Paweł PIEC
M irosław SZCZELIN A
ANALIZA M ETOD UTRZYM ANIA POJAZDÓW SZYNOW YCH
Streszczenie. Praca zawiera wyniki analizy metod utrzym ania określonych obiektów technicznych. Przykłady proponowanych metod utrzym ania zobrazowano dla przykładu odpowiednim i wykresami. Zaznaczone na w ykresach oznaczenia oraz za
m ieszczona w tekście analiza z podanymi zaletami i wadami poszczególnych metod stanow ią podstaw ę do podjęcia decyzji odnośnie do adaptacji danej metody do określo
nego obiektu technicznego.
ANALYSIS OF RAIL VEHICLE M AINTENANCE M ETHODS
S u m m ary . The paper presents the results o f an analysis o f methods o f m ainte
nance o f certain technical objects. The examples o f some proposed m aintenance m et
hods have been illustrated by diagrams. The denotation used in the diagrams and the analysis given in the text together with the advantages and disadvantages o f particular m ethods are a basis in decision making on the adaptation o f a given method for a given object.
1. W PRO W AD ZEN IE
P odstaw ow ym zadaniem czynności w chodzących w zakres utrzym ania pojazdów szyno
w ych je st u p e w n ie n ie lub przywrócenie obiektowi odpowiedniej sprawności technicznej.
Czynności te obejm ują całokształt przedsięwzięć (środki, działanie) prowadzących do przy
w rócenia lub zapew nienia sprawności technicznej przewidzianej na etapie projektowania i wytwarzania.
W zależności od przeznaczenia, budowy, stopnia złożoności itp., użytkownik może zade
cydow ać o m etodzie utrzym ania obiektu. Ogólny podział utrzym ania przedstawiono na rys.
1.
R y s .l. S c h e m a t p o g lą d o w y p o d z ia łu m e to d u trz y m a n ia o b ie k tó w te c h n icz n y c h Fig. 1. P ic to rial d ia g ra m o f te c h n ica l o b je c ts m a in ten an ce m eth o d s classificatio n
Stosowane podczas eksploatacji pojazdów i m aszyn sztywne cykle naprawcze są ustalane głównie na podstawie dośw iadczenia użytkowników i podlegają zm ianie w trakcie eksploata
cji danego obiektu technicznego. Zmiany te są spowodowane warunkam i eksploatacyjnym i, jakością w yprodukow anych pojazdów, zakresem w ykonanych napraw i przeglądów, a także wiekiem taboru.
W przypadku stałego i wysokiego współczynnika wykorzystania na przykład wagonu, od
powiadającego ilości wykonanej pracy w okresie międzyprzeglądowym , stosowanie sztyw nych cykli napraw czych w ydaje się uzasadnione. Takie cykle m ogą mieć zastosowanie np. do wagonów węglarek należących do przedsiębiorstwa PKP. Jeśli brać pod uwagę natomiast wagony pryw atne, które są z reguły wagonami specjalnymi, o znacznie niższym i zmiennym w czasie w spółczynniku w ykorzystania, w tym przypadku wskazane jse t zastosowanie dyna
micznych cykli naprawczych.
2. CH ARAK TERY STYKA METOD UTRZYMANIA
Podczas eksploatacji pojazdów i maszyn mamy do czynienia z różnymi poziomam i inten
sywności ich użytkowania. M ając to na uwadze należy rozważyć możliwość adaptacji odpo
wiednich metod utrzym ania środków transportowych do poszczególnych obiektów technicz
nych.
nych schematów.
1. M etoda renowacji
W m etodzie renowacji każda naprawa powoduje przywrócenie stanu technicznego obiektu do jego stanu w yjściow ego. Zaletami metody renowacji są:
- pełne (100% ) w ykorzystanie trwałości (rezerwy trwałości) elem entów r |= l, - zbędne dodatkowe środki potrzebne do realizacji metody,
- znajom ość charakterystyk zużycia elem entów - niekonieczna.
Do wad metody renowacji należy zaliczyć:
- konieczność ciągłej gotowości do naprawy,
- luźne czasy naprawy ni i większe koszty utrzym ania niż w innych metodach.
Ideę tej metody przedstawiono w postaci schematycznej na rys.2. Jest ona stosowana wte
dy, gdy chwile w ystąpienia uszkodzeń (niesprawności) nie m ogą być oszacowane.
al a2 as a4
0
n, n2 n4
R y s.2. M e to d a re n o w a cji p o ja z d ó w szy n o w y ch : • - c h w ile w y stą p ie n ia n ie sp raw n o śc i te c h n ic z n e j, a ; - czas p ra c y z g o d n ie z p rz e z n a c z e n ie m , n; - c zas n ap raw
F ig .2 . M eth o d o f rail v e h ic le ren o v atio n : • - d o w n -tim e p erio d s, a* - serv ice tim e, nj - o v e rh a u ls perio d
2. M etoda profilaktyczna I
M etoda profilaktyczna I realizowana jest według sztywnego cyklu (z uwzględnieniem stopnia zużycia), rys.3. W ystąpienie awarii w trakcie realizacji cyklu powoduje naprawę nj i rozpoczęcie cyklu ao od nowa. Istotne jest, że po każdej naprawie obiekt je st przywracany do stanu w yjściow ego.
ao ao ao
0 ni n2 n3 n4
R y s.3 . M e to d a p ro fila k ty c z n a I w e d łu g sz ty w n e g o cy k lu z u w z g lęd n ien ie m z u ży cia: a„ - sz ty w n y (n ie z n a n y z g ó ry ) cy k l m ię d z y n a p r a w c z y , - p o zo stałe o z n ac z e n ia ja k n a rys.2
Fig .3 . P rev e n tiv e m e th o d I a fte r a rig id cy cle w ith w e ar co n sid ered : a0 - rig id u n k n o w n (a p rio ri) tim e b etw een o v e rh a u ls, - the o th e r d e n o ta tio n s as in Fig.2
3. Metoda profilaktyczna II
M etoda profilaktyczna II realizowana jest wg sztywnego cyklu (bez uw zględnienia stopnia zużycia), rys.4, A waria w trakcie realizacji cyklu powoduje jego przerwanie; naprawę n2,i m i kontynuow anie cyklu do końca. Po każdej naprawie następuje przywrócenie obiektu do stanu wyjściowego. Przy zastosow aniu tej metody istnieje prawdopodobieństwo wymiany podczas napraw np. n2 i ns tego samego elementu, który nie jest jeszcze dostatecznie zużyty i dlatego mówi się, że m etoda nie uwzględnia stopnia zużycia.
I* ao ■! I*---ao--- *1
ao a o
0 n i n2 n3 n4
R y s.4 . M e to d a p ro fila k ty c z n a II w e d łu g sz ty w n e g o cy k lu b e z u w z g lę d n ie n ia z u ż y c ia Fig .4 . P rev e n tiv e m e th o d II a fte r a rig id cy cle w ith no w e ar co n sid ered .
4. Metoda profilaktyczna III
M etoda profilaktyczna III realizowana jest według sztywnego cyklu, bez uwzględnienia stopnia zużycia, z wprowadzeniem napraw o m inimalnym zakresie, rys.4. W ystąpienie awarii w trakcie realizacji cyklu powoduje jego przerwanie, naprawę n2m i n5m . według zasady m inim um zakresu i kontynuowanie cyklu do końca. O biekt jest przyw racany do stanu w yj
ściowego po każdej naprawie, z wyjątkiem n™, Z aletą tej metody je st skrócenie czasu napraw n2 i n5 do niezbędnego minimum.
R y s.5 . M e to d a p ro fila k ty c z n a III w e d łu g s z ty w n e g o c y k lu , b e z u w z g lę d n ie n ia sto p n ia z u ż y c ia z w p ro w a d ze n ie m
„ n a p ra w y m in im u m ”
F ig.5. P rev e n tiv e m e th o d III a fte r a rigid cy cle w ith no w e a r ratio co n sid e re d , in tro d u cin g „ re p airs m in im u m ”
5. Metoda profilaktyczna IV
M etoda profilaktyczna IV realizowana jest według sztywnego cyklu, bez uwzględnienia stopnia zużycia, z wprowadzeniem napraw według minimum zakresu przy as < ao i pełnej naprawie przy as > ao, rys.5. Jest to m odyfikacja metody 4. Cechą charakterystyczną tej meto
dy je st fakt, że naprawy wykonywane są dopiero po wystąpieniu uszkodzenia, a ich zakres określa długość cyklu as
as>ao
~a>a ,
° . < * Ą
1 !— |
R y s.6 . M e to d a p ro fila k ty c z n a IV w e d łu g sz ty w n e g o cy k lu , b e z u w z g lę d n ie n ia sto p n ia z u ż y c ia , w p ro w a d ze n ie m
„ w a ru n k o w e j n a p ra w y m in im u m ”
Fig.6. P re v e n tiv e m e th o d IV a fte r a rig id cy cle w ith no w e a r ratio c o n sid ered , in tro d u cin g a „p ro v isio n a l repairs m in im u m ”
6. M etoda profilaktyczna V
M etoda profilaktyczna V realizowana je st z wprowadzeniem naprawy pełnej po w ystąpie
niu k awarii, rys.7. Po (k-i) awarii (niesprawności) stosuje się naprawy wg minimum zakresu napraw. Jest to kolejna modyfikacja metody 4.
k-3 k-2 k-1 k
0
n.Im 2m n 73m n 4
R y s.7 . M eto d a p ro fila k ty c z n a IV z w p ro w a d ze n ie m n a p ra w y p ełn ej p o w y stą p ie n iu k a w arii: n,m - i-ta n apraw a w g z asa d y m in im u m z ak resu
Fig.7. P rev e n tiv e m e th o d IV in tro d u cin g c o m p lete o v e rh a u ls after failure k: n„n - i-ta rep airs fo llo w in g the range m in im u m
Zaletam i metod profilaktycznych wg sztywnego cyklu są:
- możliwość zapewnienia R(t) dla danego elementu na żądanym poziomie w określonym cza
sie,
- stopień zużycia nie musi być znany,
- czasy napraw są krótsze niż przy metodzie 1, - lepsza możliwość ujęcia w plan.
Do wad zaliczyć można:
- niewykorzystanie rezerwy trwałości, - m uszą być znane charakterystyki zużycia,
- liczba nagłych niesprawności rośnie ze zmniejszeniem rezerwy trwałości.
7. Metoda profilaktyczna VI
M etoda profilaktyczna VI z uwzględnieniem diagnostyki - w tym przypadku badania pro
wadzone są po um ow nym czasie pracy obiektu. Jeśli stwierdzi się przekroczenie granicy zu
życia, następuje naprawa przywracająca pełną niezawodności. Jeśli granica zużycia nie zo
stała przekroczona, ustala się term in następnego badania diagnostycznego. Jak łatwo się zo
rientować, istotną sprawą je st określenie lub obliczenie chwili przeprowadzenia badania dia
gnostycznego. Jeden ze sposobów wyznaczania tej chwili przedstawiono na rys.8.
R y s.8 . O k re śle n ie c h w ili b a d a n ia d ia g n o sty c z n e g o d la z ło ż o n ej n ie z aw o d n o ści i p e łn e j n a p ra w y (s c h e m a t te o re ty c z n y ) [ I ]
F ig .8. D e term in a tio n o f d ia g n o stic te st m o m e n t for an a ssu m e d re lia b ility and c o m p le te o v e rh a u ls (theo retical d ia g ra m ) [I ]
istotnie obiekt wym aga naprawy i po dokonaniu naprawy obiekt ponow nie posiada R(t) = 1.
W praktyce chw ila t| nie je st ściśle zdeterminowana, ale wykazuje określony rozrzut wartości zilustrowany graficznie na rys.9. Rozrzut ten jest tym większy, im dłuższy je st czas pracy elementu. Jeśli więc chcemy zapewnić niezawodność pracy danego obiektu na poziomie np.
Ri, to musimy wziąć pod uwagę rozrzut z, wobec czego chwilę badania diagnostycznego określa t | Z.
R(t)
R y s.9 . O k re śle n ie ch w ili b a d an ia d ia g n o sty c z n e g o d la zało żo n ej n ie z aw o d n o ści (s c h e m a t p ra k ty c z n y ) [1]
Fig.9. D e term in a tio n o f d ia g n o stic te st m o m e n t fo r an assu m e d re lia b ility (p ractical d ia g ra m ) [ 1 ]
Zaletami metody są: oszczędność m ateriałów, utrzymanie niezawodności na żądanym po
ziomie, w przypadku system ów z redundancją, możliwość utrzym ania wysokiego poziomu niezawodności ju ż przy niskim stopniu redundancji możliwość automatyzacji.
Wadami metody są: konieczność zastosowania dobrej technicznie diagnostyki, koniecz
ność zatrudnienia w ykwalifikow anych pracowników, konieczna znajomość rozkładu uszko
dzeń w czasie.
4. ZA KOŃ CZENIE
System eksploatacji pojazdów i m aszyn stanowi integralną całość z system em decyzyjno- planistycznym , który jest nierozłączną częścią system u inform acyjnego. N akreślone zadania do w ykonania przez dany środek transportu w znacznej mierze bazują na właściwie ustalo
nych zasadach utrzym ania eksploatowanego obiektu. Przedstawiona analiza metod utrzym a
nia stanowi ofertę m ożliwych rozwiązań organizacyjno-technicznych, które powinny zapew
nić w ym agany stan techniczny eksploatowanego obiektu technicznego w określonych w arun
kach jego eksploatacji.
LITERATURA
1. Fisher K., Zuverlässigkeits- und Instandhaltungstheorie, VEB V erlag für Verkehrswessen.
Berlin 1984,
2. Piec P.: Problemy eksploatacji technicznej pojazdów szynowych. Problemy Eksploatacji - Zeszyty N aukowe Instytutu Technologii Eksploatacji, Radom, 1997, nr 3 (26), s.369- 381.
3. Piec P., Szczelina M.: Analiza komputerowa wybranych procesów tribologicznych. Wyd.
Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 1997, s.85-88.
Recenzent: Prof.dr hab.inż. Józef Marciniak
A b stra c t
The rigid overhauls cycles used during the service o f vehicles and machinery are usually determ ined by users’ experience and are changed during the object’s service. The changes are made on the basis o f the service conditions, quality o f the vehicles, range o f overhauls and inspections as well as the age o f the rolling stock.
In case o f a high and constant exploitation ratio of, for example a wagon, corresponding to the service in tim e betw een overhauls, the application o f rigid repairs cycles seems justified.
Such cycles can be applied for coal wagons owned by the Polish Railways, for example. In case o f private owned wagons, usually o f special purpose, o f much lower and time variable exploitation ratio, dynam ic overhauls cycles are recommended.
Depending on the vehicle purpose, design, complexity, etc, the m aintenance method should be chosen by the user.
The analysis o f m aintenance methods presented in the paper is an offer o f possible organi
sation-technological solutions which should safeguard the required level o f the technical con
dition o f a given object under certain service conditions.
