Оценка надежности конструкции верхнего строения пути. Управление надежностью бесстыкового пути

Полученную систему уравнений решим по методу наименьших квадратов.

Уравнения решаем относительно неизвестных T_cp и s_t. Точность полученных значений T_cp и s_t может быть оценена с помощью соответствующих уравнений.

Частота отказов элементов рельсовых скреплений типа ЖБР, определена по статистическим данным об отказах элементов во время эксплуатации (табл. 1.4)

Таблица 1.4 – Частота отказов элементов рельсовых скреплений.

Используя эти данные, определим значения T_cp и s_t, млн. т брутто (табл. 1.5).

Таблица 1.5 – Параметры распределения

У скреплений типа БП-65 высокую интенсивность отказов имеют пластинчатые клеммы, текстолитовые ВТУЛКИ И подкладки. При повышении надежности этих элементов, а также резиновых нашпальных прокладок эффективность работы скреплений типа БП будет значительно выше.

После определения параметров T_cp и s_t и вероятности безотказной работы P(t) отдельных элементов скреплений перейдем к определению вероятности безотказной работы узлов скреплений.

Для этой цели составлены структурные схемы анализа надежности скреплений КБ, ЖБР, БП (рис. 2).

Рисунок 2 Структурная схема для расчета надежности рельсовых скреплений БП

На схеме приняты следующие обозначения:

1₃ – болты закладные;

2₃ – шайбы закладные;

3₃ – втулки короткие;

4₃ – втулки удлиненные;

5₃ – клеммы;

1_п – прокладки резиновые подрельсовые.

2_п – подкладки

3_п – прокладки под подкладками

При составлении структурных схем исходным было принято положение, что система последовательно соединенных элементов работоспособна тогда и только тогда, когда работоспособны все ее элементы. Вероятность безотказной работы определена по формуле (1.38).

У скреплений БП отказ узла скреплений наступит при отказе любого из его элементов.

Вероятность безотказной работы узлов рельсовых скреплений определяем в соответствии со структурной схемой (рисунке 2) по формуле:

                                                                         (1.42)

Численные значения вероятности безотказной работы узлов скреплений в зависимости от наработанного тоннажа указаны в таблице 1.6\1\.вероятность безотказной работы узлов скрепления для скрепления БП при тоннаже 200 млн. т брутто составляет 0,9342.

Согласно нормативным документам, поперечная устойчивость рельсовых нитей и всей рельсошпальной решетки обеспечивается, если нет кустов из трех негодных шпал, а рельсовая нить не расшита более чем на трех шпалах подряд. Справедливость этих требований подтверждается результатами проведенных в последнее время исследований поперечной устойчивости пути на железобетонных шпалах под поездной нагрузкой.

В соответствии с этими  требованиями рассмотрим систему, состоящую из последовательно соединенных элементов, каждый из которых имеет по два резервных нагруженных элемента. Предположим, что все элементы системы однотипны. Тогда вероятность безотказной работы любого элемента системы и число последовательных элементов на каждом рельсовом звене.

,                                                (1.44)

S=47,3/3=15,77

где n – число шпал на рельсовом звене.

Таблица  1.6 - Вероятность безотказной работы узлов скреплений

Вычисления значений вероятностей элементов скрепления сведены в таблицу 1.7

Таблица 1.7 - Значений вероятностей элементов скрепления

На рисунке 3 показан график изменения вероятности безотказной работы скрепления БП в зависимости от тоннажа.

Пример 3. Определить наработку, при которой в узлах скрепления ЖБР откажут 20% клемм и подрельсовых прокладок, т. е. необходимо найти t_i, при которой F(t) = 0,2, соответственно  P_i = 1–F(t) = 0,8, а T_cp = 779 млн. т брутто, s_t = 229 млн. т брутто.

По приложению 2 находим квантиль U_0,8 = 0,842,

млн. т брутто.

Для подрельсовых прокладок

T_cp = 920 млн. т брутто, s_t = 335 млн. т брутто.

млн. т брутто.

Таким образом, после пропуска 400 млн. т брутто груза нужно произвести полную ревизию узлов скрепления БС с заменой отказавших деталей.

1.4     Оценка надежности подрельсовых оснований

Шпалы, эксплуатирующиеся примерно в равных условиях, при одинаковых объемах перевозок отказывают в различное время вследствие существующего разброса прочностных свойств древесины, качества обработки антисептиками, условий опирания шпал в балласте, наличия неровностей на поверхности катания рельсов, в том числе стыков. Следовательно, повреждение шпал – случайный процесс, а пропущенный тоннаж до отказа шпал – случайная величина.

Так как отказы шпал вызываются многими факторами, каждый из которых оказывает определенное воздействие на развитие дефектов, теоретическое распределение должно иметь монотонно возрастающую функцию интенсивности отказов, так как известно, что с ростом наработки повышается интенсивность отказов шпал мы используем нормальный закон распределения.

Исходная информация об отказах шпал собирается по ведомостям покилометрового учета замененных шпал и отчетам о наличии в пути негодных шпал.

Результаты статистической выборки данных об отказах шпал приведены в таблице 1.7, где представлен сгруппированный ряд, полученный по результатам статистического эксперимента на участке железной дороги (грузонапряженность 58 млн. т брутто, среднеосевая нагрузка 15 кН/ось, рельсы типа Р75 длиной 25 м, балласт щебеночный).

При построении сгруппированного ряда весь диапазон наработки 0…795 млн. т брутто был разделен на интервалы. Для каждого интервала подсчитывалась частота отказов