CC BY
46
г—> f—>
а б
Рисунок 5 - Коэффициенты звукопоглощения материала НО-Л-1А (522 г/м2) при наличии за ним воздушной полости высотой h = 40 мм (фольга направлена к падающей звуковой волне): а - диапазон частот 0,1 - 0,8 кГц; б - диапазон частот 0,8 - 6 кГц
По результатам данных исследований можно сделать вывод о том, что звукопоглощающие свойства дублированных материалов НО-Л-1А (Б) в значительной степени превосходят применяемые в настоящее время материалы из арамидных волокон.
Использование НО-Л-1А в конструкции воздуховодов пассажирских вагонов локомотивной тяги позволяет значительно снизить уровень шума в помещениях и повысить экологические характеристики вагонов.
Список литературы
1 СП 2.5.1198-03. Санитарные правила по организации пассажирских перевозок на железнодорожном транспорте [Текст]. - М., 2003. - 60 с.
2 Пат. 83525 Российская Федерация, E 04 B 1/74. Защитный трудногорючий экран [Текст] / Сачков О. В., Юдаева О. С.; заявитель и патентообладатель О. В. Сачков, О. С. Юдаева. - 2008151623/22; заявл. 26.12.2008; опубл. 10.06.2009.
References
1 Sanitarnye pravila po organizatsii passazhirskikh perevozok na zheleznodorozhnom transporte, SP 2.5.1198-03 (Health regulations on the organization of passenger traffic on railway transport). Moscow, 2003. - 60 p.
2 Sachkov O. V., Iudaeva O. S. Patent RU 83525, 10.06.2009.
УДК 629.4.027.52: 510.662: 510.56
И. И. Галиев, О. В. Гателюк, Д. Ю. Лукс
ВНЕДРЕНИЕ КОЛЕС ПОВЫШЕННОЙ ТВЕРДОСТИ - ОДИН ИЗ ИННОВАЦИОННЫХ ПУТЕЙ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ГРУЗОВЫХ ВАГОНОВ В ЭКСПЛУАТАЦИИ
Выполнен анализ развития колес повышенной твердости на примере определенных заводов-изготовителей, а также изменения нормативно-технической документации на изготовление (ГОСТ). Осуществлен математический анализ сравнения эксплуатации колесных пар обычной твердости с колесными парами повышенной твердости на основе поступления грузовых вагонов от момента производства до внепланового текущего ремонта. Для сравнения применялись методы Крамера - Уэлча и функция Лапласа. Произведена оценка среднего пробега вагонов на различных типах колесных пар грузовых вагонов и технологии производства. Сформулированы основные преимущества колесных пар повышенной твердости.
Увеличение количества современных моделей грузовых вагонов, применение новых материалов, деталей и узлов с улучшенными техническими характеристиками способствуют насыщению парка продукцией нового поколения, которая по технико-экономическим критериям превосходит предшествующие модели вагонов.
Основными целями внедрения новых вагонов являются следующие:
- удешевление тарифа на перевозку и ускорение доставки грузов,
- сокращение оборота вагонов в пути следования,
- повышение эффективности использования вагонного парка.
Одним из наиболее значимых факторов достижения указанных выше целей является внедрение колес с повышенной твердостью металла.
Актуальность работ по освоению цельнокатаных колес повышенной твердости обострилась в связи с резким ростом повреждаемости колес в эксплуатации, снижением их износостойкости и срока службы в 90-х гг. и в последующие годы (рисунок 1).
А
141000
101000
41000
1000
2007 2008 2009 2010 2011
Год ->
2012
2013
81000
61000
4
21000
Рисунок 1 - Динамика отцепок неисправных грузовых вагонов за период 2007 - 2013 гг. по неисправности колесных пар: 1 - тонкий гребень; 2 - остроконечный накат; 3 - выщербины; 4 - ползун, навар; 5 - неравномерный прокат
Основным требованием при создании колес повышенной твердости является получение по всей глубине обода твердости на уровне НВ 320-360 при сохранении запаса вязкости и пластичности колесной стали.
В 1998 - 1999 гг. проведены эксплуатационные испытания цельнокатаных колес повышенной твердости на Восточно-Сибирской железной дороге. За этот период повреждений обода выщербинами браковочной величины не было.
Создание нового вида продукции потребовало глубокой модернизации существующего колесопрокатного производства, включающей в себя улучшение металлографического качества стали, совершенствование термической обработки, ужесточение правил приемки и методов контроля.
На ОАО «Выксунский металлургический завод» (далее - ОАО «ВМЗ») проведена коренная модернизация производства, опробованы различные технологические схемы, внедрены новые методики неразрушающего контроля и приемки.
На основе этого комплекса работ в 2003 г. разработаны технические условия ТУ 0943157-01124328-2003. Цельнокатаные колеса повышенного качества и твердости.
В 2004 г. ОАО «ВМЗ» завершил освоение современной технологии выплавки стали с использованием установки «печь-ковш-вакууматор», что позволило приступить к массовому выпуску продукции. С этого года начат массовый выпуск колес с повышенной твердостью обода НВ 320-360 на глубине 30 мм от поверхности катания.
В 2003 г. ОАО «Российские железные дороги» (далее - ОАО «РЖД») с ЗАО «Объединенная металлургическая компания» (далее - ЗАО «ОМК»), в состав которой входит ОАО «ВМЗ», подписан долгосрочный контракт на поставку до 2010 г. 4,8 млн колес, в том числе новых колес с повышенной твердостью обода, разработанных совместно специалистами ОАО «ВМЗ» и ОАО «РЖД».
В 2010 г. между ОАО «РЖД» и ОАО «ВМЗ» были подписаны «Программа повышения качества и разработки новых видов продукции ОАО «ВМЗ» на 2010 - 2015 гг.» и «Соглашение о стратегическом партнерстве между ОАО «РЖД» и ОАО «ВМЗ» в области качества». Целью Соглашения является постоянное улучшение качества продукции, достижение высокой надежности, снижение удельных показателей стоимости жизненного цикла поставляемой продукции.
В настоящее время выпуск колес повышенной твердости освоили ОАО «Нижнеднепровский трубопрокатный завод» (далее - ОАО «НТЗ») с 2006 г. и ОАО «Нижне-Тагильский металлургический комбинат» (далее - ОАО «НТМК») с 2009 г.
Итогом работ по внедрению колес повышенной твердости стала разработка нескольких технических условий на их изготовление: ТУ 0943-157-01124328-2003. Цельнокатаные колеса повышенного качества и твердости - ОАО «ВМЗ», ТУ 35.2-23365425-607:2006. Колеса цельнокатаные с повышенной твердостью обода для грузовых вагонов - ОАО «НТЗ» и ТУ 0943-209-01124323-2005. - Колеса цельнокатаные повышенной твердости. Опытная партия -ОАО «НТМК».
С 2012 г. вступили в действие новые ГОСТы 10791-2011 взамен ГОСТ 9036-88 и ГОСТ 10791-2004. В новые ГОСТы вошли требования к конструкции колес с криволинейной формой диска, а также требования к изготовлению колес повышенных качества и твердости.
По итогам проведенных работ сформировалось несколько приоритетных направлений в области технологии изготовления цельнокатаных колес:
создание колес из стали новых марок с повышенной стойкостью к повреждениям тормозного происхождения;
разработка высокопрочных колес для грузовых вагонов нового поколения с нагрузками от колесной пары на рельсы до 30 тс;
создание колес для высокоскоростного подвижного состава.
Авторами был проведен выборочный статистический анализ поступления грузовых вагонов в текущий отцепочный ремонт в период от изготовления до первого деповского ремонта. Для этого случайным образом были взяты две выборки из статистических данных ОАО «РЖД» по неисправности колесных пар. Из данных за 2005 г. было выбрано 264 случая, а за 2013 г. - 275 случаев, и для них вычислили основные параметры. Средний пробег вагонов выборки за 2005 г. составлял 63591 км, а за 2013 г. - 77263 км. Для выборки 2005 г. среднее квадратическое отклонение составило 30493 км, а для выборки 2013 г. - 38173 км. Проверка статистической гипотезы о нормальном распределении генеральной совокупности с помощью критерия Пирсона X на уровне значимости 0,05 показала, что если для выборки 2005 г. оно близко к нормальному (Хнабл = 1 2 , 7 6, а Хкрт = 1 4, 0 7 ), то для выборки 2013 г. она отвергается (/набл = 50, 2 , Хкри т = 1 4, 0 7 ). Последний результат показывает, что выборка 2013 года неоднородна, что объясняется наличием в ней как обычных колес, так и колес повышенной твердости. На рисунке 2 приведено сравнение эмпирических частот пробегов до обточки с нормальным распределением для выборки 2013 г. Было проведено сравнение эмпирических частот для всех значений пробегов до обточки 2005 и 2012 гг. (рисунок 3).
На основании этих данных можно проверить нулевую статистическую гипотезу о равенстве средних значений двух данных выборок. Если эта гипотеза будет отвергнута, то,
учитывая, что среднее значение пробега до неисправности колесных пар для выборки 2013 г. больше, можно сделать однозначный вывод о реальной пользе колесных пар повышенной твердости в эксплуатации.
70
60
ч
о
50
IА
ю <о 01 (О
т >
е; и О е; и
Т
40
30
20
10
М1
/ *
1 > ✓
/ / \
у > Г »4 ч
у / у ** \ \ Л
—1 1 V у! <
/ А Г у у А ч
т / \
t / / -V V - >
1 * / \ ч
ч А / ч ч
N у. / ч /
* N ч / /
\ ч ь.
ж. 4 ч. > / к.
<
20000
40000
60000
80000
120000 140000 160000 180000
100000 ->
Пробеги до обточки
Рисунок 2 - Распределение пробегов до обточки в 2005 и 2013 гг. (значение пробегов до обточки 2013 г. - 1; нормальное распределение - 2; значения пробегов до обточки 2005 г. - 3)
Поскольку, как показано выше, одна из генеральных совокупностей не подчиняется нормальному распределению, то для проверки нулевой статистической гипотезы о равенстве средних значений двух данных выборок воспользуемся критерием Крамера - Уэлча. При использовании этого критерия не предполагается, что генеральная совокупность имеет нормальное распределение [1].
0,3
20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000 160000 180000 200000
Пробеги до обточки
Рисунок 3 - Распределение пробегов до обточки в 2005 и 2012 гг. (наблюдаемые частоты в 2005 г. - 1;
в 2013 г. - 2)
0
0
Данный критерий основан на статистических материалах и представляется в виде:
-/гпп (х - у)
Тг *
I
набл
ПБх Л-тву
где х и у - выборочные средние; 5хи - выборочные средние квадратические отклонения; а и - объемы соответствующих выборок. Задав уровень значимости а, сравниваем модуль найденного значения статистики | Гдаб л | с критической точкой , которую находим из соотношения:
Ф ( Гк*Р)=
(2)
(■2
1 X
где Ф (х) = t - функция Лапласа.
Если | | , то нет оснований отвергнуть гипотезу о равенстве математических ожиданий, в противном случае | | , нулевая гипотеза отвергается. В нашем случае а при уровне значимости получаем , т. е. | | , поэто-
му нулевая гипотеза отвергается и можно сделать вывод о том, что средние значения выборок различаются значимо.
Результаты эксплуатации на сети железных дорог колес повышенной твердости подтверждают их преимущество перед стандартными колесами. Сравнение числа отцепок вагонов, приведенных к одной тысяче вагонов, поступивших за один и тот же период в текущий отцепочный ремонт по неисправностям колесных пар на стандартных колесах и колесах повышенной твердости, свидетельствует о том, что стойкость к износу поверхности катания колеса повышенной твердости, гребня и к дефектам тормозного происхождения (ползунам и наварам) более чем в два раза выше в сравнении со стандартными колесами (рисунок 4). Таким образом, создана новая технологическая цепочка в процессе производства новых колес (рисунок 5).
Рисунок 4 - Изменение параметров цельнокатаного колеса в эксплуатации
По результатам проведенных исследований и анализа эксплуатации колес повышенных качества и твердости на сети железных дорог установлены
повышенные прочностные свойства обода (ов = 104 - 120 кгс/мм, НВ 320 - 360 в сочетании с достаточной пластичностью и вязкостью, полученные за счет повышения содержания углерода, микролегирования и применения новых режимов термической обработки);
высокая металлургическая чистота стали по газонасыщенности и содержанию неметаллических включений за счет оптимизации технологий выплавки и внедрения внепечной обработки;
более жесткие требования приемочного контроля;
увеличение срока службы (с 5 - 7 до 10 - 12 лет) цельнокатаных колес более чем в 1,5 раза в сравнении с колесами по ГОСТ 10791-2004. Средний пробег колесной пары с колесами повышенной твердости до первой обточки по данным главного вычислительного центра ОАО «РЖД» составляет 279,7 тыс. км (стандартные колеса - 106,3 тыс. км); повышение износостойкости гребня колеса более чем в три раза.
Рисунок 5 - Технологическая схема производства колес (на примере ОАО «Выксунский металлургический завод»)
Повышение твердости поверхности катания вагонных колес гарантирует достижение представленных результатов. Вместе с тем, нарушение оптимального соотношения твердос-тей контактирующих поверхностей (колеса и рельса) неукоснительно приведет в данном случае к повышению износа поверхностей рельсов. Этот факт требует проведения экономических расчетов целесообразности принятия окончательного решения по широкому распространению такого подхода.
Список литературы
1. Орлов, А. И. Эконометрика: Учебное пособие [Текст] / А. И. Орлов - М.: Экзамен, 2002. - 576 с.
2. Гмурман, В. Е. Руководство к решению задач по теории вероятностей и математической статистике: Учебное пособие [Текст] / В. Е. Гмурман - М.: Высшее образование, 2008. -404 с.
№ 2(18) ЛЛИ Л ИЗВЕСТИЯ Транссиба 105
=2014 ■
3. Кобзарь, А. И. Прикладная математическая статистика. Для инженеров и научных работников [Текст] / А. И. Кобзарь - М.: Физматлит, 2006. - 816 с.
References
1. Orlov A. I. Jekonometrika: Uchebnoe posobie dlja vuzov (Econometrics: A manual for schools). Moscow: Jekzamen, 2002, 576 p.
2. Gmurman V. E. Rukovodstvo k resheniju zadach po teorii verojatnostej i matematicheskoj statistike: Ucheb.posobie (Guide to solving problems in the theory of probability and mathematical statistics: Textbook). M.: Vysshee obrazovanie, 2008, 404 p.
3. Kobzar' A. I. Prikladnaja matematicheskaja statistika. Dlja inzhenerov i nauchnyh rabotnikov (Applied Mathematical Statistics. For engineers and scientists). M.: Fizmatlit, 2006, 816 p.
УДК 621.311.001.57
А. А. Комяков, М. М. Никифоров, В. В. Эрбес
О ПОДХОДАХ К ОЦЕНКЕ ФАКТИЧЕСКОЙ ЭКОНОМИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ,
ДОСТИГАЕМОЙ ПРИ РЕАЛИЗАЦИИ ЭНЕРГОСЕРВИСНЫХ ДОГОВОРОВ
В работе предложен подход к оценке фактической экономии энергетических ресурсов, достигаемой при реализации энергосервисных договоров, основанный на разработке математической модели электропотребления, учитывающей влияние производственных и климатических факторов. Рассмотрен пример расчета фактической эффективности внедрения энергосберегающего устройства на Свердловской железной дороге.
В соответствии с действующим Федеральным законом РФ от 23.11.2009 № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» одним из путей снижения энергоемкости производственного процесса является заключение энергосервисных договоров (контрактов). На железнодорожном транспорте определен и внедряется перечень направлений реализации требований данного Закона, таких как учет используемых энергетических ресурсов; соблюдение требований к энергетической эффективности зданий, строений, сооружений; проведение обязательного энергетического обследования; внедрение системы контроля отнесения расхода энергоресурсов по видам деятельности и статьям затрат [1]. Однако энергосервисные контракты в ОАО «Российские железные дороги» до настоящего времени широкого распространения не получили. Одной из основных причин этого является сложность при проведении оценки фактически получаемого ОАО «Российские железные дороги» эффекта от внедрения энергосберегающих технологий при реализации энергосервисных контрактов.
Энергосервисный контракт, или перфоманс-контракт, - это особая форма договора, которая дает возможность заказчику внедрить на своем объекте энергосберегающие технологии, не расходуя предварительно свой капитал, а оплачивая его периодически по частям за счет экономии на энергоресурсах, возникающей после внедрения данных технологий [2, 3].
В зависимости от источника финансирования и способа определения стоимости договора различают несколько видов энергосервисных контрактов. В РФ одним из наиболее перспективных является договор на комплекс энергосервисных услуг с разделением экономии. В рамках этих договоров финансирование энергосберегающих мероприятий осуществляется за счет энергосервисных компаний. При этом в контракте указывается, в каких долях делятся сэкономленные средства между заказчиком и энергосервисной компанией в соответствующий период времени. В основном такие контракты заключаются на срок не более 10 лет.
Цель такого контракта состоит в том, чтобы энергосервисная компания компенсировала все свои затраты и получила необходимую прибыль в течение срока реализации этого проек-
