1.4 Расчет потребности в локомотивных бригадах

Расчет количества локомотивных бригад для обслуживания поездов по действующему графику при сменной езде выполняется по размерам движения и времени бригады за оборот. Различают явочный и списочный состав локомотивных бригад.

Явочный состав локомотивных бригад рассчитывается по формуле:

, (1.17)

где: 30,4 – среднее число дней в календарном месяце;

τ_м – фонд работы одной бригады в месяц, τ_м = 173,5 ч.

16

Явочный состав – 57 бригад.

Списочный штат больше явочного на 15%:

Б_с = 1,15∙Б_я (1.18)

Б_с = 1,15∙57 = 65,55

Списочный состав – 66 бригад.

1.5 Расчет годового пробега электровозов

Для расчета годовой программы ремонтов необходимо определить пробег поездных электровозов на заданном участке.

Локомотиво-километры пробега получают по размерам движения n или по среднесуточному пробегу S:

• по размерам движения:

L_год = 365∙2∙n∙Lуч (1.19)

L_год = 365∙2∙24∙250 = 4,38 млн. лок-км

• по среднесуточному пробегу:

L_год = 365∙S∙N_э (1.20)

L_год = 365∙938∙13 = 4,45 млн. лок-км

Разница обусловлена округлением числа локомотивов N_э при его расчете в большую сторону.

При дальнейших расчетах будем использовать L_год = 4,45 млн. лок-км.

2 Расчет системы ремонта электровозов

2.1 Расчет оптимальной структуры плановых ремонтов локомотивов

Надежная работа локомотива в эксплуатации обеспечивается, в первую очередь, за счет научно обоснованной и экономически оправданной системы их технического обслуживания и ремонта. Эта система, предназначенная для предупреждения постепенных отказов электроподвижного состава, строится на планово-предупредительном принципе. При построении системы планово-предупредительных ремонтов ЭПС стремятся как можно полнее исчерпать ресурс деталей и узлов, заложенный при их изготовлении.

Так как система планово-предупредительных ремонтов имеет целью предупреждение постепенных отказов ЭПС, то пробеги между ремонтами различного вида целесообразно устанавливать в зависимости от интенсивности износа наиболее ответственных узлов и деталей.

Исходной информацией для построения оптимальной по экономическим критериям системы планово-предупредительных ремонтов локомотивов являются значения гамма-процентных ресурсов изнашиваемых деталей ЭПС и стоимости их восстановления (таблица 2.1), расположенные в порядке возрастания ресурса.

Таблица 2.1 - Показатели надежности деталей ЭПС

№	стар. №	Вид ремонта	Ресурс, тыс. км	Стоимость восст., ед.
1	1	Обточка бандажей колесных пар	155	15
2	4	Смена шестерен тяговых редукторов	375	375
3	3	Смена вкладышей моторно-осевых подшипников	490	225
4	6	Пропитка изоляции тяговых двигателей	550	220
5	2	Смена бандажей колесных пар	950	725
6	5	Обточка коллекторов тяговых двигателей	1980	15
7	7	Замена изоляции тяговых двигателей	2300	860

На межремонтные пробеги накладываются следующие ограничения:

1. По надежности:

Для того чтобы обеспечивался принятый уровень надежности, необходимо ремонтировать детали при пробегах L не превышающих гамма-процентные ресурсы детали.

Li ≤ li (2.1)

2. По кратности межремонтных пробегов:

Система ремонта локомотивов строится на основе принципа кратности пробегов между ремонтами с различными объемами. При этом в перечень работ каждого следующего более крупного по объему ремонта включаются все работы предыдущего, меньшего по объему ремонта.

Соблюдение принципа кратности требует, чтобы для любых 2-х, следующих друг за другом, деталей отношение их межремонтных пробегов было целым числом, называемым коэффициентом кратности:

(2.2)

3. С учетом коэффициентов кратности межремонтные пробеги всех деталей могут быть выражены через межремонтный пробег 1-й детали, называемый базовым пробегом.

В качестве целевой функции при определении оптимальных межремонтных пробегов локомотива естественно принять суммарные удельные затраты на восстановление всех изнашиваемых деталей:

(2.3)

Таким образом, задача об определении оптимальных межремонтных пробегов локомотива сводится к нахождению таких значений L₁, L₂,…, L_n, при которых функция суммарных удельных затрат q на ремонт принимает минимальное значение.

Рассчитаем оптимальную структуру ремонтного цикла шести изнашиваемых деталей.

Начальный межремонтный пробег определяется по формуле:

(2.4)

тыс. км

Расчет оптимальной структуры межремонтного цикла проведем при L₁ = 120 тыс.км ( распечатку лабораторного расчета на компьютере см. прил.3).

Рассмотрим возможные стратегии ремонта 7-й детали и соответствующие им удельные затраты на ремонт.

Пробег тыс.км		Удельные затраты у.е./тыс.км
L7 =	125	q7 =	860/125 = 6,88
	250		860/250 = 3,44
	375		860/375 = 2,29
	500		860/500 = 1,72
	625		860/625 = 1,38
	750		860/750 = 1,15
	875		860/875 = 0,98
	1000		860/1000 = 0,86
	1125		860/1125 = 0,76
	1250		860/1250 = 0,69
	1375		860/1375 = 0,62
	1500		860/1500 = 0,57
	1625		860/1625 = 0,53
	1750		860/1750 = 0,49
	1875		860/1875 = 0,46
	2000 2125 2250		860/2000 = 0,43 860/2125 = 0,4 860/2250 = 0,38	min

Рассмотрим возможные стратегии ремонта 6-й (и 7-й) детали:

При L₆ = 125 тыс.км:

L7 =	125	q6 =	12,5/125 + 6,88 =6,98
	250		12,5/125 + 3,44 = 3,54
	375		12,5/125 + 2,29 = 2,39
	500		12,5/125 + 1,72 = 1,82
	625		12,5/125 + 1, 38 = 1,48
	750		12,5/125 + 1,15 = 1,25
	875		12,5125 + 0,98 = 1,08
	1000		12,5/125 + 0,86 = 0,96
	1125		12,5/125 + 0,76 = 0,86
	1250		12,5/125 + 0,69 = 0,79
	1375		12,5/125 + 0,62 = 0,72
	1500		12,5/125 + 0,57 = 0,67
	1625		12,5/125 + 0,53 = 0,63
	1750		12,5/125 + 0,49 = 0,59
	1875		12,5/125 + 0,46 = 0,56
	2000 2125 2250		12,5/125 + 0,43 = 0,53 12,5/125 + 0,4 = 0,5 12,5/125 + 0,38 = 0,48	min

При L₆ = 250 тыс.км:

L7 =	250	q6 =	12,5/250 + 3,44 = 3,49
	500		12,5/250 + 1,72 = 1,77
	750		12,5/250 + 1,15 = 1,2
	1000		12,5/250 + 0,86 = 0,91
	1250		12,5/250 + 0,69 = 0,74
	1500		12,5/250 + 0,57 = 0,62
	1750		12,5/250 + 0,49 = 0,54
	2000 2250		12,5/250 + 0,43 = 0,48 12,5/250 + 0,38 = 0,43	min

При L₆ = 375 тыс.км:

L7 =	375	q6 =	12,5/375 + 2,29 = 2,32
	750		12,5/375 + 1,15 = 1,18
	1125		12,5/375 + 0,76 = 0,79
	1500		12,5/375 + 0,57 = 0,6
	1875 2250		12,5/375 + 0,46 = 0,49 12,5/375 + 0,38 = 0,41	min

При L₆ = 500 тыс.км:

L7 =	500	q6 =	12,5/500 + 1,72 = 1,745
	1000		12,5/500 + 0,86 = 0,885
	1500		12,5/500 + 0,57 = 0,595
	2000		12,5/500 + 0,43 = 0,455	min

При L₆ = 625 тыс.км:

L7 =	625	q6 =	12,5/625 + 1,38 = 1,4
	1250		12,5/625 + 0,69 = 0,71
	1875		12,5/625 + 0,46 = 0,48	min

При L₆ = 750 тыс.км:

L7 =	750	q6 =	12,5/750 + 1,15 = 1,17
	1500 2250		12,5/750 + 0,57 = 0,59 12,5/750 + 0,38 = 0,4	min

При L₆ = 875 тыс.км:

L7 =	875 тыс.км	q6 =	12,5/875 + 0,98 = 0,99
	1750 тыс.км		12,5/875 + 0,49 = 0,5	min

При L₆ = 1000 тыс.км:

L7 =	1000	q6 =	12,5/1000 + 0,86 = 0,87
	2000		12,5/1000 + 0,43 = 0,44	min

При L₆ = 1125 тыс.км:

L7 =

1125 2250

q6 =

12,5/1125 + 0,76 = 0,77 12,5/1125 + 0,38 = 0,39

min

При L₆ = 1250 тыс.км:

L7 =

1250 тыс.км

q6 =

12,5/1250 + 0,69 = 0,7

min

При L₆ = 1375 тыс.км:

L7 =

1375

q6 =

12,5/1375 + 0,62 = 0,63

min

При L₆ = 1500 тыс.км:

L7 =

1500

q6 =

12,5/1500 + 0,57 = 0,58

min

При L₆ = 1625 тыс.км:

L7 =

1625

q6 =

12,5/1625 + 0,53 = 0,54

min

При L₆ = 1750 тыс.км:

L7 =

1750

q6 =

12,5/1750 + 0,49 = 0,497

min

Рассмотрим возможные стратегии ремонта 5-й (6, 7-й) детали:

При L₅ = 125 тыс.км:

L6 =	125	q5 =	750/125 + 0,48 = 6,48
	250		750/125 + 0,43 = 6,43
	375		750/125 + 0,41 = 6,41
	500		750/125 + 0,46 = 6,46
	625		750/125 + 0,48 = 6,48
	750		750/125 + 0,4 = 6,4
	875		750/125 + 0,5 = 6,5
	1000		750/125 + 0,44 = 6,44
	1125		750/125 + 0,39 = 6,39	min
	1250		750/125 + 0,7 = 6,7
	1375		750/125 + 0,63 = 6,63
	1500		750/125 + 0,58 = 6,58
	1625		750/125 + 0,54 = 6,54
	1750		750/125 + 0,497 = 6,497

При L₅ = 250 тыс.км:

L6 =	250	q5 =	750/250 + 0,43 = 3,43
	500		750/250 + 0,46 = 3,46
	750		750/250 + 0,4 = 3,4	min
	1000		750/250 + 0,44 = 3,44
	1250		750/250 + 0,7 = 3,7
	1500		750/250 + 0,58 = 3,58
	1750		750/250 + 0,497 = 3,497

При L₅ = 375 тыс.км:

L6 =	375	q5 =	750/375 + 0,41 = 2,41
	750		750/375 + 0,4 = 2,4
	1125		750/375 + 0,39 = 2,39	min
	1500		750/375 + 0,58 = 2,58

При L₅ = 500 тыс.км:

L6 =	500	q5 =	750/500 + 0,46 = 1,96
	1000		750/500 + 0,44 = 1,94	min
	1500		750/500 + 0,58 = 2,08

При L₅ = 625 тыс.км:

L6 =	625	q5 =	750/625 + 0,48 = 1,68	min
	1250		750/625 + 0,7 = 1,9

При L₅ = 750 тыс.км:

L6 =	750	q5 =	750/750 + 0,4 = 1,4	min
	1500		750/750 + 0,58 = 1,58

При L₅ = 875 тыс.км:

L6 =	875	q5 =	750/875 + 0,5 = 1,36
	1750		750/875 + 0,497 = 1,357	min

При L₅ = 1000 тыс.км:

L ₆= 1000 q = 750/1000 + 0.44 = 1.19 min

Рассмотрим возможные стратегии ремонта 4-й (5, 6, 7-й) детали:

При L₄ = 125 тыс.км:

L5 =	125	q4 =	250/125 + 6,39 = 8,39
	250		250/125 + 5,4 = 5,4
	375		250/125 + 4,39 = 4,39
	500		250/125 + 3,94 = 3,94
	625		250/125 + 3,68 = 3,68
	750		250/125 + 3,4 = 3,4
	875 1000		250/125 + 1,357 = 3,357 250/125 + 1,19 = 3,19	min

При L₄ = 250 тыс.км:

L5 =	250	q4 =	250/250 + 3,4 = 4,4
	500		250/250 + 1,94 = 2,94
	750 1000		250/250 + 1,4 = 2,4 250/250 + 1,19 = 2,19	min

При L₄ = 375 тыс.км:

L5 =	375	q4 =	250/375 + 2,39 = 3,06
	750		250/375 + 1,4 = 2,07	min

При L₄ = 500 тыс.км:

L5 =

500 1000

q4 =

250/500 + 1,94 = 2,44 250/500 + 1,19 = 1,69

min

Рассмотрим возможные стратегии ремонта 3-й ( 4, 5, 6, 7-й) детали:

При L₃ = 125 тыс.км:

L4 =	125	q3 =	220/125 + 3,19= 4,95
	250		220/125 + 2,19= 3,95
	375		220/125 + 2,07= 3,83
	500		220/125 + 1,69= 3,45	min

При L₃ = 250 тыс.км:

L4 =	250	q3 =	220/250 + 2,19= 3,07
	500		220/250 + 1,69= 2,57	min

При L₃ = 375 тыс.км:

L4 = При L4 =

375 L3= 500 тыс. 500

q3 = q3 =

220/375 + 2,07= 2,66 220/500 + 1.69 = 2,13

min min

Рассмотрим возможные стратегии ремонта 2-й (3, 4, 5, 6, 7-й) детали:

При L₂ = 125 тыс.км:

L3 =	125	q2 =	375/125 + 3,45= 6,45
	250		375/125 + 2,57= 5,57
	375 500		375/125 + 2,66= 5,66 375/125 + 2,13 = 5,13	min

При L₂ = 250 тыс.км:

L3 =

250 500

q2 =

375/250 + 2,57 = 4,07 375/250 + 2,13= 3,63

min

При L₂ = 375 тыс.км:

L3 =

375

q2 =

375/375 + 2,66= 3,66

min

Рассмотрим возможные стратегии ремонта 1-й (2, 3, 4, 5, 6, 7-й) детали:

При L₁ = 125 тыс.км:

L2 =	125 250 375	q1 =	18/125 + 5,13 = 5,27 18/125 + 3,63 = 3,77 18/125 + 3,66 = 3,8	min

На основании проведенных расчетов построим диаграмму возможных стратегий ремонта данных элементов (рисунок 2.1).

Как видно из диаграммы, оптимальной структурой ремонтного цикла при базовом пробеге 125 тыс.км будет: L₁ = 125 тыс. км, L₂ = 250 тыс. км, L₃ = L₄ = 500 тыс. км, L₅ = L₆ = 1000 тыс. км, L₇ = 2000 тыс. км (рисунок 2.2).

Рисунок 2.2

Сохраняя неизменной структуру ремонтного цикла и увеличивая межремонтный пробег 1-й детали, получаем межремонтные пробеги всех деталей, показанные в таблице 2.2.

Таблица 2.2 - Межремонтные пробеги деталей при изменении пробега 1-й детали

L1, тыс. км	L2, тыс. км	L3, тыс. км	L4, тыс. км	L5, тыс. км	L6, тыс. км	L7, тыс. км
125	250	500	500	1000	1000	2000
	а2 = 2	а3 = 2	а4 = 1	а5 = 2	а6 = 1	а6 = 2
126	252	504	504	1008	1008	2016
127	254	508	508	1016	1016	2032
128	256	512	512	1024	1024	2048
129	258	516	516	1032	1032	2060

Из таблицы 2.2 видно, что при L₁ = 129 тыс.км, если не менять структуру ремонтного цикла, межремонтный пробег 5-ой детали превысит ее ресурс, равный l₅ = 1030 тыс.км.

Следовательно, структура ремонтного цикла будет оптимальной при базовом пробеге 128 тыс.км. Рассмотрим эту структуру более подробно с привязкой межремонтных пробегов к конкретным видам ремонта на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3

Удельные затраты при такой структуре ремонтного цикла будут наименьшими и составят:

(2.5)

, у.е./тыс.км.

Оптимальный ремонтный цикл включает в себя ремонты 6 видов:

• Межремонтный пробег 26 тыс. км. Это соответствует ремонту объема ТР-1.

• Межремонтный пробег 128 тыс. км. Восстановление детали №1 (обточка бандажей колесных пар). Это соответствует ремонту объема ТО-4.

• Межремонтный пробег 256 тыс. км. Восстанавливаются детали №1,2 (обточка бандажей колесных пар; смена шестерен тяговых редукторов). Это соответствует ремонту объема ТР-2.

• Межремонтный пробег 512 тыс.км. Восстанавливаются детали №1,2,3,4 (обточка бандажей колесных пар; смена шестерен тяговых редукторов; пропитка изоляции ТЭД; смена вкладышей моторно–осевых подшипников). Это соответствует ремонту объема ТР-3.

• Межремонтный пробег 1024 тыс.км. Восстанавливаются детали №1,2,3,4,5,6 (обточка бандажей колесных пар; смена шестерен тяговых редукторов; пропитка изоляции ТЭД; смена вкладышей моторно–осевых подшипников; смена бандажей колесных пар; обточка коллекторов ТЭД). Это соответствует ремонту объема СР.

• Межремонтный пробег 2048 тыс.км. Восстанавливаются все 7 деталей (обточка бандажей колесных пар; смена шестерен тяговых редукторов; пропитка изоляции ТЭД; смена вкладышей моторно–осевых подшипников; замена изоляции ТЭД). Это соответствует ремонту объема КР.