84
Chơng IV
Độ tin cậy của đầu máy nh một phần tử
trong hệ thống vận tải đờng sắt

4.1. Một số chỉ tiêu độ tin cậy của các thiết bị kỹ thuật trong hệ thống vận tải
đờng sắt
4.1.1. Khái niệm chung
Giao thông vận tải đờng sắt là một hệ thống vận tải phức hợp cấu thành từ toàn bộ các
trang thiết bị kỹ thuật liên quan tơng hỗ với nhau trong một quá trình công nghệ thống nhất
là vận tải hành khách và hàng hoá. Các trang thiết bị kỹ thuật ở đây là đầu máy, toa xe, thông
tin, tín hiệu, cầu, đờng..., trong đó mỗi thiết bị nêu trên là một phần tử của hệ thống vận tải
đờng sắt thực hiện một nhiệm vụ xác định trong quá trình công nghệ vận tải. Để đánh giá độ
tin cậy làm việc của hệ thống này trớc hết cần phải xác định các chỉ tiêu đặc trng cho độ tin
cậy của từng phần tử trong hệ thống đó.
Đặc điểm của việc xác định các chỉ tiêu độ tin cậy của các phần tử trong hệ thống vận
tải là ở chỗ các phần tử cố định (các trang thiết bị cố định) lại đợc cấu thành từ các trang thiết
bị, các bộ phận liên kết với nhau trên toàn bộ chiều dài tuyến đờng, còn khi xác định độ tin
cậy của các phần tử di động (các trang thiết bị di động) là đầu máy, toa xe thì lại cần xem xét
toàn bộ số lợng đầu máy, toa xe vận dụng cần thiết cho việc thực hiện khối lợng vận tải cho
trớc của tuyến đờng.
Độ tin cậy của các thiết bị trong hệ thống ảnh hởng tới chất lợng hoạt động của hệ
thống, tới hiệu quả cuối cùng (hiệu quả đầu ra) và các chỉ tiêu kinh tế về hoạt động của các bộ
phận và các khu đoạn đờng sắt.
Khi đầu máy, toa xe, thông tin, tín hiệu, cầu, đờng bị mất khả năng làm việc thì cần
phải phục hồi hoặc thay thế các bộ phận và chi tiết của chúng, hoặc phải điều chỉnh chúng
trong thời gian giữa các lần bảo dỡng kỹ thuật và sửa chữa theo kế hoạch, hoặc trong quá
trình bảo dỡng, sửa chữa.
Đặc trng của các thiết bị kỹ thuật là một trong những biến cố (biểu hiện) sau đây:
- Không thực hiện đợc các chỉ tiêu của biểu đồ chạy tàu (trọng lợng đoàn tàu, tốc




=

2
1
)(exp),(
21
t
t
dttttP

, (4.1)
Trong đó: (t) - Mật độ xác suất xuất hiện h hỏng của đối tợng phục hồi.

85

2. Thông số dòng hỏng của đầu máy và các thiết bị cố định đợc xác định theo số liệu
thống kê, bằng tỷ số của tổng số h hỏng của mỗi đối tợng trong tập quan trắc trong khoảng
thời gian làm việc đủ nhỏ với số lợng các đối tợng trong tập và trị số bớc của thời gian làm
việc:

tN
tm
t
n
N
i
i

n - Số h hỏng của toa xe dẫn đến phải dừng tàu trên cung đoạn khảo sát trong khoảng
thời gian t;

1
- Hệ số mức chính xác đánh giá;
nS - Khối lợng toa xe-km thực hiện đợc trên cung đoạn sau khoảng thời gian t.

4. Thời gian làm việc tới hỏng của thiết bị kỹ thuật đợc xác định trên cơ sở thống kê:



=
=
=
N
i
i
N
i
i
tm
t
T
1
1
0
)(
, (4.4)
Trong đó: m
i



+
=


==
=
m
j
j
N
i
pi
N
i
pi
s
t
t
K
11
1

, (4.6)

Trong đó:
t
pi
- Thời gian đối tợng thứ i nằm ở trạng thái làm việc;

i
N
i
pi
N
i
pi
KT
t
t
K
111
0
1
1

, (4.7)
Trong đó:

0i
,

pi
-Thời gian dừng của đối tợng thứ i ở cấp bảo dỡng kỹ thuật và sửa chữa.

8. Giờ công trung bình phục hồi khả năng làm việc của các thiết bị kỹ thuật sau khi bị
h hỏng:




= =
=
N
i
i
N
i
m
j
j
B
tm
C
C
1
1 1
)(
, (4.9)
Trong đó: C
j
- Chi phí phục hồi khả năng làm việc của đối tợng thứ i sau h hỏng thứ j.

4.1.3. Các chỉ tiêu độ tin cậy vận dụng của đầu máy khi vận hành trên tuyến và
phơng pháp xác định
Các chỉ tiêu cơ bản liên quan đến độ tin cậy vận dụng bao gồm:
1. Các h hỏng do đầu máy gây ra trên đờng vận hành dẫn đến phá vỡ biểu đồ chạy
tầu, gây gián đoạn chạy tầu và gây cứu viện đầu máy
Tổng số h hỏng của đầu máy gây gián đoạn chạy tầu nói chung



, m
i,cv
- Số h hỏng của đầu máy thứ i gây gián đoạn chạy tầu và gây cứu viện trong
khoảng thời gian khảo sát.
n - Số lợng đầu máy tham gia vận dụng

2. Qung đờng chạy trung bình ngày đêm của đầu máy


=








==
n
i
ngvd
ii
ngvd
tong
tb
ngd
TN
LN
TN

vd
N
- Số lợng đầu máy vận dụng trong khoảng thời gian khảo sát;
ng
T
- Khoảng thời gian khảo sát, tính bằng ngày đêm.

3. Qung đờng chạy trung bình của đầu máy giữa các lần xảy ra h hỏng gây gián
đoạn chạy tàu nói chung và gây cứu viện nói riêng
a- Gây gián đoạn chạy tầu:


=








=
n
i
gd
ii
tb
gd
m
LN

4. Mật độ thời gian gián đoạn chạy tầu trung bình do h hỏng của đầu máy gây ra















==


=
= =
n
i
ii
s
j
n
i
ji
tong














===


=
= =
n
i
i
s
j
n
i
ji
gd
tong
tb
ph

ngd
s
j
n
i
ji
ngd
tong
tb
ngd
T
T
T
T
T
1 1
, phút; (4.17)
7. Thời gian trung bình giữa các lần xảy ra h hỏng gây gián đoạn chạy tầu và gây cứu
viện
a- Gây gián đoạn chạy tầu:









=

, giờ; (4.19)
Trong đó:
ngd
T
- Khoảng thời gian khảo sát, tính bằng ngày đêm;
24- Số giờ trong một ngày đêm, h.

8. Thông số dòng hỏng gây gián đoạn chạy tầu và gây cứu viện
a- Gây gián đoạn chạy tầu:













=








1
..

, 1/10
6
; (4.20)

b- Gây cứu viện:













=









..

, 1/10
6
; (4.21)

9. Độ tin cậy vận dụng của đầu máy (xác suất xuất hiện h hỏng của đầu máy trên
đờng vận hành gây gián đoạn chạy tầu và gây cứu viện).

)exp(1
tF
iji

=
; (4.22)
và
)exp(1
tF
iji
à
=
; (4.23)
Trong đó:








hợp chất lợng vận dụng và khai thác của đầu máy trong quá trình vận hành kéo đoàn tầu trên
tuyến. Tuy nhiên, trong nhiều năm qua các chỉ tiêu này vẫn cha đợc quan tâm nghiên cứu và
cha đợc đa vào phân tích trong quá trình đánh giá chất lợng khai thác đầu máy nói chung
và đặc biệt trong việc phân tích, đánh giá chất lợng vận dụng và khai thác đầu máy khi vận
hành trên tuyến nói riêng.

4.1.4. Mô hình tổng quát xây dựng chơng trình xử lý số liệu thống kê thời gian
gián đoạn chạy tầu do h hỏng của đầu máy gây ra trên đờng vận hành
Khi nghiên cứu độ tin cậy vận dụng của đầu máy ngời ta quan tâm đến khoảng thời
gian đầu máy phải ngừng hoạt động khi đang vận hành trên tuyến do h hỏng hoặc trục trặc
của các chi tiết hoặc bộ phận của đầu máy gây ra. Khoảng thời gian ngừng hoạt động này
chính là thời gian gây ra chậm tầu, làm phá vỡ biểu đồ chạy tầu, hay còn gọi là thời gian gián
đoạn chạy tàu. Khoảng thời gian đầu máy phải ngừng hoạt động đựoc phân ra:
1- Thời gian gián đoạn chạy tầu gây cứu viện đầu máy. Trong trờng hợp này h hỏng
xảy ra không thể khắc phục đợc tại chỗ, đòi hỏi phải điều động cứu viện đầu máy (CV);
2- Thời gian gián đoạn chạy tầu để khắc phục h hỏng vừa xảy ra, và h hỏng đó đợc
khắc phục tại chỗ, hay còn gọi là thời gian phục hồi (PH);