно расходуется, и при его значении ниже определенного уровня может произойти порча (отказ) локомотива, что может стать причиной аварии, чаще - нарушения графика движения поездов, перерасхода топлива или электроэнергии, остановки на железнодорожном участке и т. п. Подобные явления могут возникнуть и внезапно.

Для предупреждения этих недопустимых явлений создана и функционирует система технического обслуживания и ремонтов. Система технического обслуживания включает комплекс работ для поддержания и восстановления исправности или только работоспособности локомотива, вагона и моторвагонного подвижного состава МВПС.

Под техническим обслуживанием локомотивов понимают комплекс работ профилактического характера (по осмотру, очистке, смазке, креплению, регулированию и т.п.), цель которых предупредить возникновение неисправностей и уменьшить изнашивание деталей, а, следовательно, постоянно поддерживать ПС в состоянии технической готовности к работе.

Однако даже своевременным и качественным выполнением работ профилактического характера можно лишь замедлить естественный износ или старение деталей, но нельзя его остановить. Поэтому многие детали в различные сроки требуют восстановления их работоспособности, т.е. ремонта.

Под ремонтом подвижного состава понимают комплекс работ, направленных на восстановление нормального технического состояния ПС путем устранения повреждений и восстановления посадок деталей в соединениях, потерявших работоспособность; восстановление ресурса ПС (ресурса его элементов), регламентного внешнего вида, соответствующего требованиям Правил технической эксплуатации (ПТЭ), а также устранения отказов и неисправностей, возникающих при работе ПС на линии или выявляемых в процессе технического обслуживания ТО.

Техническое обслуживание (ТО) отличается от ремонтов объемом и содержанием работ. Большинство работ на ТО выполняют на подвижном составе (ПС) без снятия оборудования и применения станочной обработки. Основные восстановительные работы при ТО: регулировки, слесарная обработка на месте, замена негодных или быстро изнашивающихся деталей при достижении ими предельных допусков на новые, подтяжка, крепление, добавление или смена смазочных материалов в узлах трения.

Для системы технического обслуживания и ремонта тягового подвижного состава (ТПС) несколько отличаются друг от друга количеством и сроком проведения.

Проведение ТО должно обеспечивать высокий коэффициент технической готовности вагонов, локомотивов и моторвагонного подвижного состава, их бесперебойную и безаварийную работу в соответствии с графиком движения поездов, длительную работоспособность. Особому контролю подвергаются ходовые части, тормозное оборудование, устройства локомотивной сигнализации, скоростемеры, приборы контроля бдительности и радиосвязи, т. е. все узлы и агрегаты, исправное состояние которых обеспечивает безопасность движения поездов.

Объемы обязательных работ, выполняемых при всех видах технического обслуживания и ремонта локомотивов каждого вида и типа (серии), регламентируются Правилами текущего и капитального ремонта электроподвижного состава, локомотивов, дизель-поездов, Инструкцией по техническому обслуживанию электропоездов в эксплуатации приказами и инструкциями «Национальная компания «Казахстан темир жолы» (НК КТЖ).

Для поддержания надежности локомотивов на необходимом уровне стандарт рекомендует следующую регламентацию выполнения видов технического обслуживания и ремонтов:

1) регламентированные технические обслуживания, выполняемые в объеме и в межремонтный период, установленными нормативно-технической документацией независимо от технического состояния локомотивов (планово-предупредительный ремонт);

2) техническое обслуживание с периодическим контролем, при котором объем операций по поддержанию исправности и работоспособности определяется техническим состоянием локомотивов в момент начала технического обслуживания;

3) техническое обслуживание с непрерывным контролем. При таком порядке операции, необходимые для поддержания исправности и работоспособности локомотивов, выполняют по мере надобности на основе непрерывного наблюдения за техническим состоянием локомотивов в эксплуатации;

4) ремонт по техническому состоянию. В этом случае объем и момент начала ремонта определяют по фактическому техническому состоянию тяговой единицы, а техническое состояние контролируется в объеме и в сроки, установленные нормативно-технической документацией. По существу — это ремонт по потребности.

Утвержденный объем работ каждого обслуживания и ремонта называют его характеристикой. Промежуток времени и пробег между двумя смежными ТО, имеющими одну и ту же характеристику, называют межремонтным периодом.

Ремонт по потребности назначается независимо от пробега локомотива и определяется фактом отказа в эксплуатации и обнаружением износа.

Планово-предупредительный ремонт назначается после выполнения определенного пробега (или времени работы) локомотива.

Основой установления системы планово-предупредительных ремонтов являются наблюдения за изменениями состояния подвижного состава, приводящими к отказам при нормальных условиях эксплуатации.

На железнодорожном транспорте Республики Казахстан для единиц подвижного состава принята планово-предупредительная система технического обслуживания и ремонтов, т. е. регламентированное выполнение ТО.

Для этой системы характерны:

постановка локомотивов или вагонов в ремонт после нормированного пробега или времени работы, устанавливаемых приказом МПС;

фиксированный объем ремонтных работ;

профилактическое проведение ремонтных работ, т. е. не после завершения отказов оборудования, а заранее с целью их предупреждения;

чередование ремонтов разной сложности и их повторяемость после определенного межремонтного пробега.

Система планово-предупредительных ремонтов обеспечивает более высокую безопасность движения, меньшее число случайных отказов, чем при ремонтах по техническому состоянию (по потребности), обеспечивает больший коэффициент технической готовности ПС, разновременность загрузки ремонтного оборудования и бригад. Но для высокой эффективности планово-предупредительной системы ремонтов необходимо правильное назначение межремонтных пробегов на основе данных о процессах из носа и прогнозирования его развития. Основой для определения межремонтных пробегов являются статистические данные о не исправностях и отказах оборудования единиц ПС в эксплуатации. Определяют базовые - наиболее ответственные детали, узлы и агрегаты, от состояния которых зависит безопасность движения, безотказность работы ПС. Отдельные базовые детали, узлы и агрегаты группируют по наработкам на отказ, трудоемкости восстановительных, ремонтных работ, что дает возможность выбрать оптимальный ремонтный цикл (чередование ремонтов и межремонтные периоды). За критерий оптимальности принимают минимум затрат на техническом обслуживании, максимальное использование локомотивов в эксплуатационной работе и др.

Основные понятия и определения надежности

Выбор оптимальной организации технического обслуживания основывается на положениях теории надежности. Теория надежности позволяет на основе анализа качества изготовления оборудования вагонов, локомотивов, МВПС, а также изменения их характеристик в процессе эксплуатации прогнозировать показатели работы в разных условиях эксплуатации, определять закономерности изнашивания оборудования и, главное, вероятность безотказной работы отдельных видов оборудования и ТПС в целом.

Для решения указанных задач в депо ведутся наблюдения за техническим состоянием локомотивов и МВПС, анализируются данные этих наблюдений, определяются показатели надежности. Основные термины и определения надежности установлены ГОСТом.

Рассмотрим основные понятия и термины надежности локомотивов. Под надежностью понимается свойство изделия, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени работы (пробега) при соблюдении условий технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортировки. Надежность - свойство комплексное, включающее в себя безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость.

Когда мы говорили, что надежность конкретного агрегата локомотива равна 0,95, это означает, что 95 данных агрегатов, находящихся в эксплуатации, работают установленный период без отказа, а 5 — откажут.

Безотказность - свойство локомотива и МВПС непрерывно сохранять работоспособность в течение заданного времени без вынужденных перерывов на ремонт.

Долговечность - способность локомотива и МВПС сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонтов.

Ремонтопригодностью называют приспособленность локомотива и МВПС (их агрегатов) к предупреждению и обнаружению причин возникновению отказов, повреждений и устранению их путем проведения технического обслуживания и ремонта.

Сохраняемость - свойство локомотива и МВПС непрерывно сохранять исправное и работоспособное состояние в течение и после срока нахождения в резерве и транспортирования.

Надежность характеризуется состояниями, событиями и свойствами локомотива и МВПС.

Различают состояния:

исправное - ПС допускается к поездной или маневровой работе и соответствует всем требованиям Правил технической эксплуатации и Правил ремонта (ПР);

неисправное - ПС не удовлетворяет хотя бы одному требованию ПТЭ или ПР. Например, неисправны звуковые сигналы в действующей кабине машиниста, все остальное оборудование исправно. Такой локомотив работоспособен, но неисправен, так как, будучи неисправным, локомотив может сохранять работоспособность;

работоспособное - ПС обеспечивает выполнение тяговых функций с установленными техническими параметрами в пределах допускаемых изменений их состояния. Понятие исправность шире, чем работоспособность;

неработоспособное - ПС не может выполнять тяговые функции с нормативными параметрами. Например, запрещается допускать к эксплуатации локомотивы, имеющие неисправности колесных пар, поперечную трещину оси и др.

Переход из одного состояния в другое является событием. Наиболее важными событиями, отражающими специфику надежности ПС, являются отказ и повреждение.

Отказ - событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния ТПС (агрегата, узла, детали), в результате чего он полностью или частично теряет свои тяговые свойства и требуется восстановление или замена элементов ТПС. Отказом локомотива следует считать любую техническую неисправность, вызвавшую внезапную остановку поезда на участке для ее устранения.

Отказы агрегатов, узлов, деталей, распределенные во времени или пробеге, называются потоком отказов.

Событие, заключающееся в нарушении исправного состояния локомотива при сохранении его работоспособности, называется повреждением. К повреждениям можно отнести перегорание осветительных ламп, вмятины на кожухе, неисправности некоторых измерительных приборов и т. п.

Очень важно правильно классифицировать изменения состояния локомотива и его оборудования (отказ, неисправность и повреждение) по месту появления (на линии, в депо и т. д.), по влиянию на выполнение графика движения поездов, по продолжительности ликвидации отказа и т. п.

Отказы разделяют на две группы: появляющиеся в нормальных условиях эксплуатации и в результате нарушения установленных правил и норм эксплуатации. При исследовании надежности учитываются отказы только первой группы.

Для предупреждения отказов необходимо установить их характер. Отказы делят на две группы: случайные (внезапные, непараметрические) и постепенные (износовые, параметрические). Случайные (внезапные) отказы обычно трудно предупредить, так как моменты их появления не могут быть установлены заранее, потому что определяющие их параметры либо неизвестны, либо не поддаются контролю, либо требуют весьма трудоемкого и дорогостоящего контроля. Вместе с тем современные средства технической диагностики и правильно организованная система технического обслуживания локомотивов позволяют сводить к минимуму потоки случайных отказов.

Наработка между отказами – наработка подвижного состава от окончания восстановления его работоспособного состояния после отказа до возникновения следующего отказа.

Показатель надежности – количественная характеристика одного или нескольких свойств, составляющих надежность подвижного состава.

Исследованиями надежности локомотивов в эксплуатации занимаются специальные группы (лаборатории) надежности при главном инженере депо. Группа состоит обычно из трех - пяти инженеров Они собирают информацию о надежности вагонов, локомотивов (МВПС): отказах, объеме и характере ремонтных работ, в том числе неплановых, разрабатывают рекомендации о межремонтных периодах, объемах технического обслуживания, по нормированию расхода запасных частей, мероприятия по совершенствованию методов ремонта и контроля качества технического обслуживания, а также по повышению износостойкости отдельных деталей и надежности подвижного состава в целом, включая рекомендации по уходу за ПС в процессе эксплуатации со стороны локомотивных бригад и проводников.

Основными документами, фиксирующими состояние и эксплуатационную работу локомотивов и их важнейших узлов, являются: технический паспорт локомотива, формуляр, журнал технического состояния (форма ТУ-152), книга записей ремонта локомотива и маршрут машиниста. В книге записей ремонта фиксируются все работы, выполненные при плановых и неплановых ремонтах и техническом обслуживании Технический паспорт составляется локомотивным заводом и передается с локомотивом в депо приписки, где он является основным документом для учета инвентарного парка локомотивов, в нем отражаются данные технического состояния локомотива, а также фиксируются производимые ремонты и модернизация.

Исходная информация для решения задачи по оценке технического состояния и надежности грузовых вагонов делится на два вида: оперативную (текущую) и нормативно-справочную (условно постоянную).

Оперативная информация заносится в рабочие карты обследования технического состояния вагонов согласно специально разработанному макету дефектной ведомости.

Повышение надежности подвижного состава — это актуальная задача. Транспортная единица — машина сложная и его надежность определяется надежностью наиболее слабого звена. Уровень надежности ПС зависит от многих факторов, которые можно условно разделить на: конструктивные, технологические и эксплуатационные. В процессе проектирования и постройки ПС важными факторами являются использование новейших методов расчета, выбор рациональных конструкций сборочных единиц и деталей, материалов, строгое соблюдение технологии изготовления деталей, сборки узлов и всего ПС в целом. В процессе эксплуатации уровень надежности вагона или локомотива, достигнутый при постройке, постепенно снижается. Для поддержания надежности на достаточном для эксплуатации уровне существует система планово-предупредительных ремонтов и технических обслуживаний. От того, насколько правильно используется, содержится и ремонтируется локомотив, зависит его техническое состояние и в конечном итоге его надежная работа.

Одним из наиболее эффективных конструктивных решений для повышения надежности является снижение уровня динамических нагрузок на детали и сборочные единицы путем применения различных упругих элементов (пружин, рессор, резиновых амортизаторов и т. д.). Не менее важно также применение принципа самоустановки, позволяющего обеспечить у совместно работающих деталей равномерное распределение нагрузки. Самоустанавливающимся деталям дается либо свободная ограниченная подвижность, либо упругая при применении эластичных элементов. В том и другом случаях в системе компенсируется влияние зазоров и деформаций, вызывающих перекос сопряженных деталей. Оптимальные зазоры в подвижных соединениях, надежность прессовых посадок, подбор пар трения, отсутствие неуравновешенных масс в узлах с вращающимися элементами, продуманная система смазки — также являются важными конструктивными факторами, обеспечивающими высокую надежность узлов.

К технологическим методам повышения надежности деталей локомотивов относятся мероприятия по улучшению свойств материалов, применяемых в данной конструкции. Свойства детали начинают формироваться в процессе изготовления (отливки, сварки, обработки давлением, механической обработки). Важно не допустить при этом внутренних пороков деталях, концентраторов напряжений (острых углов, резких переходов, надрезов и т. д.). Все последующие операции сводятся к улучшению свойств материалов заготовки путем применения различных методов термической и термохимической обработки. Эти виды обработки позволяют значительно повысить прочность и износостойкость деталей.

Так, нормализация (термоулучшение) позволяет получить мелкозернистую однородную структуру стали, повышает ее прочность и ударную вязкость, улучшает обрабатываемость; закалка (нагрев до определенной температуры, выдержка при этой температуре и быстрое охлаждение) дает резкое увеличение твердости и прочности. Особенно эффективна поверхностная закалка, при которой обеспечивается высокая твердость и износостойкость поверхностного слоя детали, а сердцевина остается вязкой. Такие детали хорошо сопротивляются ударным нагрузкам, выдерживают высокие контактные напряжения и мало изнашиваются.

В результате термохимической обработки представляется возможным в гораздо большей степени, чем при термической обработке, повысить твердость поверхностных слоев деталей и их износостойкость. Например, цементация (науглероживание) шестерен из среднеуглеродистой стали повышает их износостойкость в 1,5—2 раза по сравнению с объемной закалкой. Большое распространение получили также методы нанесения износостойких материалов на поверхности трения путем наплавки, напыления, плакирования, электроискрового легирования.

Для повышения усталостной прочности металла широко применяются методы поверхностного пластического деформирования (накатка роликами, наклеп дробью). Эффект упрочнения в этом случае достигается вследствие создания в поверхностных слоях детали значительных сжимающих внутренних напряжений, противодействующих напряжениям растяжения от внешней нагрузки, а также снижения вредного влияния концентраторов напряжений. Так, накатка шеек и галтелей подступичных частей осей колесных пар повышает предел их выносливости примерно в 2 раза.

Значительное влияние на усталостную прочность деталей оказывает состояние ее наружной поверхности. Любое отклонение от зеркальной полированной поверхности приводит к снижению предела выносливости (особенно появление окалины и коррозии). Для защиты от коррозии широко применяется клей (эластомер) ГЭН150В, Например, при посадке колесных центров на ось тепловым способом подступичную часть оси покрывают этим клеем. Образовавшаяся клеевая пленка предохраняет ось от фретинг-коррозии, а также увеличивает прочность соединения.

Как бы хорошо ни была сконструирована и изготовлена любая машина, ее эффективное использование окажется возможным только при хорошем уходе за ней и нормальном режиме работы. Главными эксплуатационными факторами, обеспечивающими надежность подвижного состава, является своевременная постановка его на планово-предупредительные ремонты, качественное их выполнение и квалифицированный уход за сборочными единицами в процессе эксплуатации.