CC BY
35
УДК 629.43.004.67
Н. Ф. ЗЕНЬЧУК (БелГУТ, Гомель, Республика Беларусь)
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ НОРМАТИВОВ ДЛЯ ПЛАНИРОВАНИЯ РЕМОНТОВ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА И ПУТИ
Осшльки знос рухомого складу i коли, зв'язаний з рухом потяга по дшьнищ, ввдбуваеться шд час подо-лання опору руху потяга, е доцiльним вести облiк у базi даних зроблено! мехашчно! роботи сил протидп руху по кожному локомотиву, вагону та д№нищ коли, i в залежностi вiд кiлькостi ще! роботи виконувати !х ремонт i замiну.
Поскольку износ подвижного состава и пути, связанный с передвижением поезда по участку, происходит в процессе преодоления сопротивления движению поезда, представляется целесообразным вести учёт в базе данных выполненной механической работы сил сопротивления движению по каждому локомотиву, вагону и участку пути, и в зависимости от количества этой работы производить их ремонты и замену.
As far as wear of the rolling stock and the track related to movement of a train on a section occurs during overcoming the resistance to movement of a train, it looks expedient to conduct the account in a database of performed mechanical work of forces of resistance to movement on each locomotive, car and track section, and depending on amount of this work to make their repairs and replacement.
Введение
Физический износ подвижного состава и пути, связанный с передвижением поезда по участку, происходит в процессе преодоления сопротивления движению поезда. Поэтому степень физического износа и расходы по восстановлению работоспособности пути и подвижного состава напрямую зависят от механической работы сил сопротивления движению, под которой понимается произведение силы сопротивления движению на расстояние передвижения поезда. Сила сопротивления движению определяется в соответствии с Правилами тяговых расчётов [11] и количественно зависит от скорости движения, массы подвижного состава и груза, типа подвижного состава и пути и других параметров.
На связь механической работы сил сопротивления с износом подвижного состава и пути, а также с другими видами эксплуатационных расходов указывают многие исследователи. Ещё в начале 20 века Б. Д. Воскресенский [3, 4], А. Л. Васютынский [1, 2] и позже проф. Ю. В. Ломоносов [6] связывали затраты на ремонт пути и подвижного состава не с пробегом, а с механической работой тяги.
Затем эта взаимосвязь получила признание и конкретное выражение благодаря работам проф. М. М. Протодьяконова [12], проф. А. Е. Гибшмана [5], проф. Г. И Черномордика [13-15], которыми были разработаны нормативы затрат, связанных с механической работой тяги и преодоления сил сопротивления движе-
нию поезда, для условий проектирования железных дорог (в основном при сравнении вариантов трассы). Для условий эксплуатации существующих линий данная взаимосвязь впервые была применена в исследованиях проф. Черномордика Г. И. [13-15]. Существенная работа по нормированию затрат, связанных с механической работой тяги и сил сопротивления движению была выполнена в Ги-протранстэи МПС СССР [10]. Ценные научные и проектные разработки в этом направлении выполнены, в частности, инженерами П. А. Луговым и Л. Г. Цыпиным [7, 8].
В дальнейшем взаимосвязь между механической работой и расходами на ремонты использовалась К. К. Тихоновым, Н. Д. Мальке-вичем, Н. Ф. Зеньчуком и другими исследователями для определения расходов, зависящих от скорости движения поезда при поиске оптимальных скоростей и режимов движения поездов, а также в других оптимизационных задачах.
Тем не менее, в настоящее время подвижной состав и путь подвергаются ремонту не с учетом выполненной ими механической работы, от которой зависит их износ, а с учетом факторов, с которыми физический износ имеет лишь косвенную связь, но которые можно измерить и подсчитать в реальных условиях эксплуатации.
Все виды ремонтов локомотивов, включая капитальный, осуществляются в зависимости от пробега (от выполненных локомотиво-километров). При этом не учитывается, что из-
нос локомотива значительно зависит от массы и скорости движения поездов.
Вагон направляется в ремонт с учётом пробега и времени работы, как только он выполнил хотя бы один из нормативов - либо по пробегу (по вагоно-километрам), либо по времени работы (по вагоно-часам). При этом не учитывается, что износ вагонов значительно зависит ещё и от степени их загрузки, а так же от скорости их движения. Например, одно и то же количество вагоно-километров вагон может проехать порожним или гружёным по максимуму, со скоростью 40 или 60 км/ч, и соответственно различным будет фактический износ вагона.
До недавних пор не было возможности учитывать и хранить в базе данных вагоно-километры по каждому вагону. Поэтому вагоны отправлялись в капитальный ремонт по прошествии определённого периода времени, хотя такой учёт менее адекватен, чем по ваго-но-километрам.
Износ пути ставится в зависимость от грузонапряжённости железнодорожной линии. Ремонты пути осуществляются в зависимости от выполненных объёмов тонно-километровой работы брутто, включая и массу локомотивов. Здесь не учитывается, что износ пути в большой степени зависит от скорости движения поездов.
Таким образом, в отличие от измерителя «механическая работа сил сопротивления движению», количественное выражение измерителей, применяемых в настоящее время, не связано со скоростью движения и мало связано (ло-комотиво-км) или вовсе не связано (вагоно-км, вагоно-часы) с весом поездов.
Такой подход к планированию ремонтов подвижного состава и пути сложился исторически, поскольку раньше не было отчётности, позволяющей с достаточной степенью точности определить механическую работу, и не было возможности выполнять требуемые вычисления в достаточном объёме. Поэтому расчёты механической работы носили приближённый характер. Данные не накапливались, и, следовательно, невозможно было использовать измеритель механической работы для отправки подвижного состава и пути в ремонт.
В настоящее время не только появляется (в связи с развитием информационных техно -логий) возможность применения измерителя «механическая работа», но и возрастает его актуальность, поскольку на Белорусской железной дороге имеются участки со скоростным движением поездов, пропускаются поезда раз-
личной массы и длины, что снижает адекватность существующей системы планирования ремонтов подвижного состава и пути.
1. Механическая работа сил сопротивления как универсальный измеритель
Степень физического износа пути и подвижного состава и, соответственно, расходы по восстановлению их работоспособности, а также по смазке, несколько снижающей износ трущихся деталей, напрямую зависят от механической работы сил сопротивления движению, под которой понимается произведение силы сопротивления движению на расстояние передвижения поезда. Сила сопротивления движению может измеряться в Ньютонах (Н), а расстояние перемещения - в метрах (м), соответственно механическая работа сил сопротивления может измеряться в джоулях (Дж) (1 Дж = 1 Н • 1 м).
В современных условиях в связи с развитием информационных технологий появляется возможность учитывать в базе данных величину универсального измерителя - механической работы сил сопротивления, выполненной каждым локомотивом, вагоном и участком пути.
Каждый конкретный тип локомотива, вагона или пути имеет свой предельный ресурс по механической работе, т.е. может выполнить определённую величину механической работы сил сопротивления движению, после чего требуется его ремонт или замена.
Таким образом, вместо срока службы и амортизационных отчислений по вагонам, локомотивам и пути можно учитывать выполненную ими величину механической работы, определять пропорционально ей расходы по износу (амортизационные отчисления) и отражать всё это в эксплуатационных расходах.
В соответствии с величиной выполненной механической работы можно производить различные виды ремонтов подвижного состава и пути, и их замену после полного физического износа, а также прогнозировать величину расходов на эти ремонты.
Такой подход позволит более точно учитывать степень износа подвижного состава и пути, более своевременно осуществлять их ремонт и более реально учитывать расходы на плановые виды ремонтов.
2. Организация учёта в базе данных выполненной механической работы
В настоящее время учёт выполненных ваго-но-километров для осуществления всех видов
ремонтов производится путём обработки в дорожном вычислительном центре данных из натурных листов, вводимых в компьютер на станциях. На основании данных о номере вагона, его массе брутто и пройденном расстоянии между станцией отправления и станцией прибытия для каждого конкретного вагона рассчитывается и накапливается в базе данных величина выполненных вагоно-километров.
Можно усовершенствовать действующую систему следующим образом. Для расчёта величины механической работы сил сопротивления, выполненной каждым конкретным вагоном, локомотивом и участком пути, необходимо иметь данные о станции отправления, станции прибытия, массе нетто груза в каждом вагоне, которые берутся из натурного листа. Кроме того, необходимо знать номер локомотива, серию локомотива, время отправления поезда, время прибытия поезда, время на стоянках в пути, которые берутся из маршрутного листа. Следует отметить, что перечисленные данные уже в настоящее время заносятся в компьютеры и передаются в дорожный вычислительный центр, т. е. внедрение предлагаемой системы учёта выполненной механической работы не приведёт к возникновению дополнительных трудозатрат по сбору и обработке данных.
На основании поступающих в дорожный вычислительный центр данных компьютерная программа может рассчитать величину механической работы сил сопротивления по упрощенной формуле, либо выполнив более сложные тяговые расчёты. Например, формула для расчёта механической работы сил сопротивления движению, выполненной локомотивом в составе поезда, выглядит следующим образом:
М л = 5 (Рл< (V) + ОТЧ V) + еТЧор V)), (1)
где Мл - механическая работы сил сопротивления движению, выполненная локомотивом, Дж; 5 - расстояние, пройденное поездом, м (компьютер определяет расстояние по станции отправления и станции прибытия поезда); ^ -техническая скорость движения поезда, м/с (компьютер определяет среднюю скорость по пройденному расстоянию и затраченному на это времени); Рл - масса локомотива, кг (масса локомотива определяется исходя из его технических характеристик); ю^ V) - основное удельное сопротивление движению локомотива, Н/кг; Ор - масса гружёных вагонов в составе
поезда, кг; ю^ V) - основное удельное сопротивление движению груженого вагона, Н/кг; Йор - масса порожних вагонов в составе поезда, кг; юпор V)- основное удельное сопротивление движению порожнего вагона, Н/кг.
Формулы для определения ю^ V), ю^ V),
ю^ (V), представляющие собой подобранные
эмпирическим путём квадратичные зависимости сопротивления от скорости имеются в Правилах тяговых расчётов [11].
Формула для расчёта механической работы сил сопротивления движению, выполненной гружёным вагоном, выглядит следующим образом:
Мв = 5 ОХр (V), (2)
где Мв - механическая работы сил сопротивления движению, выполненная вагоном, Дж;
- масса гружёного вагона, кг.
Механическая работа сил сопротивления, выполненная участком пути, складывается из величин механической работы, выполненной прошедшими по нему поездами.
Таким образом, на основании данных, полученных из натурных и маршрутных листов, и данных о технических характеристиках, компьютер может рассчитывать величину механической работы сил сопротивления, которая пришлась за поездку на локомотив, на каждый вагон, идущий в составе поезда, и на путь.
При расчёте механической работы сил сопротивления, совершаемой вагонами, могут иметь место неточности, связанные с неточными сведениями о массе нетто груза в вагоне. Кроме того, износ вагонов будет несколько различаться в зависимости от их местоположения в составе поезда, поскольку на раме вагона, находящегося в голове поезда «висят» вагоны, находящиеся в хвосте поезда, соответственно, чем ближе вагон к голове поезда, тем больше будет его износ. Следует также отметить, что вагоны теряют работоспособность не только в процессе движения по участку. Значительное количество повреждений вагоны получают в процессе погрузки и выгрузки, что не учитывается в измерителе «механическая работа».
3. Особенности учёта выполненной механической работы сил сопротивления движению на станциях
Сложно непосредственно учесть и подсчитать механическую работу сил сопротивления
движению, совершаемую на станциях маневровыми локомотивами, вагонами и станционными путями. Однако, поскольку известна взаимосвязь между расходом топлива и выполненной механической работой локомотива, то по данным о топливе, израсходованным каждым маневровым локомотивом, можно рассчитать и учесть выполненную им механическую работу, от которой зависит его износ. Механическая работа сил сопротивления, выполненная станционными путями, примерно равна механической работе маневровых локомотивов. Механическая работа сил сопротивления, выполняемая вагонами в пределах станции, может быть примерно определена исходя из технологического процесса станции.
4. Расчёт ресурса подвижного состава и пути по механической работе сил сопротивления движению
Для применения на практике предлагаемой системы планирования ремонтов необходимо определить нормативы механической работы, в соответствии с которыми вагоны, локомотивы и участки пути подлежат очередному плановому ремонту или замене.
Такие нормативы могут быть выработаны в процессе эксплуатации за продолжительный период времени исходя из фактических данных о количестве выполненной механической работы и степени физического износа единиц подвижного состава и пути. Данные о выполненной механической работе по каждой единице подвижного состава и пути нужно накапливать в базе данных, а степень износа единицы подвижного состава в целом и отдельных её частей удобно исследовать во время плановых ремонтов.
Поскольку на первоначальном этапе внедрения требуемые фактические данные отсутствуют, то нормативы механической работы можно определить расчетным путём исходя из применяемых в настоящее время нормативов межремонтного пробега локомотивов и вагонов и норматива тонно-километров брутто для пути. Для этого нужно рассчитать исходя из существующих на дороге условий эксплуатации, сколько джоулей механической работы сил сопротивления приходится на 1 локомотиво-километр, на 1 вагоно-километр и на 1 тонно-километр брутто, и затем перевести нормативы межремонтного пробега вагонов, локомотивов и норматив тонно-километров брутто для пути в джоули.
В дальнейшем, по мере накопления фактических данных, эти нормативы будут уточняться и корректироваться.
Количество джоулей, приходящихся на 1 вагоно-км в конкретных условиях эксплуатации, можно определить из соотношения:
1 вагоно-км = 1000
Огр ю" (V )а +
¿^ваг гр V т / го
ваг гр
порю" (V )а
ваг пор V т' п
Дж, (3)
где 1000 - количество метров в 1 километре; Оваг - масса гружёного вагона, кг; vт - техническая скорость движения вагона, м/с; (V) - основное удельное сопротивление
движению груженого вагона, Н/кг; аго - отношение гружёного пробега вагона к общему; Опг - масса порожнего вагона, кг; ю|'ор V)-
основное удельное сопротивление движению порожнего вагона, Н/кг; апо - отношение порожнего пробега вагона к общему;
Количество джоулей, приходящееся на 1 локомотиво-км в конкретных условиях эксплуатации, можно определить из соотношения:
1 лок-км = 1000
Р юл V) +
+е>; V)+
Л
+a"орю" ор ст)
(1 -V л )
+Рдюх V )ул
Дж,
(4)
где Рл - масса локомотива, кг; ю^ V) - основное удельное сопротивление движению локомотива в составе поезда, Н/кг; Ор - масса гружёных вагонов в составе поезда, кг; О™13 -масса порожних вагонов в составе поезда, кг; Vл - коэффициент вспомогательного пробега
локомотива; ю^ V) - основное удельное сопротивление движению локомотива при одиночном (без вагонов) следовании, Н/кг;
Количество джоулей, приходящихся на 1 тонно-км брутто вагонов в конкретных условиях эксплуатации, можно определить из соотношения:
1 т-км = 1000
ю; V)+ОГ юп 0р V)
Оп
Дж, (5)
где Оп - масса вагонов в составе поезда, кг.
Заключение
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
В настоящее время вагоны и локомотивы направляются в ремонты в зависимости от пробега, а ремонт участков пути производится в зависимости от провезенных по ним тонн брутто. При этом не учитывается, что на износ также значительно влияют скорости движения и степень загрузки подвижного состава.
Износ подвижного состава и пути, связанный с передвижением поезда по участку, происходит в процессе преодоления сопротивления движению поезда. Поэтому степень физического износа пути и подвижного состава и, соответственно, расходы по восстановлению их работоспособности напрямую зависят от механической работы сил сопротивления движению, под которой понимается произведение силы сопротивления движению на расстояние передвижения поезда.
В связи с развитием информационных технологий представляется целесообразным вести учёт в базе данных выполненной механической работы сил сопротивления движению по каждому локомотиву, вагону и участку пути, и в зависимости от количества этой работы производить их ремонты и замену. Величина выполненной механической работы количественно учитывает и пробег, и массу, и скорость движения, и тип подвижного состава и пути.
Исходные данные, необходимые для расчета величины выполненной механической работы по каждой поездке, уже в настоящее время заносятся в компьютеры из натурных и маршрутных листов и передаются в дорожный вычислительный центр. Поэтому внедрение предлагаемой системы учёта выполненной механической работы не приведёт к возникновению дополнительных трудозатрат по сбору и обработке данных.
Предлагаемая система нормативов позволит более точно учитывать степень износа подвижного состава и пути, более своевременно осуществлять их ремонт и более реально учитывать расходы на плановые виды ремонтов.
1. Васютынский А. Л. Годовые расходы и эксплуатационная длина русских железных дорог // Инженер, 1905. - № 3-4.
2. Васютынский А. Л. Железные дороги. - Варшава, 1905.
3. Воскресенский Б. Д. Основные начала механики железнодорожного транспорта // Бюл. № 9. -М.: Экспериментальный институт путей сообщения, 1919.
4. Воскресенский Б. Д. Теория работы железнодорожных поездов. - Екатеринослав, 1903.
5. Гибшман А. Е. Эксплуатационно-экономические обоснования выбора параметров перспективных паровозов / В кн. «Вопросы экономики железнодорожного транспорта»: Сб. статей. -М.: Трансжелдориздат, 1948.
6. Ломоносов Ю. В. Научные основы эксплуатации железных дорог, изд. 4-е (рус.). - Берлин, 1922.
7. Луговой П. А. Технико-экономические расчёты при реконструкции железных дорог / П. А. Луговой, Л. Г. Цыпин. - М.: Трансжелдориздат, 1963.
8. Луговой П. А. Основы технико-экономических расчётов на железнодорожном транспорте / П. А. Луговой, Л. Г. Цыпин, Р. А. Ауку-ционек. - М.: Транспорт, 1973. - 232 с.
9. Михальцев Е. В. Себестоимость железнодорожных перевозок. - М.: Трансжелдориздат, 1957.
10. Нормы эксплуатационных расходов для технико-экономических расчетов / Гипротранстэи МПС. - М.: Стеклограф, 1961.
11. Правила тяговых расчётов для поездной работы. -М.: Транспорт, 1985. - 287 с.
12. Протодьяконов М. М. Изыскание и проектирование железных дорог. - М.: Трансжелдориздат, 1934.
13. Черномордик Г. И. и др. Материалы по сравнительному анализу методов овладения грузооборотом. - М.: Трансжелдориздат, 1935.
14. Черномордик Г. И. Некоторые основы проектирования железных дорог. - Дис. ... д-ра техн. наук. - Всесоюз. библ. им. В. И. Ленина, Фундаментальная науч. библ. МИИТа. - М., 1945.
15. Черномордик Г. И. Технико-экономические обоснования норм проектирования новых железных дорог. - М.: Трансжелдориздат, 1948.
Поступила в редколлегию 24.04.2008.
