Общие правила определения критериев предельного состояния железнодорожной техники

УТВЕРЖДЕНЫ
распоряжением ОАО «РЖД»
от «22» декабря 2015 г. №  3036р
 

Методические рекомендации

Общие правила определения критериев предельного состояния железнодорожной техники

 

 

Назначение и область применения
Настоящие методические рекомендации распространяются на все виды железнодорожной техники, включающую объекты инфраструктуры железнодорожного транспорта, железнодорожный подвижной состав и их составные части.
Настоящие методические рекомендации устанавливают состав, порядок и общие правила определения критериев предельного состояния железнодорожной техники с целью достоверного определения ее технического состояния при эксплуатации, прогнозирования остаточного ресурса по изменению параметров его технического состояния при эксплуатации и рекомендации при прогнозировании на основе оценки рисков, обусловленных как технико-экономическими показателями, так и нарушениями установленных требований безопасности.
Настоящие методические рекомендации предназначены для применения субъектами деятельности в сфере железнодорожного транспорта общего и необщего пользования по согласованию между заказчиком (потребителем) и разработчиком (изготовителем) при задании требований по надежности и безопасности функционирования железнодорожной техники для включения их в нормативно-техническую документацию, а также в договоры на разработку и поставку технических средств.
Настоящие методические рекомендации могут быть откорректированы или актуализированы по результатам опытного применения, в случае изменения нормативно-методической базы, а также в случае организационно-структурных и экономических преобразований в ОАО «РЖД».
Применение настоящих методических рекомендаций сторонними организациями оговаривается в договорах (соглашениях) с ОАО «РЖД».
 

5 Общие положения

5.1 

В соответствии с ГОСТ 32192 понятие «железнодорожная техника» представляет собой техническое средство или совокупность технических средств, предназначенные для обеспечения перевозочного процесса на железнодорожном транспорте.

В общем смысле, любое техническое средство создается для удовлетворения определенных потребностей заинтересованных сторон. Для этого оно должно выполнять определенные функции, которые отражают назначение технического средства, цель его создания и определяют его потребительные свойства (функциональные, надежности, эргономические, эстетические, технологические, экологические, безопасности) на определенном жизненном цикле, который протекает во времени.

5.2 

В процессе производства и эксплуатации технические параметры, характеризующие потребительские свойства технического средства и его составных частей, изменяются непрерывно, что соответственно приводит к изменению его технического состояния. Причиной изменений является воздействие внешних и внутренних факторов, в качестве которых выступают следующие виды нагрузок, имеющих случайный характер, например, для железнодорожной техники (см. таблицу 5.1).

Характеристика основных видов нагрузок железнодорожной техники
 

№ п/п

Вид нагрузки

Характеристика

Внешнее проявление

1

2

3

4

1

Силовое нагружение

Воздействие внешней сосредоточенной и распределенной силы, вызывающей внутри материала соответствующее противодействие в форме распределенных по сечению внутренних сил

Деформация

2

Термо-механическое нагружение

Термическое расширение или сжатие материала во время нагрева или охлаждения при отсутствии пространства для такого изменения геометрических размеров

Тепловое удлинение или сжатие при ограничении деформирования

3

Воздействие, обусловленное трением

Отрыв и перенос частиц материала под воздействием сил трения

Изменение размера и (или) формы сопрягаемых деталей в результате изнашивания

4

Коррозионно-эрозионное воздействие

Постепенное изменение размеров технического средства (элемента) или свойств материала в результате физико-химических взаимодействий технического средства (элемента) с внешней агрессивной средой

Изменение размера и (или) формы сопрягаемых деталей в результате коррозии

5

Электро-магнитное воздействие

Изменение физико-химических свойств материалов под воздействием электрического тока

Протекание электрического тока или наличие внешних электромагнитных излучений

Примечание: Чаще всего на техническое средство (элемент) действуют факторы из нескольких групп одновременно.

 

5.3 

Изменение потребительских свойств технического средства с течением времени вызывает необходимость оценки его технического состояния с точки зрения функционирования и пригодности для выполнения предписанных функций, т.е. определения соответствия параметров технического средства требованиям нормативной (технической) документации.

При оценке технического состояния используют понятие правильного или неправильного функционирования технического средства. Состояние правильного функционирования – состояние, при котором применяемое по назначению техническое средство в целом или его составная часть выполняют в текущий момент времени предписанные им алгоритмы функционирования со значениями параметров, соответствующими установленным требованиям. Соответственно, в состоянии неправильного функционирования техническое средство не выполняет предписанные алгоритмы функционирования с требуемыми значениями параметров.
Все множество возможных технических состояний может быть разделено на подмножества состояний правильного и неправильного функционирования технического средства. Для облегчения задачи оценки каждый вид технического состояния подразделяют на группы состояний, которые характеризуются определенными общими свойствами.
Градации технического состояния определяются, исходя из требований правильности функционирования технического средства, полноты выполнения им назначенных функций и потребности в работах по обслуживанию и ремонту для обеспечения заданных требований.
В соответствии с ГОСТ 32192 для железнодорожной техники определены следующие дискретные (фиксированные) виды технического состояния:
исправное;
неисправное;
предотказное;
работоспособное;
неработоспособное;
частично работоспособное;
опасное;
предельное.
Каждое из этих состояний характеризуется совокупностью значений параметров, описывающих состояние технического средства, и качественных признаков. Номенклатура этих параметров и признаков, а также пределы допустимых их изменений устанавливаются нормативной или технической документацией.

5.4 

Переход технического средства из одного вышестоящего технического состояния в нижестоящее обычно происходит вследствие повреждений или отказов. Переход технического средства из работоспособного (исправного, неисправного, предотказного, частично работоспособного) состояния в неработоспособное называют отказом, а переход в предельное состояние – исчерпанием ресурса.

5.5 

Наиболее общей причиной отказов технических средств являются изменения параметров и характеристик элементов во времени, обусловленные происходящими в них физико-химическими процессами. Процесс возникновения отказа представляет собой, как правило, некоторый временной процесс, внутренний механизм и скорость которого определяются структурой и свойствами материала, напряжениями, вызванными нагрузкой, и температурой. Вследствие этого классификация отказов технических устройств по их физической природе должна представлять собой, прежде всего классификацию физико-химических процессов, непосредственно или косвенно влияющих на работоспособность элементов и возникновение отказов, а также классификацию условий протекания процессов. Такая классификация процессов может быть проведена по следующим признакам:

по типу (классу) материала элемента;
месту протекания процессов, влияющих на работоспособность элемента;
виду энергии, определяющей характер процесса;
типу эксплуатационного воздействия;
характеру (внутреннему механизму) процесса.
Примечание – В приложении А, в качестве примера, приведена классификация механизмов отказов для электрорадиоизделий.

5.6 

Отличительный признак или совокупность признаков (качественных и количественных), согласно которым устанавливается факт возникновения отказа, является критерием отказа.

Выбор критерия отказа производится в следующем порядке:
устанавливается перечень параметров и допустимые пределы на изменения с учетом требований потребителя, условий эксплуатации достигнутого уровня техники;
с учетом требований потребителя и их технической выполнимости определяется перечень параметров, от которых зависит работоспособность технического средства;
выбираются величины допусков для параметров технического средства, выход за пределы этих допусков означает отказ.
При установлении критериев отказа необходимо исходить из условия, что продолжительность полезной работы технического средства (отдельного узла, детали, элемента) является наибольшей при наименьшем времени простоя и наименьших затратах на техническое содержание (техническое обслуживание и ремонт – ТОиР). Величина и характер изменения критерия отказа должны быть обоснованы как с технической, так и с экономической точек зрения.

5.7 

Исчерпание ресурса и переход технического средства в предельное состояние означает, что достигнуто одно или несколько из следующих условий:

неустранимое нарушение требований безопасности;
неустранимое отклонение величин заданных параметров;
недопустимое снижение экономичности и эффективности;
неустранимое функциональное устаревание.
Поэтому установить точные признаки и параметры (критерии), при которых состояние технического средства следует квалифицировать как предельное, представляет довольно сложную задачу.
Типичными критериями предельных состояний технических средств могут быть:
отказ одной или нескольких составных частей, восстановление или замена которых на месте эксплуатации не предусмотрена эксплуатационной документацией (должна выполняться в ремонтных органах);
механический износ ответственных деталей (узлов) или снижение физических, химических, электрических свойств материалов до предельно допустимого уровня;
повышение интенсивности отказов (снижение наработки на отказ) изделий ниже (выше) допустимого уровня;
превышение установленного уровня текущих (суммарных) затрат на ТОиР или другие признаки, определяющие экономическую нецелесообразность дальнейшей эксплуатации.

5.8 

Критерии предельного состояния представляют собой набор параметров (характеристик) железнодорожной техники и их предельных значений, а также в некоторых случаях качественных признаков, при достижении которых необходимо временно или окончательно прекратить применение (использование) технического средства по назначению.

5.9 

При достижении предельного состояния технического средства должно быть принято одно из следующих возможных решений:

направление в ремонт для восстановления ресурса и последующее использование по назначению;
проведение модернизации/модификации или реконструкции;
вывод из эксплуатации (списание или передача для применения не по назначению) и замена на новый.
Обобщенная схема принятия решений в отношении технического средства на основе критериев предельного состояния и их использование в течение срока службы приведены на рисунках 5.1 и 5.2.