Повышение безопасности движения на подъездных путях железнодорожного транспорта

Актуальность проблемы. Железнодорожный транспорт является одним из важных звеньев транспортной системы страны. Почти 80% перевозимых железнодорожным транспортом массовых грузов, перерабатывается на путях предприятий. Оборот вагонов сети дорог во многом определяется организацией работы на подъездных путях, уровнем механизации погрузоч-но-разгрузочных работ, а также уровнем безопасности перевозок. Решение проблемы безопасности движения, сокраш-ения браков и травматизма в перевозочном процессе промышленных предприятий требует комплексного подхода.

Кривые на подъездных путях предприятий составляют около 70%, поэтому улучшение динамики экипажей в кривых участках пути является актуальной проблемой. Снижение уровня динамических сил играет важную роль, как в обеспечении безопасности движения, так и в снижении износов пути и экипажных частей подвижного состава.

В условиях экономической нестабильности сферы производства и перевозочного процесса и ухудшения содержания технических средств транспорта увеличивается вероятность транспортного происшествия. Поэтому решение проблемы повышения безопасности движения поездов, как на магистралях, так и на подъездных железнодорожных путях остается одной из важнейших областей приложения интеллектуального потенциала специалистов, работающих в области железнодорожного транспорта.

Анализ выполненных исследований в области безопасности движения подтверждает вывод о том, что полностью браки в работе исключить нельзя, но предвидеть их последствия и соответственно принять меры по их своевременному предотвращению или снижению убытков возможно. Существенную роль в решении данной проблемы играет привитие исполнителям перевозочного процесса навыков опережающего поведения путем совершенствования профессиональной подготовки, навыков и умений.

Повышению эффективности управляющей деятельности операторов транспортных систем уделяется много внимания как за рубежном, так и в нашей стране. Ощутимый вклад в развитие исследований в этой области внесли ученые ВНИИЖТа, ЖТУЖТа (ДИИТ), МГУПСа (МНИТ), ПГУПСа (ЛИИЖТ) РГУПСа (РИИЖТ), а также другие отечественные и зарубежные специалисты.

Автором исследована и обоснована концепция повышения безопасности движения карьерного поезда путем снижения вероятности сходов подвижного состава, а также коррекции профессиональной деятельности основных участников перевозочного процесса с учетом влияния на человека и технику среды движения и уровня содержания и эксплуатации технических средств транспорта.

Диссертационная работа является результатом теоретических и экспериментальных исследований данной проблемы в 1993;2001 г. г. на предприятиях концерна «Южруда», (Комсомольское и Новотроицкое рудоуправления, Докучаевский доломитный комбинат и Амвросиевский цементный завод).

Целью работы является комплексный подход к разработке мероприятий по повышению безопасности движения грузового поезда и снижения вероятности сходов вагонов и коррекции профессиональной деятельности основных участников перевозочного процесса.

В качестве объекта исследований рассматриваются профессиональная деятельность основных участников перевозочного процесса горнодобывающих предприятий и взаимодействие колеса думпкара с рельсом в кривом участке пути.

Методика исследований основана на математической обработке статистических данных с использованием корреляционного анализа, математической статистики и математического моделирования динамических процессов по оценке критериев безопасности в системе «Колесо — рельс» с использованием ПЭВМ.

На защиту выносятся: •уточненная методика определения причин схода думпкаров с рельс в кривых участках пути;

• количественные характеристики основных факторов, снижающих вероятность схода.

•технические рещения по предупреждению травматизма и браков в работе железнодорожного цеха промышленного предприятия.

Научная новизна работы:

В диссертационной работе с позиций системного подхода разработаны конкретные решения по повышению безопасности движения с 3Летом влияния на основных участников перевозочного процесса режима труда, среды движения и уровня содержания технических средств транспорта на подъездных железнодорожных путях.

Научно обоснованы и уточнены основные факторы, снижающие вероятность вползания гребня колесной пары на рельс и провал ее внутрь колеи, а также устойчивость движения думпкара в кривой с учетом неравномерности загрузки, конусности бандажей, различной просадки рессорных комплектов соседних вагонов, ветровой нагрузки и т. д.

Алгоритм расчета критериев безопасности по уточненной методике разработан на базе пакета программ Microsoft Exel.

Практическая ценность работы. В результате выполненных исследований разработан комплексный подход к оценке безопасности функционирования системы «Человек — поезд — среда движения». Реализация результатов работы позволяет:

• повысить безопасность движения и снизить экономические потери в результате снижения количества сходов подвижного состава и травматизма основных участников перевозочного процесса;

• выявить наиболее опасное сочетание факторов, влияющих на безопасность движения в системе «Человек — поезд — среда движения», 3Литывая состояние технических средств и человеческий фактор.

Реализация работы. Методики и рекомендации использованы при соверщенствовании технологии работы транспортных цехов предприятий в целях повышения безопасности движения и предупреждения браков в системе «Человек — поезд — среда движения».

Результаты работы используются при исследовании вопросов повышения безопасности движения подвижного состава, а так же при выполнении дипломных и курсовых проектов студентами университета.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на заседаниях кафедры «Локомотивы и локомотивное хозяйство», «Управление эксплуатационной работой» и объединенном заседании кафедр «Локомотивы и локомотивное хозяйство», «Управление эксплуатационной работой», «Вагоны и вагонное хозяйство», «Электрический подвижной состав» и «Основы проектирования машин» РГУПС в июле 2001 г., на Межвузовских научно-методических конференциях преподавателей и сотрудников РГУПС в 19 972 001 гг.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературных источников и приложений. Работа содержит 42 рисунка, 17 таблиц, 109 литературных источников, 1Л приложения.

4К, Выводы.

1. Экспериментом установлено, что в 30% случаев в карьерном поезде из-за разгрузки колес думпкаров, вызванной неравномерностью распределения груза, вероятность схода может увеличиться в 1,25−1,5 раза.

2. В каждом поезде 5−6 колес имеют вероятность вкатывания на рельс примерно, на 25−30% выше остальных из-за неравномерной загрузки думпкаров.

3. При лубрикации гребней колес локомотивов жидкой смазкой затраты мощности локомотива на ведение поезда снижаются на 6%, а при лубри-кации боковой грани рельсов консистентной смазкой — на 13%. При этом стойкость консистентной смазки на порядок выше, чем жидкой.

4. При наличии смазки износ гребней колес снижается в 2 — 4 раза, а рельсов до — 2 раз.

5. Смазка на порядок снижает коэффициент трения между гребнем колеса и рельсом, что пропорционально снижает вероятность вкатывания колеса на рельс.

6. Выполнение первой ступени в два этапа при регулировочном торможении является предпочтительным и для короткосоставного карьерного поезда и может применяться согласно инструкции по эксплуатации автотормозов подвижного состава железных дорог с изменениями и дополнениями 1997 и 1998 г. ЦТ-ЦВ-ЦЛ-ВНИИЖТ/277, 1994 г., пункты 11.2.5 и 11.2.6.

7. Для снижения вероятности образования подъемной силы, из-за разности высот автосцепок высота пружин рессорных комплектов при выпуске из ремонта не должна отличаться более чем на 5 мм.

8. Учитывая, что при уменьшении толщины гребня интенсивность износа резко замедляется, обточку колесных пар с большим износом гребней производить за счет снятия металла с поверхности катания и вершины гребня, не обрабатывая боковую грань гребня.

5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ.

5.1. Общие положения.

В соответствии с основной задачей выполненных исследований, для повыщения безопасности движения на подъездных путях промышленных предприятий рекомендуется:

— организация смазки гребней набегающих колесных пар в кривых участках пути для повышения устойчивости подвижного состава от схода с рельс;

— введение предрейсовой инструментальной проверки психофизиологического состояния персонала, занятого на потенциально опасном производстве, с целью повышения безопасности движения и уменьшения количества сл>Ааев производственного травматизма, связанного со снижением внимания и времени реакции.

Смазка гребней колесных пар в кривых участках пути осуществляется путем оборудования крайних осей локомотивов гребнесмазывателями. При движении поезда гребнесмазыватели периодически производят смазку гребней первой колесной пары (методом распыления или намазывания) которая в свою очередь, смазывает боковую поверхность рельсов. Проходящие следом колесные пары вагонов, контактируют уже со смазанной боковой поверхностью рельсов. Интенсивность смазки может регулироваться за счет периодичности ее подачи, в зависимости от условий эксплуатации (загрузки вагонов, погодных условий и т. д.).

Инструментальная проверка психофизиологического состояния работников осуществляется перед началом рабочей смены путем выборочного обследования персонала на стабилоплатформе с черно-красной таблицей Шульца-Платонова. Количество проверяемых составляет до 10% от численности рабочей смены. Выбор проверяемых осуществляется случайным образом или по подозрению на алкогольное опьянение, плохое психофизиологическое состояние. Обследование на стабилоплатформе позволяет объективно выявить работников неподготовленных к работе.

В настоящем разделе выполнена технико-экономическая оценка эффективности предлагаемых мероприятий. Расчеты выполнялись для условий работы железнодорожного цеха концерна «Южруда».

Оценка технико-экономической эффективности производится в соответствии с/107,108, 109/.

Использованные в расчете стоимостные показатели соответствуют периоду 2000 г.

5.2. Методика проведения технико-экономической оценки.

Согласно методике экономическая эффективность оценивалась по величине чистого дисконтированного дохода (ЧДД) и сроку окупаемости (Ток).

ЧДД определяется по формуле:

ЧДЦ = 6 (Р , — 3 ,) — (I + Е) — р у 6. (5.1) К1 — Д + И1 + п&bdquo-, руб./год (5.2).

Д = Кн (1−0,98-А), руб. (5.3) сл где Р£ - годовые положительные результаты от внедрения предлагаемых мероприятий, руб./год;

31 — годовые затраты, руб./год;

К{ ~ капитальные затраты в 1 году, руб./год;

Л1 ~ доход от ликвидации в 1 году, руб./год;

Их ~ эксплуатационные расходы в 1 году, руб./год;

Ни — налог на имущество — 2% от остаточной (ликвидационной) стоимости основных фондов;

Кн — начальная стоимость капитальных затрат, подлежащих ликвидации, руб./год;

X — время работы данного оборудования, лет;

Тел — срок службы оборудования, лет;

Пп — налог на прибыль,.

Пп = 0,35, если прибыль >0 Пп = О, если прибыль <= 0- tp, К — начальный (расчетный) и конечный годы проекта;

Е — норма дисконта.

Расчетным (нулевым годом) проекта считается год, предшествующий началу эксплуатации. Срок службы проекта был принят 10 лет в соответствии со сроком службы основного оборудования.

Год окупаемости определялся как первый год, при котором текущее значение ЧДД остановится и в дальнейшем останется положительным.

Норма дисконта Е в соответствии с /107, 108/ равняется стоимости капитала на рынке капитала, то есть проценту за кредит, который берется для освоения капиталовложений. Настоящий расчет производится в предположении стабильности экономики, то есть отсутствия гиперинфляции.

В соответствии с рекомендациями /107/ в настоящем расчете принято значение нормы дисконта равной 10%.

5.3. Расчет технико-экономической эффективности.

5.3.1. Исходные данные. Инвентарный парк локомотивов, обслуживающих составы думпкаров на участке карьер — дробильная фабрика — станция примыкания, секций — 6- протяженность одного рейса, км — 60- годовой расход топлива тепловозами, тонн — 442- годовой расход моторного масла тепловозами, тонн ~ 22- годовое число случаев схода с рельс, ед. — 52- средний ущерб от одного схода с рельс, руб. — 6942- среднее годовое количество случаев производственного травматизма, ед. — 2,6- средний ущерб, связанный с одним случаем производственного травматизма, руб. — 7874- стоимость одного комплекта гребнесмазывателя.

АГС-8, руб. — 12 000; стоимость монтажа одного комплекта гребнесмазывателя, руб. — 500- стоимость стабилоплатформы, руб. — 10 500- расход смазки одним гребнесмазывателем на один впрыск, г — 0,25- период срабатывания гребнесмазывателей, м ~ 3 5 — стоимость масла для гребнесмазывателей, руб./тонн — 20 000- среднемесячная зарплата, руб. — 2550- стоимость дизельного топлива, руб./тонн — 7600- стоимость дизельного масла, руб./тонн ~ 10 200- трудозатраты по обслуживанию одного комплекта гребнесмазывателя (проверка системы и заправка маслом), чел./ч — 0,3.

5.3.2. Капитальные затраты.

Капитальные затраты по всем мероприятиям (оборудование локомотивов гребнесмазывателями и приобретение стабилоплатформы) были отнесены к первому году проекта.

• Оборудование локомотивов гребнесмазывателями.

Капитальные затраты определялись по формуле, руб.:

К,=(Срс + Сус) п, еК," (5.4) где, С ГС ~ стоимость одного комплекта гребнесмазывателей АГС-8, руб.- С ус — стоимость монтажа одного комплекта гребнесмазывателей, руб.- п ГС количество гребнесмазывателей на одной секции локомотива,.

Пгс=2 шт.;

Ки — инвентарный парк локомотивов, оборудуемый гребнесмазывателями, секций.

К, = (12 000 + 500) • 2 • 6 = 150 000 руб.

• Стабилоплатформа.

Капитальные затраты включают в себя приобретение стабилоплат-формы и составляют 10 500 рублей.

• Суммарные капиталовложения составляют руб.:

150 000+ 10 500= 160 500. 5.3.3. Результаты от внедрения предлагаемых мероприятий.

• Гребнесмазыватели.

Положительные результаты от внедрения гребнесмазывателей заключаются в сокращении количества сходов с рельс в результате увеличения устойчивости колесных пар от вкатывания на рельс при прохождении кривых участков пути, а также в уменьщении расхода топлива и масла тепловозами, обслуживающими рассматриваемый участок, в связи с уменьщением сопротивления движению поезда в кривых.

Годовые результаты от внедрения гребнесмазывателей рассчитывались по формуле руб./год: =С схп сх • Кб+ (С, Q, + См Рм) к, (5.5) где С сх ~ средний ущерб от одного схода с рельс, руб.- п сх ~ годовое число случаев схода с рельс;

Кб — коэффициент, учитывающий количество случаев схода с рельс при применении гребнесмазывателя на основании анализа причин схода с рельс подвижного состава на рассматриваемом предприятии, принимаем, что при применении лубрикации сходы с рельс уменьшатся на 30% (Кб = 0,3);

От, Рм ~ годовой расход, соответственно, топлива и масла тепловозами, обслуживающими рассматриваемый участок, т/год;

Ст, См — стоимость, соответственно, топлива и моторного масла, руб./т;

Кт — коэффициент, учитывающий уменьшение механической работы по перемещению поезда при использовании гребнесмазы-вателей, = 0,175 (см. раздел 4.4). ?! = 6942 • 52 • 0,3 + (7600 ' 442 + 10 200 ' 22)' 0,06 = 323 311 руб.

• Стабилоплатформа.

Положительные результаты от внедрения стабилоплатформы заключаются в уменьщении числа случаев производственного травматизма, связанных с ослаблением внимания и снижением уровня реакции, и определялись по формуле, руб./год:

Р2 = С, р П Л, (5.6) где С тр — средний ущерб, связанный с одним случаем производственного травматизма, рубп тр — среднее годовое количество случаев производственного травматизма.

Р2 = 7844 • 2,6 = 20 394 руб./год.

• Суммарные результаты.

Р = 323 311+20394 = 343 705 руб./год.

5.3.4. Эксплуатационные расходы.

• Гребнесмазыватели.

К эксплуатационным расходам относятся затраты на масло для греб-несмазывателей и затраты на их обслуживание и ремонт.

Затраты на масло определялись по формуле руб./год:

Зм = 365 Смтзп (Ьр/1 вп) ПрТ0Л (5.7) где См — стоимость масла для гребнесмазывателей, руб./т;

Швп ~ масса одного впрыска масла форсунками гребнесмазывателей гр- 1 т ~ период срабатывания гребнесмазывателей, мЬр — протяженность одного рейса, кмПр — количество рейсов в сутки.

Зм = 365 • 20 000 • 0,25 ' (68/35)' 8 ' 10″ л = 25 029 руб./год.

Затраты на обслуживание гребнесмазывателей (один раз в двое суток на ТО) определялись по формуле руб./год:

3x0 = Сзп (1 + К&bdquo-) • (1 + Кнач) • (trc/IM) ' Пет ' N" (365/1,02), (5.8) где Сзп — средняя месячная заработная плата ремонтного рабочего, руб.;

Кн — коэффициент, учитывающий накладные расходы, (Кн = 0,7);

Кнач ~ коэффициент, учитывающий начисления на зарплату, (Кнач = 0,358) — tro ~ трудозатраты по обслуживанию одного комплекта гребнесма-зывателя (проверка систем и заправка маслом), чел./ч;

M — месячный фонд рабочего времени работника, час (1м =172 ч.);

1x2 ~ наработка локомотива между техническими обслуживаниями Т02, сут. (1,02 = 2 сут.).

Эо = 2550 • (1 + 0,7) • (1 +0,358) ' (0,3/172) • 2 ' 2 (365/2) = 7496 руб./г.

Годовые затраты на ремонт определялись как доля (5%) от начальной стоимости гребнесмазывателя, по формуле, руб./год:

Зтр= СгеПгеН&bdquo-0,05, (5.9).

3,р = 12 000 2 2 0,05 = 2400 руб./год.

Полные эксплуатационные расходы по гребнесмазывателям составляют:

3, = 25 029 + 7496 + 2400 = 34 925 руб./год. Стабилоплатформа.

Эксплуатационные расходы состоят из заработной платы оператора 0,25 ставки медсестры) и затрат на обслуживание и ремонт стабилоплатформы.

Расходы на заработную плату определялись по формуле, руб./г :

Ззп = Сзп • (1 + К&bdquo-) • (1 + Кнач) • 0,25 • 12, (5.10).

Ззп = 2550 • (1 + 0,7) • (1 + 0,358) ' 0,25 • 12 = 17 661 руб./г.

Годовые затраты на обслуживание и ремонт стабилоплатформы определялись как доля (5%) от начальной стоимости стабилоплатформы, по формуле, руб./г: Зтор = Ссп • 0,05, (5.11) 3, ор = 10 500 • 0,05 = 525 руб./год.

Полные эксплуатационные расходы по стабилоплатформе составят: 32 = 17 661 + 525 = 18 186 руб./год.

• Суммарные эксплуатационные расходы равны:

3 = 34 925 + 18 186 = 53 111 руб./год.

• Налоговые отчисления.

В настоящем расчете учитываются начисления на зарплату (при расчете затрат на заработную плату), а также налоги на имущество и прибыль, которые определяются при расчете экономического эффекта (табл. 5.1−5.3).

5.3.5. Расчет показателей экономической эффективности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

1. Анализ обзора литературных источников и статистических данных по безопасности движения на подъездных путях железнодорожного транспорта показывает, что малоизученным остается силовое взаимодействие набегающего на рельс колеса шестиосного думпкара с верхним строением пути при движении в кривых малого радиуса в условиях отклонений от норм содержания пути и неравномерной загрузки думпкаров экскаватором.

2. Неравномерная загрузка думпкаров по колесам, сторонам тележек и вагонов увеличивает вероятность схода в 1,25 — 1,4 раза, что пропорционально увеличивает материальный ущерб и продолжительность сбоев в перевозочном процессе.

3. Анализ коэффициентов парной корреляции сходов подвижного состава показывает их высокую связь со временем года, от которого зависят как психофизиологические возможности человека, так и техническое состояние верхнего строения пути.

4. Наиболее склонны к провалу внутрь колеи набегающие колесные пары с изнощенными гребнйми бандажей при минимальном радиусе кривой, максимальных щирине колеи и скорости движения. Кустовая гнилость шпал резко увеличивает вероятность провала колесной пары. Для обеспечения безопасности движения по причине провала, ширина колеи в кривой на путях промышленных предприятий не должна превышать 1540 — 1542 мм.

5. Одним из основных мероприятий повышения безопасности движения в условиях ограниченного финансирования является лубрикация гребней бандажей и боковой грани рельса, что повышает коэффициент устойчивости от вползания колеса на рельс на 30 — 40%, дополнительно снижает расход топливно-энергетических ресурсов на 6 — 13%, и износ гребней колес в 2 — 4 раза и рельсов до 2 раз.

6. Двухэтапное выполнение первой ступени торможения повыпхает безопасность движения за счет снижения продольных динамических сил и распирающих рельсовую колею поперечных сил.

7. Исследование профессиональной деятельности основных участников перевозочного процесса на подъездных путях показало, что половина браков допущена путевыми рабочими. При увеличении продолжительности непрерывной работы основных участников перевозочного процесса с 8 до 12 часов возрастает вероятность сходов на треть, а травматизм ~ более чем в два раза.

8. Анализ коэффициентов парной корреляции травматизма показывает, что количество травм и их тяжесть тесно связаны со временем года (около 50% допущено в марте, октябре и ноябре). Более 80% травм по неосторожности работника произошли в феврале, марте, ноябре и декабре.

9. Минимальный травматизм наблюдается у работников с высоким уровнем профессиональной подготовки в возрасте 35 — 45 лет, со стажем работы 5−10 лет. Максимальный — у молодых неопытных работников, со стажем работы менее года.

10. Экономическая эффективность от внедрения результатов работы на Комсомольском рудоуправлении по величине чистого дисконтированного дохода в ценах на 1 марта 2001 г. составляет 989 175 руб.