Katarzyna Chruzik, Rafał Wachnik Monitorowanie czynności utrzymaniowych pojazdów w kolejnictwie studium przypadku

Transkrypt

1 Katarzya Chruzik, Rafał Wachik Moitorowaie czyości utrzymaiowych pojazdów w kolejictwie studium przypadku Rozporządzeie Komisji Europejskiej r 445/2 [] w sprawie systemu certyfikacji podmiotów odpowiedzialych za utrzymaie (ECM) w zakresie obejmującym wagoy towarowe akłada a te podmioty obowiązek adzorowaia stau wagoów towarowych, ie precyzując w im metody ai sposobu adzoru. W publikacji przestawioo zagadieia związae z moitorowaiem czyości utrzymaiowych dla pojazdów kolejowych oraz oparte a ormie PN-EN 526:22 rozwiązaia dedykowae podmiotom odpowiedzialym za utrzymaie wagoów towarowych wraz z praktyczym zastosowaiem. Model ocey W celu spełieia wymagań Rozporządzeia 445/222 [] oraz usprawieia adzoru ad pojazdami operatorzy kolejowi poszukiwali gotowych metod w zakresie moitorowaia czyości utrzymaiowych. Niestety, brakuje obecie publikacji opisujących pełe zakres adzoru w odiesieiu do pojazdów kolejowych. Odpowiadając a potrzeby braży kolejowej, w Katedrze Trasportu Szyowego Politechiki Śląskiej, a podstawie ormy EN 526:22 Zastosowaia kolejowe Specyfi - kacja iezawodości, dostępości (rozumiaej jako gotowość, zgodie z polskojęzyczą literaturą), podatości utrzymaio- wej i bezpieczeństwa [2], opracowao metodykę służącą do moitorowaia czyości utrzymaiowych pojazdów kolejowych. Poiżej przedstawioo wzory matematycze służące do wyzaczaia wartości poszczególych wskaźików (tab. 4). Wzory te zostały opracowae zgodie z wytyczymi z ormy dla poszczególych zakresów wskaźików. Do wykoaia aalizy RAMS oraz obliczeia każdego z wskaźików które w poiższym przypadku dotyczą tylko eksploatacji pojazdu, a ie całego cyklu życia iezbęde są dae dotyczące wagou oraz dae o jego eksploatacji. Są to: typ wagou, rodzaj czyości wraz z opisem, kod uszkodzeia, rodzaj uszkodzoego systemu, iformacja, czy jest to system krytyczy, oszacoway skutek uszkodzeia, warsztat utrzymaiowy wykoujący czyość, data wycofaia z użytkowaia, data początku czyości utrzymaia, data końca czyości utrzymaia, data przywróceia do użytkowaia, przebieg. W zależości od rodzaju wskaźika do wzoru wybierae są odpowiedie iformacje. Należy zwrócić szczególą uwagę a fakt, iż wskaźiki przedstawioe w tabelach 4 przedstawiają wartości średie. W badaej populacji mogą występować atomiast wartości zaczie odbiegające od obliczoej średiej. Niestety, metoda stadardowego obliczaia powyższych wskaźików ie jest odpora a Tab.. Wskaźiki RAMS obszar iezawodości Wskaźiki Dae Sposób wyzaczeia FPMK Liczba uszkodzeń liczba uszkodzeń FPMK = [ ] a milio kilometrów D T liczba przejechaych kilometrów w aalizowaym okresie MTBF MDBF Średi czas pomiędzy uszkodzeiem (średi czas bez uszkodzeia) dla systemów odawialych / aprawialych Średi dystas pomiędzy uszkodzeiem (liczba kilometrów bez uszkodzeia) dla systemów odawialych / aprawialych liczba uszkodzeń D Ai data wystąpieia uszkodzeia, i =, 2, liczba uszkodzeń P Ai sta liczika przy kolejych uszkodzeiach, i =, 2, MTBF = MTBF = D T Ai+ Azi Ai+ Ai [ km] Tab. 2. Wskaźiki RAMS obszar dostępości Wskaźiki Sposób wyzaczeia A P Dostępość ze względu a czyości plaowae A MTBM = p MTBM MTTR A N Dostępość ze względu a czyości ieplaowae A MTBF = MTBF MTTR A O Dostępość operacyja Ao = [( A ) + ( )] p A N liczba dostepego taboru F A Dostępość taboru F = A liczba taboru takie przypadki, jedak zastosowaie odpowiediego sortowaia daych czy testu statystyczego elimiującego skraje wartości może pozwolić a ich wykluczeie przed włączeiem do aalizy. Warto jedak zastaowić się ad przyczyą pojawiaia się odstających wyików i wdrożyć odpowiedie działaia korygujące w przyszłości. W celu obliczeia wskaźików ależących do obszaru bezpieczeństwa ależy przeprowadzić szczegółową aalizę ryzyka zagrożeń a etapie eksploatacji dla pojazdów kolejowych. 7 2 /24

2 Tab. 3. Wskaźiki RAMS obszar podatości a utrzymaie Wskaźiki Dae Sposób wyzaczeia MTTR MTBM MDBM MTTM Średi czas do przywróceia Średi czas pomiędzy plaowaymi czyościami utrzymaia Średi dystas pomiędzy plaowaymi czyościami utrzymaia Średi czas działań związaych z utrzymaiem liczba wszystkich czyości utrzymaia N Pi data wycofaia z eksploatacji, i =, 2, N Zi data przywróceia do eksploatacji, i =, 2, liczba plaowaych czyości utrzymaia U Pi data początku czyości, i =, 2, U Zi data zakończeia czyości, i =, 2, liczba plaowaych czyości utrzymaia P Ui sta liczika przy kolejych czyościach, i =, 2, liczba wszystkich czyości utrzymaia U Pi data początku czyości, i =, 2, U Zi data zakończeia czyości, i =,2, MTTR = ( NZi NPi ) MTBM = MDBM = MTTM = ( N N ) Pi Zi ( P P ) Ui+ Ui ( UZi UPi ) [ km] Tab. 4. Wskaźiki RAMS obszar bezpieczeństwa Wskaźiki Dae Sposób wyzaczeia MTBSF MTBF Średi czas pomiędzy uszkodzeiami systemowymi Średi czas pomiędzy uszkodzeiami stwarzającymi zagrożeie Stopień zagrożeia liczba uszkodzeń systemowych D A sys i data kolejych uszkodzeń systemowych, i =, 2, Uszkodzeia systemowe dotyczą: systemów hamulcowych, zestawów kołowych, urządzeń cięgłowych, zbiorików i zaworów wagoów towarowych przezaczoych do przewozu towarów iebezpieczych liczba uszkodzeń wywołujących sta zagrożeia D AF i daty kolejych uszkodzeń stwarzających zagrożeie (czyli takich, dla których skutek w tablicy FMEA jest większy od przyjętej wartości), i =, 2, L AF liczba uszkodzeń wywołujących sta zagrożeia (j.w.) T aalizoway okres czasu / liczba lat liczba wszystkich uszkodzeń MTBSF = MTBF = ( t) = ( a) A sys i+ A szs i AFi+ L = T L AF AF AFi [ ] Aaliza RAMS Aaliza RAMS, której wyiki prezetowae są w iiejszym rozdziale, została wykoaa dla sześciu typów wagoów towarowych (44V, 44Va, 436V, 42Z, 44V, 42W), ależących do dużego przewoźika towarowego. Aaliza ta obejmuje lata Podczas wykoywaia obliczeń uwzględioa została liczebość daego typu wagou w każdym roku jego eksploatacji. Poiżej przedstawioo przykładowe wyiki aalizy RAMS dla badaych typów wagoów rys. 6 oraz zestawieie wszystkich wartości poszczególych wskaźików (pełe okres aalizy, wszystkie typy wagoów rys. 7 5). Dodatkowo przeprowadzoo aalizę rodzajów występujących uszkodzeń; 78 zidetyfi kowaych awarii podzieloo a 2 kategorii: ) adwozie pojazdu, 2) ostoje, ramy, wózki, 3) układ hamulcowy, 4) układ apędowy (z wyłączeiem zestawu kołowego), 5) układ sterowaia, 6) układ zasilaia, 7) urządzeia cięgłowe i zderze, 8) usprężyowaie, MTBF [di] MTTR [di] Rys. 2. Typ 44V średi czas przywróceia do użytkowaia MTTR aprawy awaryje i plaowe Rys.. Średi czas pomiędzy uszkodzeiami (MTBF) dla wagou typu 44V /24 7

3 MTBM [di] Rys. 3. Średi czas pomiędzy plaowymi czyościami utrzymaia (MTBM) dla wagou typu 44Va Liczba awarii 5, 4,5 4, 3,5 3, 2,5 2,,5,,5, 3 (2,84) 4 (4,47) 3 (2,59) 2 (,95) Rys. 4. Średia liczebość uszkodzeń przypadająca a jede wago dla wagou typu 436V Uk ad zasilaia (,%) Uk ad sterowaia (,%) Zabezpieczeia towarów iebezpieczych (,%) Uk ad ap dowy (z wy czeiem zestawu ko owego) (,49%) Wyposa eie dodatkowe (osprz t) (,94%) Uk ad hamulcowy 5% (48,64%) 45% 4% 35% 3% 25% 2% 5% % 5% % Uspr yowaie (,74%) Nadwozie pojazdu (6,2%) Zestawy ko owe/ o yska (4,9%) Ie (6,34%) Urz dzeia ci g owe i zderze (2,44%) Ostoje, ramy, wózki (9,2%) Rys. 5. Procetowy udział uszkodzeń przypadających a poszczególe kategorie dla wagou typu 42Z redia liczba awarii 2,,8,6,4,2,,8,6,4,2, Nadwozie pojazdu Uk ad hamulcowy Wyposa eie dodatkowe (osprz t) Ostoje, ramy, wózki Urz dzeia ci g owe i zderze Zestawy ko owe/ o yska Rys. 6. Średia liczebość uszkodzeń przypadających a poszczególe kategorie z podziałem a lata dla wagou typu 44V 9) wyposażeie dodatkowe (osprzęt), ) zabezpieczeia towarów iebezpieczych, ) zestawy kołowe / łożyska, 2) ie. Dla każdego typu wagou towarowego wygeerowao raport zawierający wartości wskaźików, które mogą zostać porówae z wartościami założoymi w Dokumetacji Systemu Utrzymaia (DSU), co pozwoli zapozać się z osiągiętymi rezultatami działań przedsiębiorstwa. Podsumowaie i wioski Przeprowadzoa aaliza RAMS została wykoaa dla sześciu typów wagoów towarowych ależących do dużego przewoźika towarowego. Aaliza ta dotyczy lat Podczas wykoywaia obliczeń uwzględioa została liczebość daego typu wagou, pojedyczo dla każdego roku jego eksploatacji. Wszystkie wartości wskaźików obliczoo z uwzględieiem liczebości poszczególych typów wagoów towarowych tab. 5. Wyzaczoe wartości wskaźików RAMS dla poszczególych typów wagoów pokazae są a rysukach 7 5. Wyiki przedstawiają wartości średie przypadające a jede wago. Aalizując wskaźiki opisae a rysukach 7 5, moża zauważyć, że: ajczęstszym uszkodzeiom ulega typ 42W oraz 436V; średi czas przywróceia do użytkowaia jest ajiższy dla typu 44Va, zaś ajdłuższy dla 42Z; typ 42Z charakteryzuje rówież ajdłuższy okres pomiędzy plaowaymi czyościami utrzymaia; średi czas pomiędzy uszkodzeiami systemowymi lub uszkodzeiami wywołującymi sta zagrożeia jest ajiższy dla typu 436V, jedak dla pozostałych typów wartość tego okresu jest zbliżoa; dostępość operacyja jest ajwyższa dla typu 44Va, ajiższa wyosząca tylko 64% dla 44V. Tab. 5. Liczebość typów wagoów towarowych Typ 44V 44Va 436V 42Z 44V 42W Liczebość /24

4 Warto wska ika MTBF [di] Warto wska ika MTBSF [di] V 44Va 436V 42Z 44V 42W Rys. 7. Średi czas pomiędzy uszkodzeiami MTBF w latach V 44Va 436V 42Z 44V 42W Rys. 8. Średi czas pomiędzy uszkodzeiami systemowymi MTBSF w latach Warto wska ika FPMK [di] Warto wska ika MTBF [di] V 44Va 436V 42Z 44V 42W Rys. 9. Średia liczba uszkodzeń a milio kilometrów (FPMK) w latach V 44Va 436V 42Z 44V 42W Rys.. Średi czas pomiędzy uszkodzeiami stwarzającymi zagrożeie MTBF w latach ,6 2,5 Warto wska ika MTBM [di] Liczba uszkodze / wago/rok,4,3,2,,26,24,42,53,3,39 44 V 44Va 436V 42Z 44V 42W Rys.. Średi czas pomiędzy plaowaymi czyościami utrzymaia MTBM w latach V 44Va 436V 42Z 44V 42W Rys. 2. Średi stopień zagrożeia (t) w latach /24 73

5 Liczba uszkodze stwarzaj cych zagro eie/liczba uszkodze,8,7,6,5,4,3,2,,67,4,2,59,6, 44 V 44Va 436V 42Z 44V 42W Rys. 3. Średi stopień zagrożeia (a) w latach 28 2 Dostepo Warto wska ika MTTR [di] 9% 8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% % % % 8% 7% 69% , 4,6 4,2 5,6 3,8 4,7 44 V 44Va 436V 42Z 44V 42W Wszystkie wagoy Naprawy awaryje Naprawy plaowe 72 64% 72% 44 V 44Va 436V 42Z 44V 42W Rys. 4. Dostępość (gotowość operacyja) Ao w latach 28 2 Rys. 5. Średi czas przywróceia do użytkowaia (MTTR) w latach 28 2 Dzięki przeprowadzoej aalizie moża stwierdzić, że a ajwiększe uszkodzeia we wszystkich typach wagoów arażoe są układ hamulcowy oraz adwozie pojazdu. Należy zwrócić uwagę, że uszkodzeia związae z układem hamulcowym mogą stwarzać i stwarzają w praktyce ajwiększe stay zagrożeia w trasporcie kolejowym. Wartości większości wskaźików pogarszają się w miarę upływu lat, co jest ściśle związae ze starzeiem pojazdów. Aalizując rysuki 7 5, ie moża jedozaczie stwierdzić, który wago posiada ajlepsze wartości dla całej grupy wskaźików. Najczęściej jedak korzystiejsze wartości uzyskują wagoy typu 44Va, 42W i 442. Główe wioski z przeprowadzoej aalizy RAMS dotyczą samego procesu uzyskiwaia i obróbki daych. Moża zauważyć ieścisłości w zapisie iformacji, a w szczególości w zakresie dat wycofaia i przywróceia do eksploatacji. Przykładem może być wycofywaie tego samego wagou i przywracaie do użytkowaia dzień po diu czy prawie atychmiastowe poowe wycofaie. Prawdopodobie właśie takie działaia, w przypadku których trudo o stwierdzeie jedozaczych ieprawidłowości w zapisach, mogą powodować geerowaie błędych wyików aalizy RAMS, p. skróceie średiego czasu pomiędzy uszkodzeiami czy aprawami. Być może wprowadzeie jedego systemu iformatyczego dla całego przedsiębiorstwa, ujedoliceie sposobu zapisu daych czy poprawa procedur dotyczących przekazywaia wagoów do aprawy pozwolą a wykluczeie tych błędów. Moża rówież dodać, że a podstawie otrzymaych daych iemożliwe było wyzaczeie wskaźika dotyczącego średiego czasu potrzebego a czyości utrzymaia, tzw. MTTM, którego opracoway wzór zajduje się w tabeli 3. Istieje rówież możliwość powstaia dodatkowego iewidoczego błędu zmiay umerów wagoów, która ma miejsce a przestrzei ostatich kilku lat w wyiku moderizacji pojazdów. Wdrażae owe stadardy w zakresie środków techiczych zmuszają do stopiowej ich moderizacji, atomiast brak ozaczeia, że day wago występuje w badaym okresie czasu pod dwoma umerami idetyfi kacyjymi, powoduje, że wskazaa liczebość wagoów (w tym liczebość w każdym roku użytkowaia) będzie błęda. Warto zwrócić uwagę, że aaliza RAMS jest stosowaa w przypadku polskich przewoźików kolejowych od iedawa. Wykluczeie błędów a etapie wdrażaia moitorowaia procesu utrzymaia pojazdów kolejowych pozwoli a uzyskaie rzetelych wyików służących poprawie bezpieczeństwa procesu utrzymaia pojazdów kolejowych i obiży jego koszty. Bibliografia:. EN 526:22: Zastosowaia kolejowe Specyfi kacja iezawodości, dostępości, podatości utrzymaiowej i bezpieczeństwa. 2. Rozporządzeie Komisji (UE) r 445/2 z dia maja 2 r. w sprawie systemu certyfi kacji podmiotów odpowiedzialych za utrzymaie w zakresie obejmującym wagoy towarowe oraz zmieiające rozporządzeie (WE) r 653/27. Autorzy: dr iż. Katarzya Chruzik Politechika Śląska, Wydział Trasportu, Katedra Trasportu Szyowego mgr Rafał Wachik Politechika Śląska, Wydział Trasportu, Katedra Trasportu Szyowego 74 2 /24