CC BY
33
ВЕСТНИК
ПРИАЗОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
Вып.№9
2000 г.
УДК 625.145:681.3
Парунакян В.Э.1
КОНЦЕПЦИЯ СОЗДАНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИМ СОДЕРЖАНИЕМ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ ПРЕДПРИЯТИЙ
Рассмотрены основные предпосылки создания автоматизированной системы управления техническим содержанием железных дорог предприятий. Определены задачи управления и требования к управляющей системе. Разработаны функции и структура АСУ-путь.
Современный этап характеризуется существенным усложнением работы железнодорожного транспорта металлургических предприятий. Спад производства привел к существенному снижению грузопотока, а значительное уменьшение их доходов к резкому сокращению финансовых и материальных ресурсов, направляемых на содержание технических средств транспорта.
Особенно неблагоприятно это отразилось на путевом хозяйстве, поскольку с сокращением грузопотока затраты на содержание пути снизились незначительно, так как их основная часть (до 60 %) мало зависит от перевозок.
Поэтому в новых экономических условиях весьма важным вопросом становится повышение эффективности средств, вкладываемых в путевое хозяйство предприятий и, в первую очередь, в техническое содержание железных дорог.
Техническая политика, длительное время (1970-1990 г.г.) проводимая в путевом хозяйстве предприятий черной металлургии, заключалась в придании приоритетного значения ремонтам рельсового пути, как основной меры обеспечения их готовности. Он проводился в увеличенных объемах, предусматривал усиление пути и оттягивал на себя основную часть дефицитных, на тот период, материальных ресурсов. Следует отметить, что принятые меры принесли, особенно на первом этапе, положительные результаты, обеспечив повышение прочностных параметров пути на наиболее важных участках.
Вместе с этим, указанные мероприятия проводились не комплексно, не подкреплялись необходимыми мерами по обеспечению требуемого уровня надежности пути в эксплуатации. Наиболее неблагоприятно отразилось на состоянии рельсовых путей снижение роли и требований к комплексу текущего содержания, что выразилось в значительном (на 40 %) сокращении численности рабочих, обеспечении материальными ресурсами по остаточному принципу и др. [1].
Сложилось положение, при котором увеличенные объемы ремонта не могли противостоять интенсивной деградации пути усиленной конструкции, а система текущего содержания оказалась к этому функционально не готовой. Иначе говоря, произошло разбалансирование всей системы технического содержания железнодорожных путей предприятий.
Ухудшение состояния железнодорожных путей повлекло за собой увеличение (в 2 раза) числа сходов подвижного состава, в первую очередь, на технологических путях, обслуживающих производственные агрегаты. Вследствие этого, возросли число сбоев в работе транспорта и простои подвижного состава, что начало оказывать влияние на работу производственных агрегатов, вызывая ощутимые потери основного производства.
Таким образом, характерные для рассматриваемого периода, экстенсивные методы развития путевого хозяйства предприятий, ориентированные на затратный механизм, не обеспечили необходимой стабильности рельсовых путей и увеличили (на 35-40 %) затраты на их содержание.
1 ПГТУ, канд. техн. наук, проф.
В настоящее время негативные тенденции снижения уровня технического состояния железнодорожных путей предприятий не только Лохраняются, но и усугубляются. Жесткие ограничения финансовых ресурсов обусловили значительное (в 2-2,5 раза) сокращение объема ремонта пути, что, при низкой эффективности их текущего содержания, поставило путевое хозяйство предприятий перед проблемой выживания.'
Следовательно, на данном этапе применительно к специфическим условиям промышленного транспорта сформировалась важная и актуальная научно-техническая проблема повышения эффективности системы технического содержания и обеспечения готовности железных дорог предприятий в новых условиях [1 ].
Решение этой проблемы связано с необходимостью перехода на интенсивные методы и прогрессивные формы ведения путевого хозяйства с комплексным решением всего круга вопросов, включающих конструкцию рельсового пути, технические средства и, что особенно важно, систему технического содержания.
Под системой технического содержания железных дорог предприятий понимается совокупность технических, технологических и организационно-управленческих мер, определяющих ее целевое функционирование и обеспечивающих их готовность к выполнению производственных и транспортных функций.
Неоднородность структуры, а также необходимость совместного рассмотрения этих вопросов позволяет считать СТС железнодорожных путей системотехническим комплексом, а проблему ее совершенствования решать на основе системного подхода [2].
Железнодорожный путь, как инженерная конструкция, характеризуется различным уровнем технического состояния, которое оценивается как полностью работоспособное 102 (скорости движения поездов не ограничиваются), ограниченно работоспособное Е°) (скорости движения поездов ограничиваются) и неработоспособное Е(°) (путь для движения поездов закрыт).
С другой стороны путевое хозяйство представляет собой совокупность двух звеньев:
- производственного, включающего рельсовый путь, сооружения, технические средства и эксплуатационный персонал;
- звена управления техническим содержанием пути.
При эксплуатации рельсового пути воздействие поездной нагрузки, природных и производственных факторов вызывают износ элементов и расстройства геометрических параметров и его деградацию от работоспособного состояния до полной потери работоспособности. Поэтому поддержание железнодорожного пути на уровне нормативных требований может обеспечиваться только при проведении специально спланированных коррекций процесса деградации с выполнением в каждом конкретном случае оптимального комплекса восстановительных мероприятий.
Следовательно, важнейшим вопросом эффективного функционирования системы технического содержания железнодорожных путей является разработка и обеспечение практической реализации обоснованного, надежного и оптимизированного по ресурсам комплексного плана ремонтно-путевых работ, максимально учитывающего фактическое состояние и условия эксплуатации железнодорожных путей. Иначе говоря, в вопросах обеспечения готовности железнодорожных путей все большее значение приобретает аспект управления.
В то же время, именно звено управления в традиционной системе технического содержания железнодорожных путей предприятий, сложившейся еще в 70-е годы, является крайне неэффективным и не отвечает современным требованиям.
Анализ показал, что технико-экономическое (годовое) планирование путевых работ совершенно недостаточно учитывает фактическое состояние рельсовых путей. Отсутствие диагностического мониторинга не позволяет получать и накапливать объективную информацию об износе элементов и расстройствах геометрических параметров пути и, что особенно важно, данных об остаточном ресурсе его работы. Поэтому не производятся количественная оценка и прогнозирование технического состояния пути.
В связи с отсутствием диагностической информации планы ремонта недостаточно надежны и традиционно носят формальный характер, ввиду чего более половины объектов, включенных в них, в ходе выполнения ремонта заменяются другими. Планы ремонта не носят комплексного характера, так как не включают планово-преду предительных работ (ППР) текущего содержания пути.
Указанные факторы исключают возможность формирования сбалансированного по видам и оптимизированного по ресурсам плана ремонтно-путевых работ, обеспечивающего готовность рельсовых путей в эксплуатации с минимальными затратами.
Низким уровнем характеризуется календарное планирование и управление организацией путевых работ. Результатами указанного являются: систематическое недовыполнение плановых объемов ремонта (капитального на 6-12 %, среднего на 16-22 %), увеличение сроков их выполнения, необходимость предоставления значительного числа дополнительных "окон" для производства работ, существенные потери времени путевой техники (до 40 %) и рабочих бригад (до 25 %). Низким является качество ремонта.
Анализ показывает, что магистральные железные дороги стран дальнего зарубежья (США, Германии, Японии и др.), а также России и Украины ведут активную работу по совершенствованию СТС железнодорожных путей с целью повышения её эффективности и сокращения средств, вкладываемых в путевое хозяйство. При этом приоритетным вопросом является повышение эффективности управления за счет широкого применения компьютерных технологий. Автоматизация в сфере управления ремонтом и содержанием железнодорожных путей реализуется здесь в виде функциональных подсистем, связанных общей концепцией обеспечения их технической готовности с минимальными затратами. Наиболее часто АСУ объединяют следующие подсистемы: мониторинга состояния и диагностики пути, прогнозирования и планирования путевых работ и управления организацией их выполнения.
Концепция совершенствования СТС железнодорожных путей, реализуемая на магистральных железных дорогах, хорошо согласуется с аналогичной проблемой промышленных железных дорог. Это дает основание считать, что ее принципиальные положения целесообразно использовать и при решении рассматриваемой нами проблемы с учетом специфических особенностей и условий эксплуатации железнодорожных путей предприятий.
Следовательно, для промышленного транспорта вопросы радикального совершенствования СТС железнодорожных путей и обеспечения их эксплуатационной готовности также связаны, в первую очередь, с созданием эффективно действующего звена управления.
Поставленная цель решается с позиций системного подхода из условий целевого функционирования. В основу решения технологической задачи принимается оптимизированная модель комплекса ремонтно-путевых работ, у которой критерием эффективности принимается минимум затрат на 1 км пути (г) при обеспечении его готовности (к..) и наличии ограничений по ресурсам.
Целевая функция модели принимает следующий вид
п
У/ ->тт (1)
при ограничениях:
а. <Р.< е.
Г,>0
" ^ • (2)
7=1
где С, - удельные затраты на выполнение ] -го вида путевых работ, грн/км;
V, - объем ^го вида путевых работ, км;
а, и В) - минимальный и максимальный пределы ¿-го параметра; Р - величина ¿-го параметра технического состояния пути;
х„ - удельный расход ¿-го вида ресурсов на выполнение 1 км ]-го вида путевых работ; у; - наличие ¿-го вида ресурсов.
~ коэффициент готовности, отражающий уровень, соответствующий содержанию пути в пределах технических нормативов. Постановка вопроса в таком аспекте вполне правомерна, ибо функционирование каждой подсистемы СТС железнодорожных путей направлено на достижение общей цели - выполнение комплексного плана ремонтно-путевых работ и обеспечение их готовности в установленные сроки с минимальными затратами. Поэтому затраты на функционирование всей СТС же-
лезнодорожных путей (Сстс) будут складываться из суммы затрат на функционирование каждой подсистемы (С,)
min Сстс = min С, (3)
Поскольку вопросы совершенствования С ТС железнодорожных путей, в первую очередь требуют повышения эффективности методов управления, радикальным решением рассматриваемой проблемы является создание автоматизированной системы управления техническим содержание пути (АСУ - путь) [3].
В соответствии с поставленной целью основными задачами СТС железнодорожных путей, которые трансформируются в её основные функции, являются.
- диагностический мониторинг с количественной оценкой и краткосрочным (на 2-3 года) про-
гнозом технического состояния железнодорожных путей;
- формирование базы данных о технических средствах путевого хозяйства, их техническом
состоянии и выполненных ремонтно-путевых работах;
- технико-экономическое (годовое) планирование комплекса путевых работ с оптимизацией
плана по ресурсам;
- оперативное (календарное) планирование комплекса путевых работ по срокам выполнения;
- оперативное управление (диспетчирование) организацией выполнения комплекса путевых
работ в реальном масштабе времени, при необходимости, с корректировкой графиков и перераспределением ресурсов.
Принципиальная функциональная схема СТС железнодорожных путей представлена на рисунке.
Применение компьютерных технологий в процессе управления СТС железнодорожных путей предусматривается на всех этапах её функционирования. Общий алгоритм включает следующие процедуры: диагностику пути (/)). технико-экономическое планирование комплекса ремонтно-путевых работ (Р), оперативное планирование и управление организацией их выполнения (Y )
...D (4)
Алгоритм выполнения расчетов при диагностировании пути и оценке его технического состояния характеризуется следующими операциями: .
где Хч - ввод результатов замеров j-ro параметра на i-м объекте; S„ - сравнение результатов замеров с нормативами; Q, - интегральная оценка технического состояния i-ro объекта;
D, - установление тенденций изменения оценки состояния i-ro объекта и построение прогнозной модели
Q0 - расчет обобщенных оценок технического состояния локальных участков и путевой схемы в целом.
Алгоритм расчетов на стадии формирования комплексного плана ремонтно-путевых работ и его оптимизации включает следующие процедуры:
(D. —>—> V; —> YV;^ —> Nr —> NT —> BM —» R0 -^(Pj , (5)
где R, - расчет сроков выхода элементов верхнего строения на i-м объекте;
V, - расчет объемов путевых работ по устранению неисправностей на i-м объекте; W, - установление вида ремонта или технического обслуживания на i-м объекте; Nr - расчет годовой потребности в материалах верхнего строения;
NT - расчет требуемого количества трудовых и технических ресурсов на выполнение
всего объема путевых работ; Вм - ввод значений поставок материалов и наличия всех видов ресурсов; R„ - расчет оптимального сочетания видов путевых работ при ограничениях по ресурсам (план работ в объемах); Pj - назначение вида путевых работ на i-м объекте (план работ в объектах).
Рис. - Принципиальная схема функционирования системы технического содержания железнодорожных путей предприятия.
На этапе оперативного планирования и управления алгоритм расчетов плановых сроков, моделирования работ и диспетчирования включает следующие операции
(Р; ТД -> Су -> (С, -> А,), -> Ку , (6)
где Т, - плановые сроки ремонта основных производственных агрегатов, обслуживаемых 1-м объектом путевой схемы;
Су - составление укрупненного сетевой модели с учетом требований основного производства и работы транспорта (календарный план);
С, - составление объектных (локальных) сетевых моделей производства работ на ¡-м объекте;
А; - диспетчирование хода выполнения работ на )-м объекте в реальном масштабе времени;
Ку - корректировка укрупненной сетевой модели.
Предварительные расчеты показывают, что экономический эффект от внедрений автоматизированной системы управления техническим содержанием пути составляет около 1,0 млн. грн. в год.
На основе предложенной концепции разработан проект АСУ - путевого хозяйства для металлургического комбината им. Ильича и осуществляется его поэтапное внедрение.
Выводы
1. В современных условиях, при существенных ограничениях средств на ремонт и со-
держание технических средств транспорта предприятий, обеспечение готовности железнодорожных путей требует значительного повышения эффективности звена управления техническим содержанием пути и широкого использования компьютерных технологий, то есть создания АСУ.
2. Готовность железнодорожных путей к выполнению производственных и транспортных функций с минимальными затратами может обеспечена только при условии формирования и практической реализации комплексного сбалансированного плана ремонтно-путевых работ в полной мере учитывающего фактическое состояние и остаточный ресурс работ.
3. Критерием эффективности автоматизированной системы управления техническим содержанием железнодорожных путей следует принимать минимум затрат на эксплуатацию 1 км пути при обеспечении его готовности на уровне технических требований и ограничений по ресурсам. Оптимизационные расчеты должны производиться на основе компьютерных технологий и предложенных алгоритмов.
Перечень ссылок
1. Парунакян В. Э. Повышение эффективности системы технического содержания железных дорог предприятий /'/Вестник Восточноукраинского государственного университета - 1999. -№2-С. 14-19.
2. Парунакян В. Э. Формирование системного подхода к проблеме обеспечения эксплуатационной готовности железнодорожных путей в производственно-транспортных комплексах предприятий. //Вестник ПГТУ: Сб. науч. тр. Вып. 1. - Мариуполь, 1995,- С. 230-235.
3. Парунакян В. Э. К обоснованию функциональной структуры АСУ путевым хозяйством железнодорожного транспорта предприятий. Развитие и совершенствование транспорта горных предприятий: Сб. науч. тр.// Карагандинский политехи, институт,- Караганда, 1991,- С. 27-34.
Парунакян Владимир Эмильевич. Кандидат технических наук, профессор, окончил Харьковский горный институт в 1952 году. Основные направления научных исследований - совершенствование системы и снижение затрат на эксплуатацию и ремонт технических средств промышленного железнодорожного транспорта.
