Admin

Статистические методы в путевом хозяйстве

Я.М. КЛЕБАНОВ, В.А. БРУЯКА, А.Г. АКОПЯН

Статистические методы как один из основных инструментов мониторинга и анализа процессов в настоящее время получают все большее распространение во всех структурных подразделениях ОАО «РЖД». Для достижения необходимого качества выполняемых работ необходимо иметь продуманную систему, регламентирующую применение статистических методов на разных организационных уровнях, способов интерпретации полученных результатов и распределение полномочий при проведении исследований.

Статистический анализ в путевом хозяйстве является комплексной процедурой, которая состоит из ряда отдельных этапов. Их рекомендуется разделить по следующим уровням ответственности:

получение первичной информации автоматизированными или ручными средствами о состоянии пути и других объектов, происходящих в хозяйстве, занесение данных в соответствующие информационные системы и (или) типовые учетные формы — монтеры, бригадиры, мастера линейных подразделений, специалисты центров диагностики пути (ПЦД) и дистанций пути;

предварительная обработка собранных сведений, подготовка электронных бланков контрольных листков и проведение статистического анализа по отдельным километрам и объектам хозяйства, бригадам, околоткам и дистанции в целом — специалисты ПЦД, технического, экономического отделов и отдела кадров дистанции пути;

обобщение и статистический анализ собранной информации по отдельным участкам пути, перегонам и объектам хозяйства, структурным подразделениям службы пути — специалисты отделов службы пути;


обобщение результатов статистического анализа по сети дорог, контроль за целевыми показателями качества состояния и содержания объектов хозяйства, разработка рекомендаций по улучшению использования статистических методов анализа в структурных подразделениях — специалисты Департамента пути и сооружений.

Порядок применения статистических методов управления качеством устанавливается отдельно для анализа состояния пути и ведения объектов хозяйства.

К нормируемым показателям состояния пути относятся геометрические параметры рельсовой колеи, устройства пути, состояние шпал, балластного слоя и земляного полотна, силовые взаимодействия колеса с рельсом и др. Необходимые данные предоставляются вагонами-путеизмерителями различных типов, а также ручными средствами диагностики, оборудованными бортовой автоматизированной системой записи. Количество обследуемых точек зависит от технических характеристик используемой измерительной системы.

Изучение полученной информации и назначение предупреждающих или корректирующих мероприятий осуществляется в соответствии со схемой непрерывного улучшения качества, представленной на рис. 1. Для статистического анализа нормируемых показателей состояния пути используют гистограммы относительных частот попадания исследуемой величины в заданные интервалы значений и контрольные карты Шухарта. Парная корреляционная связь между показателями выявляется по диаграммам разброса с вычислением коэффициента корреляции. Все необходимые расчеты, построение гистограмм, контрольных карт и диаграмм разброса выполняют на ЭВМ с помощью специального программного обеспечения.

Данные измерений нормируемых показателей состояния пути хранят и обрабатывают в дорожных центрах диагностики пути. Результаты статистического анализа передают в соответствующие дистанции пути. Периодичность измерений соответствует запланированным интервалам проходов вагона-путеизмерителя при стабильном состоянии пути или может быть увеличена при необходимости оперативного контроля в связи с нестабильным состоянием, большим количеством отступлений II степени, большой величиной пропущенного тоннажа и др.

Сведения о значениях каждого показателя на участке должны храниться в виде электронного массива данных с привязкой к железнодорожной координате. Массивы разбиваются на группы, соответствующие отдельным пикетам или километрам. При обработке информации последовательных проходов путеизмерительных средств необходима координатная привязка каждого из них по отношению к первому.

На всех выделенных для анализа участках пути рассчитывают статистические характеристики заданного показателя, результаты расчетов отображают в виде точек на соответствующих контрольных картах, где также наносят центральную линию (ЦЛ), верхнюю (ВКГ) и нижнюю (НКГ) контрольные границы. Для того чтобы делать выводы о стабильности состояния пути по выбранному показателю, необходимо иметь не менее 25 точек для карт количественного признака, не менее 10 точек — для карт альтернативного признака. Так, анализ состояния пути по геометрическим параметрам рельсовой колеи может выполняться по методике, изложенной в журнале «Путь и путевое хозяйство» № 12 за 2009 г.

Стабильность состояния пути оценивается согласно ГОСТ Р 50779.42—1999. Степень нестабильности — на основе анализа гистограмм распределения нормируемого показателя. В зависимости от формы построенной гистограммы относительных частот попадания величины показателя в заданные интервалы значений делается вывод о характере нестабильности и виде влияния особых причин. Четыре возможных состояния, с различным сочетанием выполнения условий стабильности и соответствия нормам, могут быть охарактеризованы следующим образом:

идеальное состояние (стабильное) — процесс управляемый, все значения показателя находятся внутри нормативных границ. Обязанность ответственного специалиста — продолжать мониторинг с использованием контрольных карт, выявлять возможность появления отказов и предупреждать их, оценивать точность измерений;

пороговое состояние (стабильное) — процесс управляемый, но часть значений показателя выходит за пределы нормативных границ. Руководство при этом разрабатывает и реализует меры, направленные на снижение вариации и (или) изменение среднего значения процесса;

состояние на грани хаоса (нестабильное) — процесс неуправляемый, но все значения показателя находятся внутри нормативных границ, имеется высокая вероятность их нарушения в ближайшее время. Ответственный специалист в таком случае выявляет особые причины статистической нестабильности, рекомендует меры по их устранению и продолжает мониторинг, а руководство реализует меры по устранению особых причин;

состояние хаоса (нестабильное) — процесс неуправляемый, и часть значений показателя выходит за пределы нормативных границ. Обязанности ответственного специалиста — выявить особые причины, рекомендовать меры по их устранению и приведению процесса в стабильное состояние, продолжать мониторинг, руководства — после достижения стабильности разработать и реализовать меры, направленные на снижение разброса и (или) изменение среднего значения процесса.

Взаимозависимость между нормируемыми показателями состояния пути выявляется корреляционным анализом. Ее наличие уменьшает число показателей, используемых для управления состоянием пути. Для визуальной оценки тесноты корреляционной связи строится диаграмма разброса, для количественной — рассчитывается коэффициент корреляции.

Результаты анализа нормируемых показателей состояния пути должны передаваться из ПЦД в дистанции для назначения работ, выполняемых при текущем содержании. Способы устранения особых причин выбирают в зависимости от состояния, определенного по матрице. Это могут быть как неотложные, так и меры предупредительного характера. Решение о конкретных действиях и сроках их выполнения должен принимать начальник дистанции пути.

Содержание пути делится на три основных уровня управления.

На уровне дистанции проводится непосредственный статистический анализ состояния пути и сооружений, результаты которого используются при планировании и назначении видов работ текущего содержания. Здесь выделяются следующие процессы и подпроцессы: «Эксплуатация и ремонт пути и сооружений», «Текущее содержание пути», «Управление средствами измерений, контроля и испытательным оборудованием».

Исходную первичную информацию в типовых учетных и отчетных формах фиксируют бригадиры, мастера дорожные, по ИССО и другие ответственные лица. Затем эти данные переносят в электронные контрольные листки специалисты технического, экономического отделов, отдела кадров дистанции. Этот процесс может выполняться и автоматически с использованием АСУ. Для каждого из выделенных для анализа показателей строится контрольная карта Шухарта соответствующего вида или гистограмма и делается заключение о стабильности содержания объектов пути.

Полученные с использованием статистических методов результаты применяют для непрерывного улучшения качества (см. рис. 1). При стабильном состоянии целью управления является уменьшение разброса значений показателя или достижение его среднего арифметического значения. При нестабильном состоянии необходимо выявить особые причины и предложить меры по их устранению.


Причины нестабильности определяются по гистограммам, диаграммам причин и следствий, разброса, диаграмме Парето. Диаграмма причин и следствий применяется для установления связи между факторами, влияющими на изменчивость показателя. При построении данной диаграммы рекомендуется использовать метод стратификации (расслоения) причин по категориям. Диаграмма разброса позволяет оценить тесноту связи между рассматриваемыми факторами. Величина вклада каждого из выделенных факторов в формировании нестабильности процессов определяется на основе анализа Парето.

На уровне службы пути выполняется обобщенный статистический анализ текущего содержания объектов, процессов путевого хозяйства по всем дистанциям дороги и текущее планирование ремонтов. На основании учетных форм и контрольных листков специалисты отделов службы пути суммируют значения показателей по всем дистанциям. Сформированные наборы данных за требуемый период отображают на соответствующих контрольных картах. Выявление особых причин выполняется так же, как и на уровне дистанции.

Особые причины, идентифицированные на уровне службы пути, устраняются корректировками в планировании ремонтов с учетом результатов статистического анализа или за счет управляющих действий внутри процессов текущего содержания. Решения о способах и сроках устранения особых причин должны приниматься персоналом дистанций и служб пути в соответствии с их полномочиями.

На уровне Департамента пути и сооружений обобщаются результаты статистического анализа процессов в хозяйстве по сети дорог. Специалисты департамента сопоставляют данные с целевыми значениями показателей качества, разрабатывают рекомендации по улучшению использования статистических методов качества в службах и линейных подразделениях.

Применение изложенных методик иллюстрируется результатами, полученными для Кинельской дистанции Самарского отделения Куйбышевской дороги. Исходные данные были собраны в ПЦД и техническом отделе дистанции.

Для оценки состояния пути на третьем пикете (201—300 м) 1156 км перегона Георгиевка—Тургеневка направления Самара—Челябинск четного пути за период с июня 2008 г. по октябрь 2009 г. были проанализированы данные о геометрии рельсовой колеи, полученные вагоном-путеизмерителем. На рис. 2 показана контрольная карта СКО для просадок левой нити, построенная для первых 50-и метров данного пикета. Состояние пути по этому показателю нестабильное, кроме этого, на контрольной карте видны негативные тренды, развивающиеся с января 2009 г. Индекс качества данного пикета (ИКП) на 11.04.09 составляет 27,9 мм, что близко к нежелательному уровню (30 мм).

Оценка характера нестабильности состояния по просадкам выполняется с помощью гистограммы, построенной на основе данных за 11.04.09. Гистограмма, представленная на рис. 3, характеризуется смещением от середины своей области значений, что отражает влияние особой причины. По их размаху можно оценить соответствие показателей своим нормативным границам. Для просадок значения близки к норма-
тивам для отступления II степени. В дальнейшем эти отступления могут появиться на данном участке. Для изменения сложившейся ситуации по просадкам и перекосам необходимо устранить особые причины: загрязненность балласта, зазоры между подошвой рельса и подкладками в связи с интенсивным износом и изъятием резиновых прокладок.

В период с 11.04.09 по 17.04.09 на данном километре провели ремонтные работы: исправление просадок и перекосов, подбивку шпал с помощью ЭШП-9, подтягивание гаек клеммных и закладных болтов торцевым ключом, добивку костылей. В результате работ СКО просадок и перекосов существенно уменьшились, что подтверждает снижение значений на соответствующих контрольных картах. Кроме того, в результате выполненных работ была устранена особая причина, так как в дальнейшем рост СКО просадок и перекосов не наблюдался. Значение ИКП для третьего пикета на 17.04.09 равнялось 23 мм, что говорит об улучшении состояния пути.

Анализ содержания колеи выполнялся по показателям, используемым в отчетных формах дистанции. На рис. 4 показана контрольная карта для отказов рельсовых цепей. Точки на контрольной карте соответствуют количеству зафиксированных отказов за месяц. Процесс стабильный, полное исключение таких отказов возможно только при выявлении и ранжировании важности причин отказов и принятия комплексных системных мероприятий. Для этой цели построена диаграмма Парето, показанная на рис. 5. Из рисунка видно, что первые две причины — сплочение изостыка и намагничивание стружки — являются основными, так как обусловливают возникновение около 60 % отказов рельсовых цепей.

В качестве примера на рис. 6 представлена контрольная карта для числа негодных элементов скреплений, выявляемых на дистанции. Процесс выхода элементов скреплений нестабильный, виден негативный тренд — возрастание числа замененных элементов скреплений с января по декабрь 2008 г. Эта тенденция могла быть выявлена уже в августе 2008 г. Можно указать также на ухудшение состояния пути в период с января по август 2008 г., проявившееся в увеличении средней балловой оценки (рис. 7).


Таким образом, использование статистических методов управления качеством повышает эффективность процессов ведения путевого хозяйства, а ответственные специалисты и руководство дистанций могут использовать результаты статистического анализа для обоснованного принятия управленческих решений. Успешность внедрения представленных методик зависит не только от уровня квалификации ответственного лица в области статистических методов управления качеством, но и наличия удобных программных комплексов, реализующих эти методы. В этой связи необходима разработка и внедрение в дистанциях и ПЦД программного обеспечения, позволяющего оперативно обрабатывать собранную информацию о состоянии пути и объектах хозяйства, строить необходимые контрольные карты, гистограммы за определенный период времени.

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК

СЦБот

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Путь и путевое хозяйство".

Перенес: Admin