Надежность локомотива как основная составляющая качества: показатели и свойства

Качество локомотивов как изделий промышленного назначения оценивается по совокупности технических показателей и характеристик, включающих мощность, скорость движения, силу тяги и другие параметры, фиксируемые в технических условиях и конструкторской документации. Однако наличие высоких номинальных характеристик само по себе не позволяет сделать окончательный вывод о качестве тягового подвижного состава. При комплексной оценке качества принципиальное значение приобретает не только уровень начальных технических параметров, но и фактическая способность локомотива безотказно функционировать в течение длительного времени, сохраняя свои первоначальные номинальные характеристики в заданных эксплуатационных режимах.

Надежность локомотивов представляет собой фундаментальное свойство сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания и хранения. Физический смысл надежности заключается в способности локомотива удерживать эксплуатационные характеристики на протяжении всего жизненного цикла. Чем продолжительнее локомотив сохраняет исправность и работоспособность, тем выше его надежность и, соответственно, качество, при этом все составляющие качества находятся в тесной взаимосвязи.

Важно понимать, что высокая надежность сама по себе еще не гарантирует высокое качество локомотива — оборудование может быть исключительно надежным, но обладать низкими техническими характеристиками. В то же время высокие начальные параметры ненадежных в работе локомотивов не могут быть полноценно реализованы в реальных условиях эксплуатации. Таким образом, только оптимальное сочетание технического совершенства и эксплуатационной надежности определяет истинный уровень качества тягового подвижного состава.

Комплексность свойства надежности и состояния локомотивов. Свойство надежности носит комплексный характер и проявляется через различные состояния, в которых может находиться локомотив в процессе эксплуатации. Переходы между состояниями являются следствием определенных событий, классификация которых имеет принципиальное значение для оценки технического состояния и планирования ремонтных воздействий.

Исправное состояние характеризуется полным соответствием локомотива всем требованиям нормативной и конструкторской документации. Неисправное состояние фиксируется при несоответствии хотя бы одному из требований перечисленной документации, что не всегда означает потерю работоспособности. Работоспособное состояние предполагает соответствие значений всех параметров, влияющих на выполнение заданных функций, требованиям документации, тогда как неработоспособное состояние наступает при выходе хотя бы одного критического параметра за допустимые пределы.

Понятие "исправное состояние" является более широким по сравнению с "работоспособным состоянием". Работоспособный локомотив может не удовлетворять, например, требованиям к внешнему виду или отдельным второстепенным параметрам, оставаясь при этом способным выполнять перевозочную работу. Таким образом, работоспособный локомотив может считаться неисправным, однако имеющиеся повреждения не настолько существенны, чтобы препятствовать его нормальному функционированию. Исправный локомотив всегда является работоспособным, тогда как обратное утверждение справедливо не во всех случаях.

Различают два вида неработоспособного состояния: устранимое, при котором работоспособность может быть восстановлена выполнением ремонтных работ, и неустранимое, когда восстановление технически невозможно или экономически нецелесообразно. Такая классификация имеет важное практическое значение для определения судьбы оборудования и планирования ремонтной стратегии предприятия.

Повреждения и отказы как события перехода состояний. Переход локомотива из одного состояния в другое происходит вследствие таких событий, как повреждение или отказ. Повреждение представляет собой событие, заключающееся в нарушении исправного состояния при сохранении работоспособности — локомотив продолжает выполнять свои функции, но уже с определенными отклонениями от идеальных параметров.

Отказ является более серьезным событием, влекущим потерю работоспособного состояния или нарушение установленного порядка нормальной эксплуатации и ремонта. В зависимости от последствий отказы локомотивов классифицируются на три вида: отказы, последствием которых является порча или неисправность, и отказы, требующие выполнения непланового ремонта. Для узлов и деталей отказом считается событие, из-за которого теряется работоспособность элемента, требующая его восстановления или замены в межремонтный период, если эти работы не входят в объем обязательного планового обслуживания.

Классификация отказов и повреждений служит основой для сбора статистических данных, анализа надежности и разработки мероприятий по ее повышению. Систематизация причин и характера отказов позволяет выявлять наиболее уязвимые элементы конструкции и принимать целенаправленные меры по их совершенствованию.

Основные свойства, составляющие надежность локомотивов. Безотказность представляет собой свойство локомотива непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение требуемого времени или наработки в конкретных условиях эксплуатации. Данное свойство проявляется во всех режимах существования локомотива: при использовании по назначению, в периоды хранения и транспортирования, однако основной интерес представляет безотказность именно в процессе выполнения перевозочной работы.

Долговечность характеризует способность локомотива сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта. Предельное состояние — это состояние, при котором дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна, либо восстановление работоспособности невозможно или экономически неоправданно. Для неремонтируемого оборудования предельное состояние наступает при отказе или достижении предельно допустимого срока службы из соображений безопасности или необратимого снижения эффективности.

Для ремонтируемых объектов, к которым относится локомотив, предельное состояние определяется наступлением момента, когда дальнейшая эксплуатация невозможна по причинам невозможности поддержания безопасности, безотказности или эффективности на допустимом уровне, что требует отправки на текущий или капитальный ремонт. Также предельное состояние может быть обусловлено изнашиванием и старением, когда ремонт требует недопустимо больших затрат или не обеспечивает необходимой степени восстановления. Критерии предельного состояния для каждого вида оборудования устанавливаются в нормативной и эксплуатационной документации.

Ремонтопригодность отражает приспособленность локомотива к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта. Это свойство включает как возможность предупреждения и обнаружения отказов, так и эффективность их устранения, что напрямую влияет на эксплуатационные расходы и коэффициент технической готовности.

Сохраняемость характеризует способность локомотива непрерывно сохранять в заданных пределах значения параметров в течение и после хранения и транспортирования в конкретных условиях. Данное свойство особенно актуально для локомотивов, работающих в условиях сезонной эксплуатации или длительного отстоя в резерве.

Показатели надежности и методы их определения. Показатели надежности подразделяются на единичные, характеризующие одно из свойств, составляющих надежность, и комплексные, оценивающие несколько свойств одновременно. Эти показатели могут быть размерными или безразмерными величинами в зависимости от условий эксплуатации и этапов существования локомотивов. Формулировка показателя обычно отражает способ определения его значения расчетным или опытным путем.

Основными случайными величинами для определения уровня надежности в процессе эксплуатации служат: длительность работы до отказа или между отказами, число отказов за определенный период работы или наработку, длительность восстановления работоспособности, затраты труда и материалов на восстановление. При определении показателей надежности локомотивов используется понятие "наработка", которая может выражаться в километрах пробега или часах работы.

Однако даже показатели надежности, определенные с высокой точностью, не дают достаточной информации для разработки технически и экономически обоснованных мероприятий по повышению работоспособности элементов, лимитирующих надежность. Для этого необходимы качественные характеристики повреждений, раскрывающие физическую природу отказов: причины возникновения, характер повреждений элементов оборудования и последствия отказов для эксплуатации.

Системный подход к анализу надежности предполагает сбор и обработку статистических данных по всем типам отказов и повреждений с последующей разработкой корректирующих мероприятий на стадиях проектирования, производства и эксплуатации. Такой подход позволяет последовательно повышать надежность локомотивного парка, снижать эксплуатационные расходы и обеспечивать требуемый уровень безопасности движения поездов.

Сведения об авторах и источниках:

Авторы: Анисимов П.С., Винокуров В.А., Воробьев В. И., и др.

Источник: Подвижной состав железных дорог

Данные публикации будут полезны студентам железнодорожных специальностей (эксплуатация железных дорог, подвижной состав), начинающим специалистам в области локомотивостроения и эксплуатации тягового подвижного состава, а также всем, кто интересуется устройством, классификацией и современными тенденциями развития железнодорожной техники.