Сычев Вячеслав Петрович. Разработка и модернизация средств технического обслуживания железнодорожного пути : Сичов В'ячеслав Петрович. Розробка і модернізація засобів технічного обслуговування залізничної колії



  • Название:
  • Сычев Вячеслав Петрович. Разработка и модернизация средств технического обслуживания железнодорожного пути
  • Альтернативное название:
  • Сичов В'ячеслав Петрович. Розробка і модернізація засобів технічного обслуговування залізничної колії
  • Кол-во страниц:
  • 308
  • ВУЗ:
  • РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЬШіЬІЙ ОТКРЫТЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
  • Год защиты:
  • 2007
  • Краткое описание:
  • Сычев Вячеслав Петрович. Разработка и модернизация средств технического обслуживания железнодорожного пути : диссертация ... доктора технических наук : 05.22.06, 05.22.07 / Сычев Вячеслав Петрович; [Место защиты: Рос. гос. открыт. техн. ун-т путей сообщ.].- Москва, 2007.- 308 с.: ил. РГБ ОД, 71 07-5/775



    РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЬШіЬІЙ ОТКРЫТЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ



    На правах рукописи



    Сычев Вячеслав Петрович
    Кандидат технических наук
    РАЗРАБОТКА И МОДЕРНИЗАЦИЯ СРЕДСТВ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ
    05.22.6 - «Железнодорожный путь, изыскание и проектирование железных дорог»
    05.22.7 «Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация»

    Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук
    Москва 2007 
    Содержание
    Введение 6
    Глава 1. Системный анализ опыта эксплуатации и проектирования специального подвижного состава в системе технического обслуживания железнодорожного пути 14
    1.1.Основные тенденции развития механизации путевых работ ... 14
    1.2. Анализ оснащенности путевой техникой отечественных железных дорог 17
    1.3.Оценка потерь в работе путевых машин, объединенных в машинизированные комплексы при ремонтах и текущем содержании железнодорожного пути 27
    1.4. Моделирование управления специальным подвижным составом хозяйства пути в системе технического обслуживания железнодорожного пути 41
    1.5. Анализ зарубежного опыта создания и использования специального подвижного состава в системе технического обслуживания железнодорожного пути 46
    1.5.1. Классификация и технологии путевых работ. Требования к специальному подвижному составу хозяйства пути 46
    1.5.2. Методология проектирования специального подвижного состава основных мировых производителей путевой техники 52
    Глава 2. Повышение информативности оценки состояния железнодорожного пути в системе его технического обслуживания 88
    2.1. Информационное моделирование системы технического обслуживания железнодорожного пути 88
    2.2. Разработка требований к технологии формирования автоматизированной базы данных о надежной работе железнодорожного пути 94
    2.3. Разработка моделей прогнозирования возможного появления неисправностей рельсовой колеи 99
    2.4.Обоснование моделей оценки качества содержания железнодорожного пути 113
    2.5. Методы оценивания состояния пути железнодорожного пути характеристиками случайных процессов 117
    2.6. Разработка технических требований по расширению контролируемых параметров рельсовой колеи и конструктивному исполнению устройств, обеспечивающих измерение этих параметров.... 123
    2.6.1. Требования по расширению параметров 123
    2.6.2. Требования к устройствам измерения параметров железнодорожного пути 124
    Глава 3. Система продления срока полезного использования специального подвижного состава хозяйства пути на основе управления их индивидуальным ресурсом 138
    3.1. Разработка требований к системе продления ресурса СПС 138
    3.2. Технология организации планово-предупредительных ремонтов, как основа технологии управления факторами, влияющими
    на оценку остаточного ресурса 143
    3.3. Мод ели оценки параметров предельного состояния основных узлов и деталей путевых машин 147
    3^.Прогнозирование остаточного ресурса СПС 155
    3.5.Оценка вероятности развития предельных состояний 159
    3.6. Методики диагностирования специального подвижного состава хозяйства пути 160
    3.6.1 .Разработка требований к методикам диагностирования СПС. 160
    3.6.2.Обоснование и систематизация критериев предельного состояния и видов повреждений основных узлов СПС 162
    3.6.3. Разработка схем диагностики несущих элементов СПС в соответствии с критериями предельных состояний 175
    3.6.4. Требования к методике испытаний на остаточный ресурс СПС 179
    3.7. Анализ результатов обследования СПС на дорогах СНГ 188
    3.7.1 .Анализ результатов диагностирования СПС , 188
    3.7.2. Испытания СПС на остаточный ресурс 194
    3.8. Разработка методик прогнозирования остаточного ресурса СПС 200
    3.9. Технико-экономическое обоснование проведения модернизации специального подвижного состава хозяйства пути с целью продления срока их службы 207
    Глава 4. Разработка нового поколения технических средств и на их основе технологий системы технического обслуживания железнодорожного пути 218
    4.1.Основы композиционного проектирования при разработке комплекса технических средств технического обслуживания железнодорожного пути 218
    4.2. Разработка модельного ряда хоппер-дозаторов нового поколения 225
    4.2.1. Анализ недостатков хоппер-дозаторов моделей типа ЦНИИ ДВЗ 225
    4.2.2. Разработка универсального хоппер-дозатора нового поколения 227
    4.2.2.1 .Технические требования к новому хоппер-дозатору 227
    4.2.2.2. Требования к конструкции разгрузочных механизмов 229
    4.2.2.3. Конструктивное исполнение и прочностные расчеты ... 231
    4.2.2.4. Испытания хоппер-дозатора ВПМ 770 236
    4.3 Разработка нового поколения средств технического
    обслуживания железнодорожного пути 255
    4.3.1. Создание типовой платформы для оборудования и материалов при ремонтах и текущем содержании пути 255
    4.3.2. Создание модельного ряда хоппер-дозаторов ВПМ 770 257
    4.3.2.1 .Общие требования к модельному ряду 257
    4.3.2.2. Модификация ВПМ 770 для операторских контор 257
    4.3.2.3. Модификация хоппер-дозатора ВПМ 770 для текущего содержания пути 258
    4.3.2.4. Модуль дозировочный навесной 260
    4.3.2.5. Совершенствование конструкции ВПМ 770 и создание новых моделей хоппер-дозаторов 264
    4.4. Разработка типажного ряда ручного гидравлического инструмента для текущего содержания пути на основе принципа модульного проектирования 269
    4.5.Экспериментальная проверка работоспособности комплексной автоматизированной и машинизированной технологии текущего содержания пути с оценкой экономической эффективности 272
    4.5.1. Совершенствование алгоритма определения подъемок и сдвижек пути при автоматизированной выправке и рихтовки пути 272
    4.5.2. Результаты экспериментальной проверки комплексной технологии по текущему содержанию пути и оценка экономической эффективности хоппер-доатора ВПМ 770 277
    4.6. Разработка требований к созданию путевой машины, обеспечивающей реализацию комплексной технологии для текущего
    содержания пути 279
    ЗАКЛЮЧЕНИЕ 285
    Использованная литература 288
    Введение
    В инфраструктуре Российских железных дорог путевое хозяйство занимает ведущее место. Основополагающим направлением развития и реформирования путевого хозяйства является коренное изменение подходов к системе текущего содержания пути. На подразделения текущего содержания пути возлагаются надзор за его состоянием и устранение только тех неисправностей, которые препятствуют безопасному пропуску поездов с установленными скоростями. Остальные работы по восстановлению стабильности пути должны выполняться машинизированными комплексами при сплошной выправке пути, исходя из его фактического состояния. Это в свою очередь, вызывает необходимость концентрации ремонта и обслуживания путевой техники в специализированных предприятиях и вывод из эксплуатации малопроизводительных и устаревших машин. Эксплуатирующийся на железных дорогах России специализированный подвижной состав, сформированный в машинизированные комплексы, в основном выработал свой нормативный ресурс, назначенный при проектировании и морально устарел. Действительно, стабильность балластной призмы в основном обеспечивалась подъемкой пути на новый щебень, что нарушало профиль пути и, в конце концов, балластная призма заняла всю основную площадку земляного полотна, включая обочины. В то же время, на Западе начали создавать новые высокопроизводительные путевые комплексы, которые обеспечивают более рациональную технологию ремонтов пути. Важнейшей задачей является создание и формирование базы данных состояния пути с целью анализа и прогноза изменений, определения необходимой периодичности контроля и потребности в ремонтно-путевых работах, исходя из фактического состояния объектов путевого хозяйства. Эта система должна со временем охватить все подразделения и стать основой автоматизированной системы управления отраслью путевого хозяйства. Однако из-за ограничения ресурсов не удается полностью реализовать программу переоснащения железных дорог специализированным подвижным составом для ремонтов и текущего содержания железнодорожного пути.
    Поэтому основная задача состоит в повышении эффективности использования имеющейся на железных дорогах путевой техники в эксплуатации и при ее техническом обслуживании и ремонте. Это особенно важно в условиях дальнейшего развития железнодорожной отрасли. Так, по данным Департамента пути и сооружений ОАО «РЖД» за последнее десятилетие изменились эксплуатационные факторы, ужесточающие условия содержания пути, увеличилась техническая скорость, вес грузового поезда и динамическая нагрузка груженого вагона. В то же время по сравнению с началом девяностых годов прошлого века на текущем содержании пути до 20% сократилась численность монтеров, бригадиров пути и дорожных мастеров. Основная задача путевого хозяйства - повышение эффективности текущего содержания пути на основе применения машинизированных комплексов при выполнении планово-предупредительных работ и сокращении неотложных работ.
    Таким образом, в условиях реформирования железнодорожного транспорта требуется создание новой, эффективной, ориентированной на рыночную экономику, системы технического обслуживания железнодорожного пути. Поддержание пути в работоспособном состоянии - основная цель системы технического обслуживания железнодорожного пути, основанная на использовании комплекса технических, организационных, технологических средств. Поэтому создание новых и модернизация существующих средств технического обслуживания железнодорожного пути является актуальной задачей. Однако для эффективного функционирования системы технического обслуживания пути необходима информация о состоянии пути. Особую актуальность приобретает задача повышения информативности оценки состояния пути, в основе решения которой лежит задача прогнозирования появления неисправностей пути по показаниям вагона путеизмерителя и планирования управляющих воздействий на путь в виде комплекса путевых работ. Техническим средством путевого хозяйства, направленным на формирование управляющих воздействий на путь, является комплекс специального подвижного состава, самоходных и несамоходных путевых машин, применяемых при текущем содержании и ремонтах железнодорожного пути, а также вагонов и других транспортных средств, используемых при доставке материалов верхнего строения пути к месту производства работ, очистке пути от снега и засорителей, удаление растительности и т.п. (в дальнейшем СПС). ОАО «РЖД» принадлежит большое количество СПС, нормативный срок эксплуатации которых истек, и по формальным причинам они должны быть списаны, что при одномоментном списывании всей номенклатуры СПС и ограниченных средствах на поставку новых, приведет к снижению объема ремонтов железнодорожного пути и в конечном итоге к снижению уровня безопасности на железных дорогах. Ранее, на уровне практического решения, задача продления ресурса СПС хозяйства пути не ставилась по ряду объективных и субъективных причин, поэтому весьма актуально создание системы продления ресурса СПС, которая должна состоять из правил и порядка организации работ по продлению срока полезного использования СПС, технологии проведения этих работ, методик диагностирования СПС с просроченным сроком службы, технических требований и проектно-конструкторской документации на капитально-восстановительный ремонт с модернизацией СПС, и организации проведения этих работ на ремонтных предприятиях.
    Однако старая техника не позволяет коренным образом менять технологию ремонтов и текущего содержания пути. Поэтому необходимо решение проблемы создания новых технических средств, обеспечивающих изменение технологии ремонтных путевых работ.
    Таким образом, актуальность выбранной темы диссертации обусловлена необходимостью формирования новой системы технического обслуживания железнодорожного пути в условиях реформирования отрасли, реализовать которую без проведения модернизации СПС, невозможно. В диссертации разработаны научные основы технологии продления срока полезного использования СПС с просроченным нормативным сроком службы, реализованные в создании системы продления срока полезного
    использования СПС хозяйства пути, методы и математические модели анализа показаний вагона путеизмерителя, направленные на повышение информативности оценки состояния железнодорожного пути в системе его технического обслуживания, разработаны и серийно внедрены технические средства нового поколения, обеспечивающие разработку новых высокоэффективных технологий путевых работ.
    Диссертация посвящена решению актуальной научной проблемы по созданию нового поколения и модернизации с продлением ресурса, эксплуатируемых технических средств, обеспечивающих создание новых технологий ремонта и текущего содержания пути и совершенствование системы технического обслуживания железнодорожного пути. В ее основе лежит решение крупных научно-технических задач по повышению информативности оценки состояния пути, разработке системы продления срока эксплуатации специального подвижного состава хозяйства пути, разработке и серийном внедрении технических средств, в том числе нового поколения хоппер-дозаторов, обеспечивающих создание принципиально новой технологии путевых работ.
    Целью работы является разработка методов, технологий и технических средств, в том числе модельного ряда нового поколения хоппер- дозаторов, обеспечивающих создание новых технологий путевых работ. Разработка системы продления срока полезного использования эксплуатируемого на железных дорогах специального подвижного состава хозяйства пути, обеспечивающей возможность выполнения путевых работ в условиях ограничения инвестиций на закупку нового специализированного подвижного состава.
    Основные задачи исследования по достижению цели работы:
    - разработка методов и моделей повышения информативности оценки состояния пути по показаниям вагона путеизмерителя в системе технического обслуживания железнодорожного пути;
    -увеличение срока полезной эксплуатации специального подвижного состава, используемого при ремонтах и текущем содержании пути;
    -создание нового поколения технических средств, в том числе хоппер- дозаторов и на основе их применения обоснование и разработка требований к новым высокоэффективным технологическим процессам ремонтов и текущего содержания пути.
    Методы исследования: теория случайных процессов, методы
    математической статистики, теория системного анализа сложных объектов и ее применение при анализе создания и эксплуатации путевой техники, теория надежности машин и ее применение для оценки остаточного ресурса путевой техники, системного анализа сложных технических систем.
    Наиболее существенные научные результаты, полученные лично соискателем. Разработаны:
    -методы и модели, обеспечивающие повышение информативности оценки состояния пути в системе технического обслуживания железнодорожного пути;
    -система, обеспечивающая увеличение срока полезной эксплуатации специального подвижного состава хозяйства пути, включающая в себя разработку методов, моделей, методик технического диагностирования специального подвижного состава хозяйства пути, а также технических требований к его ремонту и модернизации;
    -модельный ряд нового поколения средств технического обслуживания железнодорожного пути, включая хоппер-дозаторы с новым функциональным назначением;
    -новые, в том числе автоматизированные и механизированные технологии путевых работ в системе технического обслуживания железнодорожного пути.
    Достоверность и обоснованность полученных в диссертационной работе выводов подтверждается:
    - практикой внедрения ее результатов в систему технического обслуживания железнодорожного пути и путевыми работами, проводимыми по разработанным технологическим процессам с применением серийно поставляемых на дороги сети разработанных технических средств нового поколения в том числе хоппер-дозаторов модели ВПМ-770;
    -результатами проведенного обследования специального подвижного состава хозяйства пути и его эксплуатации в системе технического обслуживания железнодорожного пути после проведения работ по продлению срока их полезного использования;
    Научная новизна заключается в разработке:
    - методов и математических моделей, обеспечивающих повышение информативности оценки состояния железнодорожного пути в системе его технического обслуживания, включая создание новых устройств определения дополнительных параметров, характеризующих состояние пути и защищенных авторскими свидетельствами на изобретение (№ 1550022; №1624083; №1791238; № 1801844; № 1786220)
    - системы продления срока полезного использования специального подвижного состава хозяйства пути, включая разработку методик их технического диагностирования и математические модели по оценке остаточного ресурса средств технического обслуживания пути;
    - модельного ряда нового поколения хоппер-дозаторов и других технических средств хозяйства пути, защищенных патентами на изобретение (RU:№ 2010076, № 2112826, № 2171755, № 2180888, № 2192362, № 2205763, № 2221718, № 2221719, № 2291076, № 2293674 и другие патенты, в том числе свидетельства на полезную модель).
    Практическая ценность работы заключается в разработке:
    -правил и порядка продления срока службы специального подвижного состава, используемого в хозяйстве пути (Указания МПС от 10.07.1997г № Б833 у, от 12.02.1998 г. № С-144-у, от 31.03.1999г. № С 385у, от 15.10.1999 №Л2332у);
    -методик технического диагностирования специального подвижного состава хозяйства пути с просроченным нормативным сроком службы с целью продления срока службы, утвержденных МПС РФ и ОАО «РЖД»: хоппер-дозаторов; думпкаров; платформ, используемых в специальных
    составах для засорителей; снегоуборочной и снегоочистительной техники; автомотрис AC 1А2; дрезины ДГКу;
    -конструкторско-технологической документации, утвержденной МПС РФ и ОАО «РЖД» на:
    капитально- восстановительный (капитальный с продлением срока полезной эксплуатации) ремонт СПС, а именно: хоппер-дозаторов, платформ и думпкаров, применяемых в хозяйстве пути, поезда снегоуборочного СМ 2, дрезины ДГК, оборудования для перевозки звеньев рельсошпальной ре¬шетки, машины выправочно-подбивочно-рихтовочной ВПР-02;
    модернизацию хоппер-дозаторов моделей типа ЦНИИ ДВЗ и 55-76 (проекты 740.00.000 и 750.00.000 МХД);
    новое поколение хоппер-дозаторов ВПМ-770 (проект 770.00.000) и его модификаций (исполнений) ВПМ-770 -Т, ВПМ-770 М
    универсальную платформу для материалов и оборудования при произ-водстве путевых работ ПМ-820 (проект 820.00.000);
    модуль дозировочный навесной МДН-810 (проект 810.00.000); технологические процессы ремонтов и текущего содержания железнодорожного пути с использованием модернизированных и разработанных технических средств.
    Серийном внедрении:
    -капитально-восстановительного ремонта с модернизацией специального подвижного состава на предприятиях МПС РФ и ОАО «РЖД»;
    - нового поколения хоппер-дозаторов ВПМ-770 с модификациями;
    - платформы для перевозки материалов и оборудования при ремонте железнодорожного пути ПМ-820;
    Апробация работы. Ежегодно с 2001 гола опытные образцы, изготовленные по результатам исследований, демонстрируются на Международной выставке «Путевые машины» в г.Калуге, при этом на секциях выставки проводятся выступления и обсуждение разработанных и представленных образцов. Получены: Диплом 1-й степени за лучший экспонат международной выставки «Путевые машины» 2002 г. за образец
    12
    Хоппер-дозатор ВПМ-770, Диплом 2-й степени за лучший экспонат международной выставки «Путевые машины» 2002 г. за модернизацию хоппер-дозатора ЦНИИ -ДВЗ. Проведены доклады: на научно-технической конференции ОАО «РЖД» «Перспективы технического развития путевого комплекса ОАО «РЖД» в условиях реформирования» 15-16 марта 2007г. в ЦДКЖ; на сетевой школе передового опыта «Организация эксплуатации, технического обслуживания и ремонта путевых машин. Их эффективное использование» 28.07.2007 г, в г.Новосибирск. Ежегодно с 2000 года результаты работы докладываются на технических совещаниях заводов ОАО «Калугаремпутьмаш» и на заводе ОАО «ТРАНСМАШ». Результаты работы также обсуждались на научно-технических совещаниях во ВНИИЖТ.
    Реализация работы. По разработанным методикам проводится диагностирование специального подвижного состава хозяйства пути, продлевается срок их полезного использования. Серийно внедрены проекты на капитально-восстановительный ремонт специального подвижного состава и их модернизацию. Сертифицированы и серийно производятся хоппер- дозаторы модели ВПМ-770 и его модификации. Сертифицированы и серийно производятся платформы ПМ-820, используемые в различных ремонтных комплексах. Разработаны и утверждены технологические процессы ремонтов железнодорожного пути, в том числе с использованием опытных образцов МДН-810.
  • Список литературы:
  • Проведенные теоретические и экспериментальные исследования по-зволили получить следующие научные выводы и практические результаты:
    1. Подтверждена целесообразность выделения в системе технического обслуживания железнодорожного пути двух подсистем: оценки состояния железнодорожного пути и выработки управляющих воздействий на путь в виде технологий ремонта и текущего содержания и технических средств, обеспечивающих проведение этих работ. Разработана технология формирования базы данных о состоянии железнодорожного пути в АСУ- путь.
    2. Для повышения информативности оценки состояния пути в системе технического обслуживания железнодорожного пути разработаны:
    - методы и модели оценки состояния пути на основе теории выбросов и пересечений случайных процессов, анализа и прогнозирования возникновения и развития неисправностей пути по показаниям вагона путеизмерителя, включая оценку объемов предполагаемых работ;
    - устройства, позволяющие увеличить количество контролируемых параметров для повышения информативности оценки состояние пути.
    3. На основе методов функционального анализа сложных технических систем проведено исследование особенностей эксплуатации специального подвижного состава на дорогах сети в системе технического обслуживания железнодорожного пути и:
    -разработана модель эксплуатации СПС в системе технического об-служивания железнодорожного пути;
    - обоснована необходимость и определены этапы решения задачи продления срока полезной эксплуатации специального подвижного состава хозяйства пути, которые выработали нормативный ресурс.
    4. Разработана система продления срока полезной эксплуатации специального подвижного хозяйства пути, включающая разработку: правил и порядка организации этих работ; технологии их проведения; методов и моделей прогнозирования оценки остаточного ресурса; методик диагностирования специализированного подвижного состава хозяйства пути, организационно-методического обеспечения работ по модернизации СПС хозяйства пути.
    5. На основе обобщения и систематизации результатов, проведенного по дорогам сети технического диагностирования специального подвижного состава хозяйства пути, разработаны технические требования к модернизации СПС, на их основе проектно-конструкторская документация на капитально-восстановительный (капитальный с продлением срока полезного использования) ремонт и модернизацию СПС хозяйства пути и организовано их серийное внедрение.
    6. Разработаны научные основы создания средств системы технического обслуживания железнодорожного пути нового поколения, реализованные в конкретные образцы специального подвижного состава хозяйства пути:
    - модельный ряд хоппер-дозаторов (ВПМ-770 и его модификации);
    -платформа для доставки материалов и оборудования при ремонтах
    пути (ПМ-820);
    -модуль дозировочный навесной МДН-810 и средства малой механизации.
    7. На основе обобщения опыта эксплуатации внедренных на дорогах сети дорог технических средств нового поколения и теоретических исследований по повышению информативности оценки состояния пути разработаны:
    - автоматизированная и машинизированная технологии текущего содержания пути;
    - технологии выполнения отдельных видов путевых работ, включенные в типовые технологические процессы;
    - специализированная машина, обеспечивающая автоматизацию основных работ по текущему содержанию пути.
    Использованная литература
    1. Аккерман Г.Л., Аккерман С .Г., Голубев О.В. и др. «Оценка состояния железнодорожного пути» Транспорт Урала № 4 (11) 2006 г. стр.37-47
    2. Альбрехт В.Г., Вёриго М.Ф., Исаев К.С. Новое положение о проведении планово-предупредительного ремонта пути/ Железнодорожный транспорт. №5. 1978. С. 23-28.
    3. Амигут М.Г., Козелков A.JL, Сычев В.П. Продление полезного ис¬пользования СПС . Путь и путевое хозяйство. № 9, 2006. Стр. 18-20.
    4. Ашпиз Е.С., Малинский СВ. Оценка стабильности земляного полотна на основаниях из многомерзлых грунтов по информации лент вагона- путеизмерителя/Межвуз. Сб. науч. тр. Вып.844.М.: МИИТ. 1992. С.64-70.
    5. Ашпиз Е.С Мониторинг земляного полотна при эксплуатации железных дорог. М.: Путь-пресс. 2002. 112 с.
  • Стоимость доставки:
  • 230.00 руб


ПОИСК ДИССЕРТАЦИИ, АВТОРЕФЕРАТА ИЛИ СТАТЬИ


Доставка любой диссертации из России и Украины