За результатами статистичного аналізу експлуатаційних пошкоджень високоміцних залізничних коліс та відповідних лабораторних досліджень колісних сталей встановлено, що переважна більшість з них - вищербини і повзуни на поверхні кочення. Тому необхідно змінити концепцію вибору сталі для високоміцних коліс: враховувати не тільки її характеристики міцності та твердості (зносотривкості), а й опірність тріщиноутворенню за умов контактної втоми. Вона повинна базуватися на підходах структурної механіки втомного руйнування і передбачати створення високоміцних колісних сталей з пониженим вмістом вуглецю і підвищеними характеристиками циклічної тріщиностійкості за умов нормального відриву і поперечного зсуву.

Анализируя результаты линейных и весовых измерений тормозных накладок производства Трибо и Becorit, которые проводились на протяжении 6 месяцев эксплуатационных испытаний в направлении Киев-Симферополь (средняя скорость движения поезда № 11/12 - 100 - 120 км/ч), следует отметить: интенсивность линейного износа накладок Becorit больше, чем интенсивность износа накладок Трибо в 2 - 3 раза. По массе износ опытных накладок Трибо также в 2 - 3 раза менее интенсивен, по сравнению с износом эталонных накладок Becorit. Подтверждено, что с повышением температуры окружающей среды увеличивается интенсивность износа накладок обеих типов. В целом тормозные диски изнашиваются при накладках Трибо на 25,9 % более в сравнении с дисками при накладках Becorit. На основании результатов испытаний расчетный ресурс тормозных накладок обеих типов прогнозируется на уровне: Трибо - 1596; Becorit - 738 тыс. км. Исследуемые накладки производства ПАО "Трибо" не влияют отрицательно на поверхность трения тормозных дисков. Поверхность дисков с накладками Трибо имеет более светлый оттенок и более однородную поверхность, а с накладками Becorit - цвет более темный, иногда с выраженными кольцами на поверхности, которые позволяет предположить о наличии более высокой температуры во время эксплуатации накладок Becorit. По результатам эксплуатационных испытаний тормозные накладки Трибо, дет. 102ВР из пресс-материала шифра TR001/1 рекомендованы к эксплуатации на пассажирском подвижном составе.

Наукова робота спрямована на вирішення існуючої проблеми визначення терміну "надійність" та надання обгрунтованого визначення цьому терміну. Зазначено, що теорія надійності у вигляді окремого випадку ймовірнісно-статистичної теорії, яка використовується для визначення або передбачення настання відмов об'єкта. В межах існуючої теорії сформульовано термін "надійність", визначено параметри, які належать до неї. На основі проведеного аналізу досліджень, в межах існуючої теорії надійності та особистих міркувань авторів роботи, було сформульоване визначення терміну "надійність". Запропоновано методологію побудови та вивчення надійності об'єкта на прикладі вантажного вагону. Запропоновано нове визначення терміну "надійність". А саме: надійність - це оцінка здатності об'єкта зберігати закладені властивості в установлених межах і часовому просторі за умов зберігання й транспортування, а також виконувати необхідні функції за заданих режимів експлуатації з виконанням технічного обслуговування та ремонту об'єкта. До надійності належать параметри: безвідмовність, довговічність, ремонтопридатність та збережуваність, якими характеризується об'єкт. Розроблено методологію побудови та вивчення надійності вантажного вагона, яка охоплює: конструкторську, технологічну та експлуатаційну надійність; науковий експеримент, який включає моделювання роботи вантажного вагона за різних умов та експлуатаційних режимів; теорію надійності, представлену комбінованою або модифікованою, що охоплює математичні та фізичні основи; Баєсову статистику, котра надає можливість описати різні стани вантажного вагона з розбиванням його на основні складові та, з відповідною ймовірністю для кожної складової, описувати загальну надійність. Результати роботи дозволяють надати повну і достовірну картину за відповідної відмови вантажного вагона та удосконалити підходи до побудови й вивчення надійності вагона в цілому.

Цель работы - подтверждение как заявленных технических характеристик вагонов и их модификаций, так и показателей безотказной работы в течение межремонтного времени или наработки; усовершенствование методологических подходов оценки эксплуатационных характеристик новой и модернизируемой техники железнодорожного транспорта на примере несамоходного подвижного состава, а именно - железнодорожных грузовых вагонов (ЖГВ); решение научно-прикладной проблемы по оценке эксплуатационных характеристик новой и модернизируемой железнодорожной техники. Рассмотрены основные методологические подходы к оценке эксплуатационных характеристик на примере несамоходного подвижного состава, а именно - ЖГВ. Проанализирована безотказность вагона, который рассматривается как сложная механическая система, где все элементы системы соединены последовательно, при этом каждый из элементов включает m последовательно соединенных деталей. Отказ каждой расчетной части приведет к отказу вагона. Таким образом, вагон является системой без резервирования. Усовершенствована методика оценки эксплуатационных характеристик грузовых вагонов в подконтрольной эксплуатации с учетом особенностей вагонов нового поколения. Уточнены: длительность проведения испытаний, периодичность осмотра контрольной группы вагонов, контролируемые параметры вагона, причины досрочного прекращения подконтрольной эксплуатации. Выявленные в процессе подконтрольной эксплуатации отказы разделены по их характеру. Предложена методика оценки эксплуатационных характеристик железнодорожной техники в опытной эксплуатации на примере грузовых вагонов нового поколения. Результаты работы позволяют оценить эксплуатационные характеристики новой и модернизируемой техники железнодорожного транспорта при проведении эксплуатационных испытаний.

На основі врахування повноти інформації, що належить до категорії відмов, можна вибрати оптимальні терміни проведення технічного обслуговування та ремонту вантажних вагонів. Одержано математичні вирази параметрів експлуатаційної надійності для визначення оптимального періоду проведення поточних, деповських та капітальних ремонтів вантажних вагонів: ймовірності безвідмовної роботи, коефіцієнту готовності та ймовірності виконання задач залежно від часової функції.

На основі врахування повноти інформації, що належить до категорії відмов, можна вибрати оптимальні терміни проведення технічного обслуговування та ремонту вантажних вагонів. Одержано математичні вирази параметрів експлуатаційної надійності для визначення оптимального періоду проведення поточних, деповських та капітальних ремонтів вантажних вагонів: ймовірності безвідмовної роботи, коефіцієнта готовності та ймовірності виконання задач залежно від часової функції.

Побудовано систему технічного обслуговування та ремонту вантажних вагонів на основі математичних виразів з використанням регенеруючих, марківських і напівмарківських процесів для параметрів експлуатаційної надійності: ймовірності безвідмовної роботи, коефіцієнта готовності та ймовірності виконання задач залежно від часової функції для визначення оптимального періоду проведення поточних, деповських та капітальних ремонтів. Побудована система суттєво відрізняється від існуючої (нормативно-встановленої) системи технічного обслуговування та ремонту вантажних вагонів.

Мета роботи - проаналізувати технічний стан вантажних вагонів та технологічні методи, що застосовуються під час ремонту; встановити можливі шляхи для підвищення ресурсу візків вантажних вагонів; розробити математичну модель для описання геометрії зносу вихідної поверхні підп'ятника надресорної балки візка на відповідному життєвому циклі вантажного вагона. Для вирішення комплексної задачі підвищення міжремонтного ресурсу візків вантажних вагонів було використано методи синтезу, аналізу та системного підходу. Крім того, використовується апарат математичного моделювання, фізики твердого тіла, теорії тертя та зношення твердих тіл. Проведений аналіз технічного стану вантажних вагонів показав, що до 15 % несправностей припадає на візки. Знос підп'ятника відбувається нерівномірно, а технологічні методи, що застосовуються під час ремонту, не надають змогу забезпечити рівномірний знос, через що виникає необхідність у передчасному ремонті. Одним із способів підвищення ресурсу підп'ятника під час ремонту є застосування наплавлення чи напилювання, але із забезпеченням дискретної міцності та зносостійкості у поздовжньому та поперечному напрямках відповідно до осі вагона. Для встановлення меж розподілення відновлюваного матеріалу по діаметру підп'ятника було розглянуто втомний процес зносу під час взаємодії з п'ятником та описано геометрію поверхні зносу підп'ятника. Проаналізовано технічний стан візків вантажних вагонів за критерієм зносу. Показано, що динаміка несправностей візків має позитивний характер. Крім того, значне місце серед деталей, що ремонтуються, займає надресорна балка, особливим і навантаженим місцем якої є підп'ятник. Для описання геометрії зносу вперше запропоновано математичну модель визначення вихідної поверхні підп'ятника на відповідному життєвому циклі візка вантажного вагона. Результати роботи надають змогу установити геометрію поверхні зносу підп'ятника надресорної балки візка за взаємодії з п'ятником вантажного вагона з позиції протікання втомного зносу, тобто, за критерієм міцності.

Проведені дослідження експлуатаційних зносів п'ятникових вузлів вантажних вагонів показали, що для підвищення їх міжремонтного ресурсу необхідно забезпечити рівномірне розподілення зносу під час експлуатації. Запропоновано під час виготовленя або ремонту підп'ятника для забезпечення його рівномірного зносу задавати дискретну твердість матеріалу за його діаметром, що може бути досягнуто застосуванням контактного наварювання зносостійких композиційних стрічок.

Розглянуто взаємодію циліндричних поверхонь пари тертя "п'ятник - підп'ятник" вантажного вагона. Необхідно теоретично дослідити процес зносу та отримати залежність величини зносу підп'ятника від пробігу вагона з урахуванням силового навантаження, фізико-механічних і триботехнічних властивостей сполучених матеріалів для подальшого моделювання та керування величиною міжремонтного пробігу за критерієм зносу відповідних ресурсовизначальних елементів вантажних вагонів. Для теоретичних досліджень залежності величини зносу пари тертя "п'ятник - підп'ятник" від пробігу вантажного вагона використано теорію тертя та зношування твердих тіл. Розглянуто взаємодію циліндричних поверхонь пари тертя "п'ятник - підп'ятник" вантажного вагона у вигляді моделі "вал-втулка". Запропоновані залежності постійного та змінного зносів даної пари тертя для випадків, коли діють сили в поперечному та поздовжньому напрямах. Отримана залежність величини зносу підп'ятника від пробігу вантажного вагона, що враховує силове навантаження, фізико-механічні та триботехнічні властивості сполучених матеріалів. На її основі, застосовуючи для ремонту нові матеріали з різними властивостями, можна моделювати стан зносу циліндричних поверхонь пари тертя "п'ятник-підп'ятник", що дозволяє у подальшому керувати величиною міжремонтного пробігу вантажного вагона. На прикладі піввагона 12-7023, на основі отриманого виразу були побудовані залежності середньої величини зносу підп'ятника для випадків із різними значеннями коефіцієнта використання пробігу та швидкості руху поїзда. При цьому показано, що з підвищенням швидкості руху поїзда до 100 км/год, середня величина зносу підп'ятника піввагона 12-7023 нижче на 25 %, ніж при швидкості 80 км/год. За критерієм зносу розглянуто взаємодію циліндричних поверхонь пари тертя "п'ятник - підп'ятник" вантажного вагона та вперше отримано залежність величини зносу підп'ятника від пробігу, що враховує силове навантаження, фізико-механічні та триботехнічні властивості сполучених матеріалів. Застосовуючи для ремонту нові матеріали з різними властивостями, на основі отриманої залежності можна проводити моделювання стану зносу циліндричних поверхонь пари тертя "п'ятник - підп'ятник", тобто керувати величиною міжремонтного пробігу вантажного вагона. Результати роботи дозволяють встановити величину зносу підп'ятника для відповідного експлуатаційного пробігу вантажного вагона.

Дослідження спрямовано на розробку математичної моделі визначення ризиків на залізничному транспорті (ЗТ) під часдіагностики буксових вузлів вантажних вагонів, яка дозволить надати оцінку безпеки руху в разівантажних перевезень. Для розробки математичної моделі визначення ризиків на ЗТ використано безперервну статичну модель залежності рівня індивідуального підходу обслуговуючого персоналу від рівня загальних інтересів (бригада, зміна). При цьому було розглянуто три види залежностей: оптимістичну, нейтральну, песимістичну. Розроблена математична модель, яка дозволяє, під час діагностики буксових вузлів вантажних вагонів, оцінити ризикиі рівень безпеки руху поїздів, а також визначити подальші заходи щодо зниження ризиків. У процесі оцінки рівня індивідуальних підходів і загальних інтересів окремого підрозділу залізниці під час виконання технічного обслуговування та ремонту буксового вузла вантажних вагонів були розглянуті варіанти граничних можливостей цього підрозділу, при цьому встановлені екстремальні значення за рівноважного розподілу, для випадку домінування технічного контролю буксового вузла вантажних вагонів та для випадку домінування ремонтів буксового вузла вантажних вагонів. Вперше розроблено математична модель ризиків на ЗТ, що формується при виконанні технічного обслуговуваннята ремонту вантажних вагонів, яка дозволяє визначити рівень безпеці руху під час виконання вантажних перевезень та намітити подальші заходи щодо зниження ризиків. Набув подальшого розвитку метод дослідження ефективності системи технічного обслуговування та ремонту буксового вузла, що на відміну від наявного встановлює залежність кількості технічних обслуговувань вагонних букс від кількості їх ремонтівв експлуатації та дозволить підвищити рівень безпеки руху. Застосування отриманих математичних моделей ризиків на ЗТ може знизити ризики під час проведення діагностики буксових вузлів вантажних вагонів із метою підвищення локального чи загального рівня безпеки руху поїздів.

Дисертація присвячена проблемі визначення показників надійності вантажних вагонів та підвищення рівня безпеки руху. У рамках досліджень в теоретичному аспекті розроблено наукові основи формування показників надійності вантажних вагонів на етапах життєвого циклу, що на практиці дозволяє значно зменшити експлуатаційні витрати при можливості подовження терміну експлуатації з урахуванням корегування системи технічного обслуговування та ремонту. У першому розділі виконано аналіз технічного стану парку вантажних вагонів України та їх відмов, розглянуто методи підвищення надійності вантажних вагонів на етапах життєвого циклу. У другому розділі виконано теоретичні дослідження показників надійності вантажних вагонів на етапах життєвого циклу. 39 У третьому розділі виконано математичне моделювання процесу формування показників надійності вантажних вагонів на етапах життєвого циклу. У четвертому розділі виконано формування системи дослідження надійності вантажних вагонів різних конструкцій. У п’ятому розділі наведено результати теоретичних та експериментальних досліджень показників надійності вантажних вагонів. У результаті техніко- економічного обґрунтування запропонованих технічних та технологічних рішень забезпечення надійності можна досягти зменшення вартості життєвого циклу піввагона на 14,2 тис. грн.