Состав систем сервиса на транспорте

 

      Следует отметить, что улучшению эксплуатации способствует надежно работающая служба сбора и обработки данных эксплуатации транспортных средств. Эта информация позволяет быстрее совершенствовать технические средства, улучшать их характеристики, лучше организовать систему технического обслуживания, обоснованно обеспечивать ЗИПом и прогнозировать возможные отказы. 

     2.6. Методы, используемые для определения показателей надежности

                              Математические (аналитические) методы

           Для определения показателей надежности широко используются математические методы.

      Сущность  использования математических методов  состоит в следующем.

      1. Анализируется объект и строится  так называемая структурная схема  надежности (ССН) – условная схема,  учитывающая влияние элементов  и связей между ними на работоспособность  оборудования в целом (объекта). Она может существенно отличаться  от структурной и функциональной  схем объекта.

      Возможны  два вида соединения элементов: последовательное и параллельное.

      Последовательное  соединение элементов имеет место  в том случае, когда отказ каждого  из них приводит к отказу объекта. Например, для обеспечения потребителей электроэнергией на судне используется два маломощных генератора G1, G2, соединенных параллельно. Отказ хотя бы одного из них приводит к прекращению подачи потребителям требуемой электроэнергии. Поэтому ССН в этом случае имеет вид, приведенный на рис. 2.5.

   G1

     G2

               Æ  Æ 

Рис.2.5. Последовательное соединение генераторов 

      Если  отказ части элементов объекта  не приводит к его отказу, то ССН  представляется параллельным соединением элементов (рис. 2.6).

          Для объекта, состоящего из N элементов, которые функционально необходимы, ССН имеет вид, приведенный на рис. 2.7. 
 

                            

      G1

                          Æ                        Æ

      G2

 

Рис.2.6. Параллельное соединение генераторов 

     1

    N

     i

Æ  °°° °°° Æ 

Рис.2.7. ССН для объекта, состоящего из многих элементов 

      В этом случае показатели безотказности  объекта рассчитывают через показатели элементов по следующим формулам:

      интенсивность отказов  ;

      вероятность безотказной работы .

      Если  , то .

      В случае использования экспоненциального  закона распределения времени безотказной работы

    

,

где ti – необходимая продолжительность выполнения функций i-м элементом объекта.

      При идентичности всех N элементов    .

      2. Для определения показателей широко используется аппарат теории вероятностей (так как все показатели являются случайными величинами).

      3. Применительно к механическим элементам объектов показатели надежности определяются не только с помощью методов теории вероятностей, но и методов, основанных на теории прочности, упругости, текучести материалов, из которых изготовлены эти элементы. Особенно важно такое комбинированное использование методов для определения показателей долговечности объектов.

                                        Статистические методы

            Методы сбора, обработки данных  о состоянии объектов в процессе  их эксплуатации используются  для определения показателей  надежности в двух направлениях:

           1) для определения , а затем на их основе аналитическими методами – остальные показатели надежности;

           2) для определения непосредственно интересующих нас показателей надежности только статистическим путем.

      Статистические  методы определения показателей  надежности предполагают использование теории математической статистики для определения:

• средних значений рассматриваемых случайных величин;
• дисперсий этих величин;
• законов распределения этих величин;
• оценки достоверности (степени доверия) полученных результатов.

                              

                                   Методы ускоренных испытаний

            Эти методы используются при  отсутствии необходимых статистических  данных и предполагают постановку  элементов, отдельных устройств  в режимы, заведомо более тяжелые,  чем нормальный. Полученные данные  по продолжительности безотказной работы затем «приводятся» к нормальному режиму, т.е. по определенным корректировочным зависимостям находятся показатели для нормального решения.

      Таким образом, искусственное ужесточение  условий работы элементов позволяет  в течение короткого времени  оценить их возможности по выполнению своих функций.

      Недостатки  методов ускоренных испытаний:

• трудности установления корректировочных зависимостей;
• не для всех элементов можно проводить такие испытания;
• метод связан с материальными затратами (искусственный вывод из строя элементов).

 

      К наиболее сложным, но и наиболее важным методам оценки надежности транспортных средств относятся методы, основанные на теории прочности, а также теориях  упругости, текучести и др. Этими  методами оценивается, в первую очередь, свойство долговечности транспортных средств, транспортного оборудования и других составных частей транспортных систем.

      Рассмотрим вначале методы определения безотказности транспортных систем сервиса.

 

                    2.7. Расчет показателей безотказности систем сервиса 

       При оценке надежности систем сервиса необходимо рассматривать элементы этих систем и их совокупности. Системы сервиса могут состоять из различных элементов (например, подъемно-транспортное оборудование, конвейерное оборудование, вспомогательные транспортные средства и др.). Наиболее часто приходится оценивать надежность системы сервиса, состоящей из одинаковых элементов. К этим системам относятся, например, совокупности транспортных средств, выполняющих функции сервиса. Наиболее характерной такой системой является автобусный парк, обслуживающий пассажиров по их доставке в аэропорт и обратно. В этом случае для оценки безотказности автобуса будем использовать наработку в виде пройденного расстояния (км). Тогда вероятность безотказной работы автобуса в течение наработки обозначим Значение рассчитывается по формуле

                                             

где средняя наработка между отказами (средний пробег между отказами автобуса).

       Вероятность безотказной работы m автобусов

                                             

       Если в автопарке для перевозки пассажиров выделяется n автобусов, а требуется m (m<n) автобусов, то вероятность безотказной работы m автобусов из n можно определить по формуле

                                     

где вероятность отказа автобуса при пробеге расстояния     – число сочетаний из n по i;

Формула учитывает все благоприятные  ситуации, т.е. такие, когда безотказно работает не менее m автобусов из n.

           Рассмотрим расчет показателей безотказности систем сервиса на примере.

          Пусть для доставки пассажиров в аэропорт из центра города (расстояние 15 км) требуется три работоспособных автобуса из расчета на один самолето-вылет. Средняя наработка на отказ автобуса – 750 км. После десяти часов работы каждый автобус проходит ежедневное техническое обслуживание, при котором в случае обнаружения отказов работоспособность автобуса восстанавливают. Требуется определить, какова вероятность успешной доставки всех пассажиров на самолето-вылет тремя назначенными по плану автобусами. Кроме того, необходимо определить, сколько следует планировать автобусов на один самолето-вылет, чтобы вероятность успешной доставки пассажиров составляла не менее 99%. Наконец, требуется определить, какова вероятность безотказной работы одного автобуса за рабочую смену. Известно, что средняя скорость автобуса равна 40 км/ч.

           Представим исходные данные задачи в формализованном виде.

Расстояние от центра города до аэропорта l = 15 км;

средняя скорость автобуса v_ср.= 40 км/ч;

средняя наработка автобуса на отказ L = 750 км;

интервал времени  работы между ежедневными техническими обслуживаниями t_ЕТО = 10 ч;

требуемая вероятность  успешной доставки пассажиров на самолет-вылет

 P^* = 99% = 0,99;

требуемое количество автобусов  m = 3.

 Определить: вероятность успешной доставки пассажиров тремя автобусами P₍₃₎; количество планируемых для перевозки автобусов n^* (на один самолето-вылет), при котором обеспечивается вероятность P^*;  вероятность безотказной работы одного автобуса за рабочую смену P(l_см).

          Решение.

       1. Вероятность успешной доставки  пассажиров тремя автобусами  в соответствии с формулой для P_(m)(l)

                           P₍₃₎(l)=

       2. Поскольку при выделении трех автобусов (m=3) имеем  P₍₃₎(l)<P^*, то рассмотрим случай выделения четырех автобусов (n=4). Тогда в соответствии с формулой для P_(m/n)(l) получим: 

 

=

= .

       В соответствии с формулой  для P(l) имеем: