Минимизация риска при определении продолжительности работы выправочно-подбивочно-рихтовочных машин

Итак, в современных условиях возрастает роль точных методов расчета основных параметров железнодорожных станций. Технологические и экономические показатели работы станций непосредственно зависят от технической структуры и технологии работы, которые, в свою очередь, не могут не изменяться при изменении транспортных потоков. Динамичность ситуации требует оперативных решений по нахождению рационального технического оснащения, соответствующего текущему поездо- и вагонопотоку, рациональной технологии работы, а также оценки последствий изменений в структуре и технологии работы станции. Наиболее точные результаты могут быть получены методом имитационного моделирования.

Список литературы

1. Инструкция по расчету наличной пропускной способности железных дорог [Текст] / МПС СССР. - М.: Транспорт, 1991. - 304 с.

2. Кагадий, И. Н. Использование метода имитационного моделирования в местной работе железнодорожных станций [Текст] / И. Н. Кагадий // Материалы XI междунар. науч.-практ. конф. «Транспортная инфраструктура Сибирского региона» / Иркутский гос. ун-т путей сообщения. - Иркутск, 2015. - Т. 1. - С. 96.

3. Кагадий, И. Н. Системная динамика функционирования грузовой станции [Текст] // Материалы междунар. науч.-практ. конф. «Транспортный комплекс в регионах: опыт и перспективы организации движения». - 2015. - № 1. - С. 226.

4. Левин, Д. Ю. Организация местной работы: монография [Текст] / Д. Ю. Левин. - М.: УМЦ ЖДТ, 2013. - С. 80.

References

1. Instrukciyporaschetunalicnoypropusknoysposobnostyjeleznychdorog (Instruction on calculation of cash capacity of the railroads). Ministy of Railways USSR]. Moscow, 1991.

2. Kagady I. N. Use of a method of simulation modeling in local work of railway stations [Ispol'zovanie metoda imitacionnogo modelirovaniy v mestnoy rabote jeleznodorojnyh stanciy]. Transportnay infrastruktura Sibirskogo regiona - Transport infrastructure of the Siberian region, 2015, vol. 1, 96 p.

3. Kagady I. N. System dynamics of functioning of cargo station [Systemnay dinamika funkcionirovaniy gruzovoy stancii]. Transportny kompleks v regionah: opyt Iperspectivy organi-zacii dvijeniy - Transport complex in regions: experience and prospects of the organization of the movement, 2015, no. 1, 226 p.

4. Levin D. Y. Organizaciy mestnoy raboty: monographiy (Organization of local work: monograph). Moscow, 2013, 80 p.

УДК 69.05: 658.512.6

С. В. Базилевич, С. И. Васильев, С. М. Кузнецов

МИНИМИЗАЦИЯ РИСКА ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ РАБОТЫ ВЫПРАВОЧНО-ПОДБИВОЧНО-РИХТОВОЧНЫХ МАШИН

Авторами предложена модель обоснования продолжительности работы выправочно-подбивочно-рихтовочных и строительных машин. С помощью этой модели можно оценить эффективность и надежность машин на любом объекте. Это позволит наиболее достоверно прогнозировать сроки производства отдельных видов работ и их стоимость еще на стадии проектирования. В статье приведены показатели натурных испытаний и дана оценка надежности производства работ. Одним из основных факторов надежности работы строительных машин является коэффициент использования их по времени. Во всех нормативных документах приводятся устаревшие данные по коэффициентам использования машин в течение рабочего времени, которые требуют обновления, так как машины постоянно совершенствуются. Для оценки надежности продолжительности работы машин авторами создана база данных по результатам натурных испытаний

96 ИЗВЕСТИЯ Транссиба № 1(25) ОП4 С

= 2U10

выправочно-подбивочно-рихтовочных машин, кранов, экскаваторов, бульдозеров, трубоукладчиков, буровых станков и земснарядов. Для доказательства обоснованности значений базы данных по результатам натурных испытаний проводились два этапа проверки: логическая и математическая.

После формирования выборки в соответствии с ГОСТ Р 8.736-2011 проверялась ее принадлежность закону нормального распределения с помощью критерия согласия Пирсона. Далее рассчитывались надежность и риск завершения запланированного объема работ в намеченный промежуток времени. При этом рассматривался коэффициент использования машин по времени и риск его отклонения от среднего значения.

Использование предлагаемого подхода к оценке продолжительности работы выправочно-подбивочно-рихтовочных и строительных машин может быть распространено на любой тип техники и позволит получить численные значения оценки надежности производства работ в запланированный срок, что весьма актуально при строительстве, ремонте и текущем содержании пути.

Создание информационных баз натурных испытаний, технических и экономических показателей выправочно-подбивочно-рихтовочных машин, кранов, экскаваторов, бульдозеров, трубоукладчиков, буровых станков и земснарядов способствует оптимизации их работы с заданной надежностью при строительстве, ремонте и текущем содержании пути [1, 2].

Для обоснования продолжительности производства работ необходимо создать базы результатов натурных испытаний работ. Информация баз данных должна быть очищена от неверных измерений. Для этой цели проводятся две проверки: логическая и математическая [3, 4].

Для определения продолжительности работ с заданной вероятностью в нормативных документах следует приводить среднюю величину и среднее квадратическое отклонение нормы времени. Тогда продолжительность выполнения работ с минимальным риском можно будет определять по формуле [5, 6]:

I = I + г,

где г - риск продолжительности выполнения работ;

t - средняя продолжительность выполнения работ. Риск продолжительности выполнения работ определяется по формуле:

г = #,

где V - вариация отклонения от среднего значения продолжительности выполнения работ.

Вариация отклонения от среднего значения продолжительности выполнения работ определяется по формуле:

V

i=n j=n

S SV,

i=1 j=1

n

где V" - ковариация продолжительности выполнения работ при использовании /-го и у'-го испытания.

Ковариация продолжительности выполнения работ при использовании /-го и у-го испытаний определяется по формуле:

Vj =(h -7)(tj -7).

При наличии результатов натурных испытаний по соответствующим технологическим процессам можно рассчитать организационно-технологическую надежность производства работ [2]. При отсутствии данных по продолжительности строительных работ воспользуемся уравнением:

Vp = Пэ • t = Пэм • tM,

№ 1(25) ЛЛ Л I11Г1 Г( Till Транссиба 97

=2016

где Vр - объем работ; Пэм и Пэ - соответственно эксплуатационная производительность при

минимальном риске и средняя эксплуатационная производительность машины; tм и ? - соответственно продолжительность работы при минимальном риске и средняя продолжительность работы машины. Из выражения (5) определяется изменение продолжительности работ при минимальном риске:

1 = К = ПтКв = к^ =

Пэм ПтКвм Квм К в - г '

где Пт - техническая производительность машины; Квм и К - соответственно коэффициент использования машины по времени с минимальным риском и средний коэффициент; г - риск отклонения от среднего значения.

В транспортном строительстве до 95 % объемов работ выполняются машинами, а в промышленном и гражданском строительстве - около 85 %, поэтому можно утверждать, что надежность производства работ в значительной степени зависит от эффективной работы строительных и дорожных машин.

Для оценки продолжительности производства работ с минимальным риском проанализированы результаты натурных испытаний работы строительных машин. Результаты обработки выборок коэффициентов использования по времени бульдозеров, буровых станков, земснарядов и роторных экскаваторов приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Коэффициенты использования машин по времени

Выправочно-

Наименование показателя подбивочно-рихтовочная машина Бульдозер Буровой станок Земснаряд Экскаватор роторный

1 2 3 4 5 6

Количество опытов, шт. 1296 872 151 145 403

Количество связей, шт. 3 3 3 3 3

Уровень значимости 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05

Минимальное значение фактора 0,3105 0,453 0,548 0,509 0,704

Максимальное значение фактора 0,5042 0,843 0,917 0,64 1,0

Выборочное среднее значение фактора 0,4006 0,6597 0,7715 0,5740 0,8528

Среднее линейное отклонение фактора 0,0247 0,0580 0,0684 0,0229 0,0514

Среднее квадратическое отклонение 0,03071 0,0708 0,0814 0,0278 0,0627

Стандартное отклонение фактора 0,03072 0,0709 0,0816 0,0279 0,0628

Средняя квадратическая ошибка фактора 0,00085 0,0024 0,0066 0,0023 0,0031

Ошибка от среднего значения фактора, % 0,213 0,3640 0,8611 0,4038 0,3667

Эмпирическая дисперсия выборки 0,00094 0,0050 0,0067 0,00078 0,0039

Вариации отклонения от среднего значения 0,00061 0,003367 0,004681 0,000527 0,002643

98 ИЗВЕСТИЯ Транссиба № 1(25) ОП4 С

=

Окончание таблицы 1

1 2 3 4 5 6

Риск отклонения от среднего значения 0,025 0,0580 0,0684 0,0229 0,0514

Коэффициент вариации 0,077 10,74 10,55 4,85 7,35

Вычисленное значение критерия Пирсона 7,25 2,34 2,31 5,59 5,46

Табличное значение критерия Пирсона 8,13 8,13 7,86 7,86 8,13

Количество интервалов 11 11 8 8 10

При минимальном риске время продолжительности процесса при работе выправочно-подбивочно-рихтовочных машин ВПР-02 и ВПРС-02 увеличится:

* - К в • * 0,4006

— — -• —---1,0666 раза.

*м К - г г 0,4006 - 0,025

м в м ' ?

При минимальном риске время продолжительности процесса при работе бульдозеров увеличится:

г К в . г 0,6597

tM Kв - г tM 0,6597 - 0,0580

= 1,0964 раза.

При минимальном риске время продолжительности процесса при работе бурового станка увеличится:

г Кв 0,7715

tM K - г t 0,7715 - 0,0684

м в м ? ?

= 1,0973 раза.

При минимальном риске время продолжительности процесса при работе земснаряда увеличится:

г К в .г 0,5740

tM Kв - г tM 0,5740 - 0,0229

= 1,0416 раза.

При минимальном риске время продолжительности процесса при работе роторного экскаватора увеличится:

г К в .г 0,8528

—1,0641 раза.

tM K - г t 0,8528-0,0514

м в M ' ?

Проведенные исследования по работе выправочно-подбивочно-рихтовочных и строительных машин за 12-летний период показали, что при минимизации организационно-технологического риска машин продолжительность работ может увеличиться не более чем на 10 %.

Для минимизации риска увеличения продолжительности работ принимаем при оптимизации потока возможность увеличения продолжительности отдельных работ методом Монте-Карло не более чем на 10 %. С помощью программы Impotok формируем выборку коэффициентов увеличения продолжительности работ и среднего процента увеличение продолжительности отдельных работ. Последний необходим для построения доверительного интервала продолжительности производства работ.

По данньш выборки коэффициента увеличения продолжительности производства работ и среднего процента выполняем увеличение продолжительности отдельных работ с помощью программы Sample. Алгори™ расчета приведен в источнике [7], по нему рассчитываем статистическую информацию (таблица 2) и строим соответствующие графики (рисунки 1 - 4).

ИЗВЕСТИЯ Транссиба 99

Таблица 2 - Характеристика выборки относительной продолжительности производства работ

Величина выборки

Показатель относительной продол- среднего процента увеличения

жительности произ- продолжительности отдельных

водства работ

Входные данные

Количество опытов, шт. 999 999

Уровень значимости 0,05 0,05

Фактор T ± от P

Выходные данные

Минимальное значение фактора 1 2,72

Максимальное значение фактора 1,083 6,13

Размах вариации 0,083 3,41

Мода 1,05 4,46

Медиана 1,05 4,53

Асимметрия выборки -0,083 -0,066

Эксцесс выборки 0,055 -0,202

Выборочное среднее значение фактора 1,05 4,54

Среднее линейное отклонение фактора 0,009 0,493

Среднее квадратическое отклонение фактора 0,011 0,610

Стандартное отклонение фактора 0,011 0,610

Средняя квадратическая ошибка фактора 0,00036 0,01931

Ошибка от среднего значения фактора, % 0,034 0,425

Эмпирическая дисперсия выборки 0,00013 0,373

Вариация отклонения от среднего значения 8,4E-05 0,243

Риск отклонения от среднего значения 0,0092 0,493

Коэффициент вариации 1,08 13,43

Нормальное распределение

Вычисленное значение критерия Пирсона 0,006 0,007

Табличное значение критерия Пирсона 15,53 15,53

Критерий согласия Колмогорова - Смирнова 0,328 0,338

Критические значение критерия согласия 1,36 1,36

Колмогорова - Смирнова

Количество диапазонов, шт. 11 11

Количество связей, шт. 3 3

Количество степеней свободы, шт. 8 8

90........

80 -----:-----

70 --—-:—--

60 —!.....

$ 50 Я 40 Ä 30

20 —f—-10

1,02 1,025 1,03 1,035 1,04 1,045 1,05 1,055 1,06 1,065 1,07 1,075 1,08 Коэффициент увеличения расчетной продолжительности работ

Рисунок 1 - Организационно-технологический риск коэффициента увеличения продолжительности работ

С помощью программы Modell по данным выборки строим модель относительной продолжительности производства работ и определяем ее характеристики (таблица 3). Алгоритм расчета программы Modell приведен в работе работе [8]. Характеристики модели остатков [9] относительной продолжительности производства работ приведены в таблице 4.

100 ИЗВЕСТИЯ Транссиба № 1(25) ОП4 С

= 2U10

С помощью программы Diagram по данным выборки строим доверительный интервал продолжительности производства работ. Алгоршж построения доверительного интервала приведен в статье [10]. Показатели доверительного интервала модели коэффициента увеличения продолжительности производства работ приведены на рисунке 5 и в таблице 5.

Рисунок 2 - Плотность распределения вероятностей коэффициента увеличения продолжительности работ

Рисунок 3 - Организационно-технологический риск среднего процента увеличения продолжительности отдельных работ

X

V

У N.

-

0,6 0,5

¡g .. 0.4

л

У 0,3

В

2 0,2 е

0,1 о

4 5

Средний процент увеличения продолжительности работ

Рисунок 4 - Плотность распределения вероятностей среднего процента увеличения продолжительности отдельных работ

Таблица 3 - Характеристика модели Тот = + 1,005+ 0,00988 • Р

I кжазтель Величина

1 2

Доля объясненной вариации, % 29,66

Коэффициент множественной корреляции 0,5446

Средний отклик 1,05

Стандартная ошибка от среднего отклика, % 0,91

Стандартная ошибка 0,0095

№ 1(25) 2016

ИЗВЕСТИЯ Транссиба

101

Окончание таблицы 3.

1 2

Общий ^-критерий регрессии 420,8

Табличное значение общего ^-критерия 3,83

Дисперсия 0,0001

Сумма разностей 0,0000

Средняя арифметическая разность 0,00775

Максимальная разность 0,02601

Максимальная разность, % 2,45

Таблица 4 - Характеристика остатков модели Тот = + 1,005+ 0,00988 • Р

Показатель Величина

Входные данные

Количество опытов, шт. 999

Количество связей, шт. 3

Количество диапазонов, шт. 11

Уровень значимости 0,05

Выходные данные

Минимальное значение фактора -0,025

Максимальное значение фактора 0,026

Асимметрия выборки -0,0011

Эксцесс выборки -0,36

Выборочное среднее значение фактора 0

Среднее линейное отклонение фактора 0,0077

Среднее квадратическое отклонение фактора 0,0095

Стандартное отклонение фактора 0,0095

Средняя квадратическая ошибка фактора 3^-04

Эмпирическая дисперсия выборки 9^-05

Вариации отклонения от среднего значения 5^-05

Риск отклонения от среднего значения 7^-03

Количество интервалов 11

Вычисленное значение критерия Пирсона 0,011

Табличное значение критерия Пирсона 15,53

Критерий согласия Колмогорова - Смирнова 0,586

Критические значение критерия согласия Кол- 1,360

могорова - Смирнова

Рисунок 5 - Зависимость коэффициента увеличения продолжительности производства работ от среднего процента увеличения продолжительности отдельных видов работ

102 ИЗВЕСТИЯ Транссиба № 1(25) ОП4 С

= 2иПО

Таблица 5 - Модель и ее доверительный интервал

Модель Доверительный интервал с уровнем риска 5 %

Тот = + 1,005+ 0,00988 • P Тот ±0,0187^/1,00126 + 0,00289 •

На основании изложенного можно сделать выводы.

1. Предложенная модель обоснования продолжительности выполнения работ в соответствии с данными натурных испытаний эксплуатации машин позволяет оценить надежность производства работ в запланированный срок, если известны объемы работ, которые необходимо выполнить.

2. Модель является универсальной, она применима как при строительстве, ремонте и текущем содержании пути, так и в транспортном, промышленном и гражданском строительстве.

3. Использование модели позволит с заданной надежностью рассчитать время производства работ, на 10 - 15 % повысить эффективность использования машин и бригад за счет их ритмичной и бесперебойной работы.

Список литературы

1. Базилевич, С. В. Организационно-технологические показатели эксплуатации выпра-вочно-подбивочно-рихтовочных машин циклического действия [Текст] / С. В. Базилевич,

A. В. Зайцев, С. М. Кузнецов // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. -Омск. -2015. - № 2 (22). - С. 105 - 122.

2. Базилевич, С. В. Модели показателей эксплуатации выправочно-подбивочно-рихтовочных машин ВПР-02 и ВПРС-02 [Текст] / С. В. Базилевич, А. В. Зайцев, С. М. Кузнецов // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск. - 2015. - № 3 (23). -С. 109 - 118.

3. Кузнецов, С. М. Обработка результатов натурных испытаний при техническом и тарифном нормировании [Текст] / С. М. Кузнецов, К. С. Кузнецова // Экономика железных дорог. - 2010. - № 7. - С. 88 - 99.

4. Кузнецов, С. М. Совершенствование обработки результатов натурных испытаний при техническом и тарифном нормировании [Текст] / С. М. Кузнецов // Экономика железных дорог. - 2013. - № 7. -С. 90 - 97.

5. Базилевич, С. В. Повышение надежности возведения зданий и сооружений [Текст] / С. В. Базилевич, С. М. Кузнецов, И. Л. Чулкова // Экономика железных дорог. - 2008. -№ 12. - С. 66 - 70.

6. Повышение организационно-технологической надежности проектирования строительных объектов [Текст] / С. В. Базилевич, В. Н. Анферов и др. // Известия вузов. Строительство. - 2013. - № 8. - С. 51 - 63.

7. Кузнецов, С. М. Обработка статистической информации [Текст] / С. М. Кузнецов,

B. Я. Ткаченко, Н. В. Холомеева // Научно-исследовательские публикации. - Воронеж: ргеБСорш. - 2014. - № 3 (7). - С. 45 - 54.

8. Кузнецов, С. М. Автоматизация построения моделей для оптимизации организационно-технологических решений [Текст] / С. М. Кузнецов, Н. В. Холомеева, С. Э. Ольховиков // Научно-исследовательские публикации. - Воронеж: ргеБСорш. - 2014. - № 7(11). - С. 5 - 13.

9. Кузнецов, С. М. Анализ остатков моделей организационно-технологических решений [Текст] / С. М. Кузнецов, О. В. Соболева, М. П. Шефер // Научно-исследовательские публикации. - Воронеж: ргеБСорш. - 2014. - № 7 (11). - С. 24 - 32.

10. Кузнецов, С. М. Построение доверительных интервалов работы гидротранспортных систем [Текст] / С. М. Кузнецов, А. И. Круглов, О. А. Легостаева // Научно-исследовательские публикации. - Воронеж: ргеБСорш. - 2014. - № 13 (17). - С. 5 - 15.

№ 1(25) ЛЛ Л I11Г1 Г( Till Транссиба 103

=2016

References

1. Bazilevich S. V., Zaytsev A. V., Kuznetsov S. M. Organizational and technological parameters of operation of the liner-tamping-straightening machines cyclic action [Organizacionno-tehnologicheskie pokazateli ekspluatacii vipravochno-podbivochno-rihtovochnih mashin ciklich-eskogo deistviya]. Izvestiia Transsiba - The Trans-Siberian Bulletin, 2015, no. 2 (22), pp. 115 - 122.

2. Bazilevich S. V., Zaytsev A. V., Kuznetsov S. M. Model performance liner-tamping-straightening machines VPR-02 and VPRS-02 [Modeli pokazatelei ekspluatacii vipravochno-podbivochno- rihtovochnih mashin VPR-02 i VPRS-02]. Izvestiia Transsiba - The Trans-Siberian Bulletin, 2015, no. 3 (23), pp. 109 - 118.

3. Kuznetsov S. M., Kuznetsova K. S. Processing of results of field tests with the technical and tariff regulation [Obrabotka rezultatov naturnih ispitanii pri tehnicheskom i tarifnom normirovanii]. Ekonomika zheleznykh dorog - Economy railways, 2010, no. 7, pp. 88 - 99.

4. Kuznetsov S.M. Improvement of processing of results of field tests with the technical and tariff regulation [Sovershenstvovanie obrabotki rezultatov naturnih ispitanii pri tehnicheskom i tarifnom normirovanii]. Ekonomika zheleznykh dorog - Economy railways, 2013, no 7, pp. 90 - 97

5. Bazilevich S. V., Kuznetsov S. M., Chulkova I. L. Improving the reliability of construction of buildings and structures [Povishenie nadejnosti vozvedeniya zdanii i soorujenii]. Ekonomika zheleznykh dorog - Economy railways, 2008, no. 12, pp. 66 - 70.

6. Bazilevich S. V., Anferov V. N., Vasil'ev S. I., Kuznetsov S. M. Improvement of organizational and technological reliability of the design of construction projects [Povyshenie organizacion-no-tekhnologicheskoj nadezhnosti proektirovaniya stroitel'nyh ob'ektov]. Izvestiia vuzov. Stroi-tel'stvo - Proceedings of the universities. Building, 2013, no. 8, pp. 51 - 63

7. Kuznetsov S. M., Tkachenko V. I., Golomeeva N. V. Processing of statistical information [Obrabotka statisticheskoi informacii]. Nauchno-issledovatelskie publikacii. Voronej - Scientific research publications. Voronezh, 2014, no. 3 (7), pp. 45 - 54.

8. Kuznetsov S. M., Golomeeva N. V., Olhovikov S. E. Automation of model building to optimize organizational and technological solutions [Avtomatizaciya postroeniya modelei dlya optimi-zacii organizacionno-tehnologicheskih reshenii]. Nauchno-issledovatelskie publikacii. Voronej -Scientific research publications. Voronezh, 2014, no. 7 (11), pp. 5 - 13.

9. Kuznetsov S. M., Soboleva O. V., Schaefer M. P. Analysis of patterns of organizational and technological solutions [Analiz ostatkov modelei organizacionno-tehnologicheskih reshenii]. Nauchno-issledovatelskie publikacii. Voronej - Scientific research publications. Voronezh, 2014, no. 7 (11), pp. 24 - 32.

10. Kuznetsov S. M., Kruglov A. I., Legostaeva O. A. Construction of confidence intervals of hydrotransport systems [Postroenie doveritelnih intervalov raboti gidrotransportnih system]. Nauchno-issledovatelskie publikacii. Voronej - Scientific research publications. Voronezh, 2014, no. 13 (17), pp. 5 - 15.

УДК 629.471

П. Н. Рубежанский, А. В. Давыдов КОНЦЕПЦИЯ РАЗВИТИЯ ЛОКОМОТИВОРЕМОНТНОГО КОМПЛЕКСА «РЖД»

Авторами предложена комплексная программа объединения в единую систему всех процессов жизненного цикла локомотивов, способствующая сокращению издержек, связанных в первую очередь с эксплуатацией и обслуживанием локомотивного парка ОАО «РЖД». Основным показателем данной комплексной системы является уровень готовности технического изделия, определяемый коэффициентом готовности.

Выработанная методология позволит перейти от технологии фиксирования технических отказов с последующим выявлением их причин и проведением восстановительных работ к технологии прогнозирования и

104 ИЗВЕСТИЯ Транссиба № 1(25) ОП4 С

= 2U10