авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |

Совершенствование системы диагностики и оценки состояния контактной сети электрифицированных железных дорог

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

МИТРОФАНОВ СЕМЁН АЛЕКСАНДРОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ ДИАГНОСТИКИ И ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ КОНТАКТНОЙ СЕТИ ЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

Специальность 05.22.07 – Подвижной состав железных дорог,

тяга поездов и электрификация

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени

кандидата технических наук

Екатеринбург – 2012

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Уральский государственный университет путей сообщения» (ФГБОУ ВПО УрГУПС)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Галкин Александр Геннадьевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Ли Валерий Николаевич

кандидат технических наук, доцент

Смердин Александр Николаевич

Ведущая организация – ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет путей сообщения»

Защита состоится «___» _______________________ 2012 г. в 14 – 00 на заседании диссертационного совета Д 218.013.01 при Уральском государственном университете путей сообщения по адресу: 620034, г. Екатеринбург, ул. Колмогорова, 66, ауд. Б2-15 (283).

С диссертацией и авторефератом можно ознакомиться в библиотеке университета, на официальном веб-портале УрГУПС http://usurt.ru и на официальном сайте Министерства образования и науки РФ http://vak.ed.gov.ru /.

Автореферат разослан «____» ________ 2012 г.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах с подписью, заверенной гербовой печатью организации, просим направлять по адресу диссертационного совета университета.

Тел.: (912) 669-80-31; e-mail: GVasilyeva@tm.usurt.ru

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор технических наук, профессор В. Р. Асадченко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Выполнение основной задачи хозяйства электрификации и электроснабжения компании холдингового типа «Российские железные дороги» (ОАО «РЖД») по гарантированному обеспечению электроэнергией тяги поездов необходимо осуществлять в условиях обоснованного снижения расходов на содержание инфраструктуры. Одним из приоритетных направлений в деятельности хозяйства электрификации и электроснабжения, позволяющих перейти на качественно новый уровень экономической эффективности, является обслуживание и ремонт устройств по результатам диагностики их состояния. Для решения данной задачи в ОАО «РЖД» разработана и утверждена Программа диагностики наиболее ответственных и дорогостоящих элементов системы тягового электроснабжения. В программе наибольшее внимание уделено диагностике контактной сети как наиболее ответственной и не резервируемой части системы электроснабжения тяги поездов, в том числе посредством мобильных контрольно-вычислительных комплексов. Наиболее проблемной компонентой в системе диагностики контактной сети является адекватность отражения диагностическими оценками фактического качества содержания контактной сети. Совершенствование качества формирования диагностических оценок контактной сети предусмотрено при использовании инструментария, определенного в «Функциональной стратегии управления рисками в ОАО «РЖД», утвержденной распоряжением ОАО «РЖД» от 11.01.2007г. № 13. В данной стратегии предусмотрено выявление потенциальных областей риска, предотвращение или минимизация рисков отказов, предупреждение возникновения рисков на основе их систематического прогнозирования. В рамках данной стратегии в хозяйстве электрификации и электроснабжения приступили к освоению «Методики определения уровня безопасности движения на основе статистического анализа и индексов оценки ситуации для хозяйства электрификации и электроснабжения», разработанной ОАО «НИИАС» в 2010г. Однако полученные на практике результаты применения данного нормативного документа не в полной мере удовлетворяют требованиям эксплуатации устройств электроснабжения в связи с низким качеством и точностью прогноза показателей. Построение рисков отказов устройств электроснабжения в финансовых (денежных) показателях, проведенное в известных исследованиях, может также приводить к низкой точности их оценки, например, в связи с существенным разбросом стоимости восстановления неисправности одного и того же элемента на разных участках сети дорог. Таким образом, актуальность диссертационного исследования обусловлена необходимостью совершенствования системы диагностики контактной сети и повышением адекватности показателей качества содержания контактной сети.

Цель диссертационной работы состоит в совершенствовании методического и технико-технологического построения системы диагностики, учитывающей условия содержания, риски нарушений работы и обеспечивающей прогноз состояния контактной сети.

Достижение указанной цели осуществлялось в ходе постановки и решения следующих задач.

1. Проведение анализа адекватности существующей системы диагностики и оценок состояния контактной сети требованиям качества содержания, удовлетворенности перевозок и функциональной стратегии управления рисками ОАО «РЖД».

2. Разработка управленческо-технологической структуры системы диагностики контактной сети, позволяющей на основании методов моделирования и риск-анализа оперативно выявлять наиболее проблемные участки и виды устройств контактной сети и прогнозировать их состояние.

3. Разработка математической модели и методики проведения риск-анализа и прогнозирования состояния контактной сети, включающих построение комплексной диагностической оценки, учитывающей условия содержания, показатели нарушений и последствий нарушений контактной сети.

4. Разработка экспериментально-расчетной методики оценки положения компенсирующих грузов и вероятности разрегулировки контактной сети вследствие атмосферного и токового нагрева контактного провода.

5. Разработка методических, технологических и технических решений, улучшающих качество и адекватность диагностики контактной сети.

Объект исследования. Контактная сеть, технологии ремонта и технического обслуживания, системы управления качеством продукции (услуг).

Предмет исследования. Техническая диагностика, критерии оценки состояния систем электроснабжения.

Методы исследования. В ходе исследования использовались методы математической статистики, методы идентификации и прогнозирования, методы имитационного моделирования показателей нагрузочной способности элементов системы тягового электроснабжения, а также методы расчета линейных электрических цепей и теплопроводности проводов контактной сети.

Научная новизна работы заключается в совершенствовании методических решений и алгоритмов построения системы диагностики, оценки и прогнозирования качества содержания контактной сети на базе использования методов риск-анализа.

Основные научные результаты, полученные в работе.

1. Разработана управленческо-технологическая структура системы диагностики контактной сети хозяйства электрификации и электроснабжения ОАО «РЖД» дорожного уровня, отвечающая требованиям функциональной стратегии управления рисками ОАО «РЖД» и отличающаяся наличием в её составе подсистемы оперативного выявления и прогнозирования наиболее проблемных участков и видов устройств контактной сети на основании методов моделирования и риск-анализа.

2. Разработаны модель и методика риск-анализа и прогнозирования состояния контактной сети, отличающиеся вычислением рисков последствий нарушений, наличием нового диагностического показателя контактной сети – «комплексная оценка содержания КС», который позволяет учитывать фактические показатели эксплуатации и нарушения контактной сети.

3. Разработана методика экспериментально-расчетной оценки положения компенсирующих грузов и рисков разрегулировки контактной сети вследствие атмосферного и токового нагрева контактного провода, отличающаяся наличием процедуры прогнозирования положения грузов компенсатора.

4. Предложен метод повышения эффективности технической диаг-ностики контактной сети, основанный на использовании мобильных контрольно-вычислительных комплексов и отличающейся дистанционным сканированием пространственного положения устройств контактной сети, идентификацией отклонений параметров от нормативных без подъема персонала на высоту; формированием электронного паспорта участка.

Практическая значимость исследования.

Разработанная управленческо-технологическая структура системы диагностики и обслуживания контактной сети позволит оперативно выявлять и прогнозировать «проблемные» участки, виды устройств и элементы контактной сети и может быть использована в Ситуационных Центрах безопасности движения поездов дорожного уровня.

Разработанные модель и методика риск-анализа и прогнозирования состояния контактной сети могут быть использованы работниками экспертно-аналитических групп хозяйства электрификации и электроснабжения для формирования планов и условий её содержания, объемов финансирования, потребности в затратах рабочей силы, в количестве «окон» и так далее.

Разработанные конструкция и принципы функционирования мобильного контрольно-вычислительного комплекса (Патент на полезную модель Роспатент РФ № 108387 от 09.03.2011) могут быть использованы при технической диагностике, обслуживании и ремонте контактной сети, а также при исследовании динамики пространственного положения её устройств и элементов.

Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием современных средств и методик проведения исследований и подтверждается совпадением полученных модельных и натурных результатов исследований с известными теоретическими положениями, эксперимен-тальными данными, а также с практикой эксплуатации контактной сети.

На защиту выносятся.

1. Усовершенствованная управленческо-технологическая структура системы диагностики контактной сети хозяйства электрификации и электроснабжения ОАО «РЖД» дорожного уровня, отвечающая требованиям функциональной стратегии управления рисками ОАО «РЖД».

2. Модель и методика проведения риск-анализа и прогнозирования состояния контактной сети, включающие процедуры формирования показателей рисков и нового диагностического показателя контактной сети – «комплексная оценка содержания КС».

3. Методика экспериментально-расчетной оценки положения компенсирующих грузов и рисков разрегулировки контактной сети вследствие атмосферного и токового нагрева контактного провода.

4. Метод повышения эффективности технической диагностики контактной сети, основанный на использовании мобильных контрольно-вычислительных комплексов и обеспечивающий дистанционное сканирование пространственного положения устройств контактной сети.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на конференциях: IV и V Международные Симпозиумы «Eltrans 2007» и «Eltrans 2009» (г. Санкт-Петербург, 2007г., 2009г.); IV Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы развития транспортного комплекса» (г. Самара, 2008 г.); II Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Математическое моделирование, численные методы и информационные системы» (г. Самара, 2010г.); Всероссийская научно-практическая конфе-ренция с международным участием «Актуальные проблемы проектирования и эксплуатации контактных подвесок и токоприемников электрического транспорта» (г. Омск, 2011г.); ХХХIV научная конференция студентов и аспирантов СамГУПС.

Публикации. Основные положения диссертационной работы и научные результаты опубликованы в 20 печатных работах, в том числе в 4 статьях в изданиях, рекомендованных ВАК Минобразования РФ, а также в патенте на полезную модель. Общий объем публикаций 7,94 п.л., из которых автору принадлежит 4,12 п.л.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, библиографического списка и приложений. Работа представлена на 236 страницах, содержит 120 страниц основного текста, 87 рисунков, 24 таблицы и 6 приложений на 56 страницах. Библиографический список включает 130 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность, значимость выбранной темы диссертации, сформулированы цели и задачи исследований.

В первой главе проведён анализ концепций, программ, теоретических и экспериментальных исследований, направленных на сокращение нарушений в работе устройств контактной сети посредством изучения их свойств и диагностики состояний. Исследования выполнялись учеными и специалистами структурных подразделений компании ОАО «РЖД», ВНИИЖТ, НИИАС, транспортных вузов МГУПС, ОмГУПС, ПГУПС, РГУПС, РГОТУПС, СамГУПС, УрГУПС, ИрГУПС и ряда других организаций.

Значительный вклад в разработку методов расчета систем и устройств контактной сети внесли отечественные ученые и специалисты:

Б. А. Бесков, А. С. Бочев, И. И. Власов, А. Г. Галкин, А. И. Гуков, В. Л. Григорьев, А. Т. Демченко, А. В. Ефимов, Ю. И. Жарков, Б. И. Косарев, В. Н. Ли, Р. Р. Мамошин, Г. Г. Марквардт, К. Г. Марквардт, Г. П. Маслов, В. П. Михеев, В. Н. Пупынин, С. М. Сердинов, О. А. Сидоров, Е. П. Фигурнов, А. В. Фрайфельд и многие другие.

Решение задач разработки, моделирования и управления устройствами контактной сети изложены в работах: Б. А. Аржанникова, М. П. Бадера, В. Д. Бардушко, А. Т. Буркова, В. А. Вологина, Л. А. Германа, В. Т. Доманского, А. В. Крюкова, А. В. Котельникова, В. Е. Марского, А. Н. Марикина, А. Н. Митрофанова, Р. И. Мирошниченко, Ю. П. Неугодникова, Д. А. Палей, В. С. Почаевца, А. А. Пышкина, А. Н. Смердина, Э. В. Тер-Оганова, В. Е. Чекулаева, В. Т. Черемисина и других.

Однако, не смотря на значительный объем проведенных исследований, в практике работы хозяйства электрификации и электроснабжения при диагностике и оценке качества содержания контактной сети не используются показатели рисков нарушений и их последствий. Вопросы использования теории риск–анализа на железнодорожном транспорте и в социально-экономических системах, а также вопросы построения их прогнозных моделей исследовались в работах А. Г. Галкина (УрГУПС), А. В. Ефимова (УрГУПС), Е. Н. Розенберга (НИИАС), М. А. Эскиндарова, а также в трудах специалистов Самарской академии государственного и муниципального управления (САГМУ) В. К. Семёнычева, Е. М. Тарасова, В. К. Чертыковцева.

База данных, сформированная автором диссертации по 15 филиалам ОАО «РЖД» за период с 2003 по 2009гг. по показателю качества содержания контактной сети – «балльная оценка КС» – совместно с 50 видами показателей нарушений нормальной работы контактной сети и другими эксплуатационными показателями, позволила выявить низкое качество диагностирования элементов контактной сети.

Повышение качества содержания контактной сети предложено осуществлять в рамках разработанной управленческо-технологической структуры системы диагностики контактной сети, включающей процедуры оценки рисков нарушений и их последствий (рисунок 1).

 -0

Рисунок 1 – Управленческо-технологическая структура системы диагностики контактной сети дорожного уровня с функциями риск-анализа

Во второй главе диссертации проведен статистический анализ, идентификация и классификация видов и последствий отказов контактной сети. Фактическое качество содержания контактной сети формализовано как вектор трех классов динамических показателей эксплуатационной работы хозяйства электрификации и электроснабжения:

Y(t) = [Гкс j (t), Ксоб(t), Котк i(t), Тt отк i(t), Nзад n(t), Тзад n(t), Тп пит(t), Ктпр(t)]. (1)

  1. Диагностические оценки: Гкс j(t) – состояние j видов геометрических параметров контактной сети (зигзаги, выносы, уклоны и тому подобное), оцениваемые в баллах Б(t).
  2. Показатели нарушений технологических процессов: Ксоб (t) – количество событий (браков); Котк i(t), Тt отк i(t) – количество и длительность отказов контактной сети по видам i технических устройств (опоры, провода, воздушные стрелки и так далее).

III. Показатели удовлетворенности перевозок: Nзад n(t), Тзад n(t) – количество и время задержанных поездов по n видам – грузовых, пассажирских, пригородных; Тп пит(t) – время перерывов питания контактной сети; Ктпр (t) – количество поломок токоприемников по вине службы электрификации и электроснабжения.

Качество содержания контактной сети зависит от условий ее эксплуатации, которые характеризуются вектором динамических показателей:

X(t) = [Аткм (t), Vуч (t), Мп (t), Nп n(t), Wэпс (t), Tатм (t), Uрег (t)], (2)

где Аткм (t) –тонно - километровая работа в грузовом движении на участке, млн ткм брутто; Vуч (t) – участковая скорость, км/час; Мп (t) – средняя масса грузового поезда, тонны; Nп n(t) – количество поездов на участке по n видам; Wэпс(t) – тяговое электропотребление поездов; Tатм(t) – атмосферная температура; Uрег(t) – вектор регулирующих факторов, определяющих процесс содержания контактной сети и выделенные в IV группу показателей.

Проведенный статистический анализ показателей векторов Y(t) и X(t) по 15 хозяйствам электрификации и электроснабжения филиалов ОАО «РЖД» за период с 2003 по 2010гг. показал, что виды распределений в основном описываются логарифмически-нормальным законом и существенно стохастичны. Сделан вывод, что усовершенствование показателя качества содержания контактной сети – «балльная оценка КС» – целесообразно осуществлять на базе построения многомерной модели, учитывающей фактические значимые показатели нарушений, удовлетворенности перевозок (коэффициент корреляции от 0,19 до 0,75; таблица 1) и регулирующих факторов контактной сети (коэффициент корреляции до – 0,44; таблица 2).

Таблица 1 – Значения коэффициентов корреляции диагностических оценок контактной сети, показателей нарушений и удовлетворенности перевозок

Показатель Кол-во нарушений на КС, ед Поломки токопри-емников, ед Перерывы питания, час Задержки Пассажир-ских поездов, час Задержки Пригород-ных поездов, час Задержки Грузовых поездов, час
«балльная оценка КС» -0,05 0,04 0,10 -0,03 -0,16 0,27
«количество нарушений КС» 1,00 0,75 0,46 0,48 0,47 0,19


Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.