Технические особенности обеспечения надёжности локомотивного парка

Согласно положению о техническом обслуживании и ремонте, локомотив в парке может пребывать в одном из следующих технологических состояний:

работоспособном (на линии);

технического обслуживания ТО-1, выполняемого локомотивной бригадой в процессе эксплуатации;

технического обслуживания ТО-2, проводимого в пунктах технического обслуживания и экипировки локомотивов;

технических обслуживаний ТО-3 и ТО-4 и текущих ремонтов ТР-1, ТР-2, ТР-3, проводимых в локомотивных депо;

капитального ремонта (КР-1, КР-2).

Кроме этого, локомотив при работе на линии может оказаться в состояниях отказа или порчи. А также, в зависимости от тяжести последствий, связанных с отказом или порчей, локомотив может оказаться в состоянии непланового ремонта (НР). Как правило, в работе и эксплуатируемого и неэксплуатируемого парка локомотивов присутствуют простои. Исправные локомотивы могут находиться также в состоянии ожидания работы или в перемещении. А неисправные локомотивы  в ожидании ремонта, перемещения в ремонт, подготовки в запас, подготовки нового локомотива к эксплуатации, доводки и обкатки локомотива, поступившего из КР, простоя локомотива в результате порчи. Таким образом, это уже 21 состояние. На самом деле, при наличии в локомотивном парке пассажирских, передаточных и маневровых локомотивов, в зависимости от организации их эксплуатации и других факторов, технологических состояний локомотивов может быть и больше.

Указанные состояния, с точки зрения обеспечения надёжности ЛПД, можно разбить на линейные, когда локомотив работоспособен и выполняет эксплуатационную работу, и нелинейные, когда локомотив неработоспособен или работоспособен, но на линию не поступает, в транспортном процессе не участвует, и поэтому числится отказавшим. Количество локомотивов и время их пребывания в том или ином состоянии – величины случайные.

Для фиксации моментов нахождения локомотива в том или ином состоянии и возможности изменения этого состояния в любой момент времени используются графы состояний. Для того чтобы не загромождать картину и показывать все перечисленные выше состояния, на рис. 8.1 приведен граф из шести обобщённых состояний, в которых может оказаться локомотив в любой момент времени.

Р ис. 8.1. Граф обобщённых состояний локомотивов

Переходы локомотивов из одних состояний в другие многообразны. Так, локомотивы помимо использования по прямому назначению (состояние Работа) проходят в депо плановые технические обслуживания (состояние ТО) текущие ремонты (состояние ТР) и капитальные ремонты на локомотиворемонтных заводах (состояние КР). После проведения соответствующих плановых технологических операций локомотив может сразу вернуться в эксплуатацию или оказаться в состоянии ожидания работы (состояние Простой). При проведении плановых ТО и ТР могут обнаружиться серьёзные неисправности, которые потребуют перехода локомотива из состояния ТО в состояние ТР или из состояния ТР в КР. Локомотив также может перейти из указанных плановых состояний в неплановый ремонт (состояние НР). Локомотивы могут простаивать в ожидании (состояние Простой) работы, проведения ТО, ТР, КР и НР или проходить доводку и подготовку к эксплуатации после проведения КР. Появление отказов или порч локомотивов в процессе эксплуатации переводит их в состояние Простой или они сразу попадают в НР, ТР, КР.

Таким образом, находящийся в эксплуатации локомотив может перейти в любое из пяти обобщённых состояний и обратно вернуться в эксплуатацию тоже из пяти, но несколько иных состояний. У локомотивов, находящихся в этот момент времени в других состояниях, число переходов может быть другим. Другими словами, если в заданный момент времени локомотив находится в некотором состоянии , то через промежуток времени он может оказаться в любом из шести указанных состояний с определённой вероятностью, т.е. остаться в том же состоянии или перейти в любое из пяти.

В этих условиях анализ надёжности ЛПД может выполняться аналитическим, имитационным или статистическим образом. Наиболее наглядным и воспроизводимым техническим персоналом локомотивного депо является статистический подход.

Статистический метод анализа надёжности функционирования ЛПД основан на информации, которая может быть получена на базе существующей в локомотивных депо системы учёта количественных и качественных оценок работы ЛПД. Главное, что этот метод более понятен инженерным службам локомотивного депо, поскольку исходные данные черпаются из их повседневной деятельности. Метод позволяет перейти от средних (детерминированных) текущих оценок качества работы ЛПД (квартальных и годовых) к оперативным вероятностным (ежедневным, еженедельным и месячным) и рассматривать работу локомотивного парка как динамической системы.

Допустим, что в качестве расчётного принят недельный цикл работы. За этот период по каждому локомотиву парка собирается необходимая информация по времени их использования в эксплуатационной работе и выполненной при этом перевозочной работе (наработка, масса составов). Одновременно отмечается время непроизводительного простоя каждого локомотива в тех или иных плановых технологических состояниях, а также время пребывания в неплановых ремонтах. Важно, чтобы в информационную базу по каждому конкретному локомотиву в течение каждых прошедших суток заносились такие показатели, как величины удельных расходов топлива, израсходованных экипировочных материалов, затрат на проведение плановых ТО и ТР, количестве отказов и порч, повлекших проведение неплановых ремонтов, и допущенный при этом ущерб в перевозочной работе, расходы на заработную плату локомотивных бригад.

Собранные данные позволяют выполнить необходимую статистическую обработку и получить законы распределения экономических показателей работы локомотивного парка за недельный цикл. При наступлении следующих за этим недельным циклом суток из базы накопленных данных убираются данные первых суток прошедшей недели и начинают накапливаться данные начавшихся суток. Таким образом, база данных обновляется, и по прошествии суток, мы получаем новые статистические данные за недельный цикл, которые могут вносить коррективы в полученные ранее законы распределения экономических показателей работы. Процесс изменения показателей контролируется непрерывно и руководители локомотивного депо каждый день имеют оперативную информацию об экономических показателях депо за прошедшую неделю.

ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ

ЛОКОМОТИВНОГО ПАРКА

Получение оперативных исходных данных о работе парка, их статистическая обработка для различных состояний локомотивов – построение гистограмм и выбор соответствующих статистических моделей распределения – это только необходимое, но ещё недостаточное условие для принятия управляющих решений администрации локомотивных депо. Наличие большого количества состояний, в которых может находиться локомотив, требует разработки и соответствующих методов расчёта их технико-экономической эффективности, учитывающей все те состояния, в которых могут находиться локомотивы в ЛПД. Иными в настоящее время должны быть и экономические критерии оценки деятельности локомотивного депо – нужно оперативно считать и оценивать свои затраты, получаемые доход и прибыль.

Используемые в настоящее время на железнодорожном транспорте методы расчёта экономической эффективности в рассматриваемой постановке использовать не удаётся, так как они определяются без раздельного учёта всех тех состояний, в которых могут находиться локомотивы. Для получения необходимых расчётных зависимостей нужно учитывать определённые требования, связанные с особенностями рассмотренной выше обобщённой вероятностной модели функционирования ЛПД.

Особенности следующие:

1. Локомотивы в парке пребывают в шести обобщённых состояниях.

2. Простои локомотивов означают, что создаётся потенциальная прибыль, которая практически не реализуется – это потенциально теряемая прибыль.

3. Поскольку экономические показатели в каждый день работы парка меняются и в точности не предсказуемы, следует отказаться от расчёта средних значений месячных, квартальных и годовых показателей работы депо и перейти к учёту более оперативных данных, соответствующих меньшим отрезкам времени. Лучше всего принимать в качестве расчётного – недельный цикл.

4. При выполнении расчётов должен использоваться опытно-нормативный подход, который заключается в том, что все требуемые текущие значения показателей определяются на основе опытной информации, получаемой специально поставленными наблюдениями в ЛПД. В качестве такой информации используются величины, характеризующие время пребывания локомотивов во всех состояниях за расчётный период, например, неделю. Используются также нормативные значения расчётных ставок и коэффициентов.

Поскольку исходная модель локомотивного парка является вероятностной, то и экономическим составляющим следует дать вероятностную оценку. Полагая, что переменные эксплуатационные затраты линейно зависят от наработки или времени пребывания локомотива в том или ином состоянии, можно получить зависимости, связывающие характеристики распределения времени пребывания в состоянии (математическое ожидание или , среднеквадратическое отклонение или ) и соответственно вероятностные характеристики распределения переменных затрат

и доходов

где удельные эксплуатационные затраты на соответствующий измеритель; удельный доход (доходная ставка, ткм); математическое ожидание выполненной локомотивом работы за расчётный период, ткм; среднеквадратическое отклонение значения выполненной локомотивом работы, ткм.

Итоговой экономической оценкой надёжности работы ЛПД служит балансовая прибыль П, как основной экономический показатель работы ЛПД

(8.1)

где доля себестоимости перевозок, приходящаяся на доходы локомотивного хозяйства. Обычно . Д – доходы локомотивного хозяйства за выполненную перевозочную работу, руб.; эксплуатационные затраты депо, связанные с организацией работы локомотивов, в течение анализируемого периода времени, руб.

Эксплуатационные затраты складываются из составляющих, характеризующих то или иное состояние локомотивов. В общем случае учёту должны подлежать следующие переменные составляющие

(8.2)

где затраты, связанные с выполнением текущих, капитальных и неплановых ремонтов локомотивов, руб.; затраты на техническое обслуживание и экипировку локомотивов, руб.; затраты на приобретение топлива для тяги поездов, руб.; затраты, связанные с покрытием расходов от остановки перевозочного процесса в результате отказов и порч локомотивов, руб.; расходы на локомотивные бригады (оплата труда), руб.

Все указанные выше составляющие затрат за конкретный период времени являются случайными величинами, чаще всего распределёнными по нормальному закону. Исключения могут возникать из-за недостаточности используемых выборок за рассматриваемый период времени. Например, при нахождении локомотивов в состояниях ТР3 и КР. Но в этих состояниях при оперативном анализе, как правило, находится небольшое количество локомотивов ЛПД. Поэтому вероятностные характеристики рассчитываются в предположении, что они представляют собой сумму случайных величин. Математическое ожидание суммы равно сумме математических ожиданий случайных величин

(8.3)

Записанное выражение справедливо в том случае, если все входящие под знаком суммирования случайные величины  независимы. Такое допущение можно сделать по той причине, что значения пропорциональны количеству локомотивов, находящихся в рассматриваемом состоянии. Поскольку локомотивы парка распределяются по состояниям случайным образом, а число возможных состояний локомотивов в парке больше, чем учитывается при суммировании, то слагаемые можно считать независимыми. В этом случае, поскольку дисперсия суммы равна сумме дисперсий, для второй искомой вероятностной характеристики выражение для среднеквадратического отклонения эксплуатационных затрат будет иметь вид

. (8.4)

Все необходимые данные для вычисления и по формулам (8.3) и (8.4) получаются путём непосредственной обработки ежедневно наблюдаемых случайных величин .

Вероятностные характеристики прибыли

(8.5)

Допустим, что за двухнедельный цикл работы 55 тепловозов типа 2ТЭ10М собрана необходимая оперативная информация, которая позволила рассчитать характеристики распределений полученного дохода и эксплуатационных расходов.

Так, например, числовые характеристики распределения полученного дохода составили:

среднее значение - ;

среднеквадратическое значение -

Величина средних эксплуатационных затрат на обеспечение работы 55 локомотивов за этот же период времени составила

.

Соответствующая величина среднеквадратического отклонения среднемесячных эксплуатационных затрат, соответственно, составила

Р ис.8.2. Функции распределения эксплуатационных затрат , дохода и прибыли , полученной локомотивным депо за рассматриваемый период работы

Рассчитываем вероятностные характеристики распределения прибыли, полученной локомотивным депо

Среднее значение полученной прибыли

Среднеквадратическое отклонение значения прибыли

, дохода

Функция плотности распределения эксплуатационных расходов локомотивного депо

Функция плотности распределения дохода, полученного локомотивным депо

Функция плотности распределения прибыли, полученной локомотивным депо

Указанные выше законы распределения представлены на рис. 8.2.

Представленные на рис. 8.2 зависимости достаточно интересны. В самом деле, если судить по средним значениям полученных показателей, а так обычно и делается, то локомотивный парк за рассматриваемый период сработал с прибылью

В то же время мы наблюдаем существенный разброс значений полученного дохода относительно среднего значения. Причём, функция распределения даже выходит в область отрицательных значений. И хотя вероятность Р₁ (заштрихованная область на рис. 8.2) получения отрицательного дохода невелика – всего 4 – 5%, это свидетельствует о том, что какой-то период времени локомотивное депо по тем или иным причинам работало себе в убыток. То же самое касается и полученной прибыли. Но в этом случае потери локомотивного депо составляют уже не 4 – 5%, а гораздо большую величину. Вероятность Р₂ присутствия таких потерь в работе локомотивного депо составляет уже 20 – 25% (заштрихованная область на рис. 8.2).

Рис. 8.3. Функции распределения эксплуатационных затрат , дохода и прибыли , полученной локомотивным депо за рассматриваемый период работы при применении организационных мероприятий по улучшению использования локомотивов

Таким образом, можно заключить, что в рассматриваемый период времени как в работе локомотивного депо, так и служб, которые занимаются организацией работы исправных локомотивов на линии, были сбои, в результате чего какой-то период времени перевозки осуществлялись не эффективно. Для устранения этого недостатка необходимо найти причины возникновения потерь и оперативно принять организационные меры с целью их исключения. В этом и состоит задача управления.

Когда обеспечивается стабильный технологический процесс ремонта и обслуживания локомотивов, уменьшается время их простоя в депо, а также уменьшаются простои исправных локомотивов в ожидании работы, характер рассматриваемых функций распределения существенным образом меняется (см. рис 8.3).

Так, например, при уменьшении только на 30% времени не производительного простоя локомотивов в депо и на линии, доход локомотивного депо увеличивается в среднем 1,6 раза до 300,65 млн. руб. Прибыль, соответственно, составляет

Что в 1,9 раза больше, чем в рассмотренном ранее случае. Кроме того, стабильная работа локомотивов отражается и на виде функций распределения полученного дохода и прибыли . Разбросы существенно уменьшаются и ни о каком-либо отрицательном эффекте речи быть не может.

130