Influence of running time and age on the flow of vehicle failures

Nikolay S. Zakharov; Захаров Николай Степанович; Svetlana A. Tenkovskaya; Теньковская Светлана Александровна

doi:10.25198/2077-7175-2023-2-121

Influence of running time and age on the flow of vehicle failures

Authors: Zakharov N.S.¹, Tenkovskaya S.A.¹
Affiliations:
1. Industrial University of Tyumen
Issue: No 2 (2023)
Pages: 121-129
Section: Transport
URL: https://ogarev-online.ru/2077-7175/article/view/290012
DOI: https://doi.org/10.25198/2077-7175-2023-2-121
ID: 290012

Cite item

Full Text

Abstract
Full Text
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

The service life of cars is a key indicator for planning the replacement of outdated equipment with a new one. It is also taken into account during the technical re-equipment of the industry, the development of the material and technical base and has a direct impact on the final results of the enterprise. It is shown that limiting the maximum age and service life of cars is one of the ways to increase their reliability, safety and efficiency. The purpose of the article is to develop a methodology for determining the rational service life of cars, providing a given level of reliability of transport and technological services. The scientific novelty of the research lies in the establishment of patterns and the development of mathematical models of the influence of age and operating time on the parameter of the failure rate of cars. The methodological basis of the work was the systematization of research works carried out earlier on this topic, regulatory documents, scientific and technical literature, as well as methods of mathematical statistics, elements of a systematic approach, methods of economic analysis and expert assessments. Methods of determining rational service life of cars are considered. It is established that each of the known methods has a limited scope of use. So, the schedule built for the implementation of the technical and economic method does not always have a minimum. It is proposed to set the maximum operating time according to the admissible probability of failure. At the same time, it is necessary to take into account not only the mileage since the entry into operation, as it is accepted in most known methods, but also car operation intensity. It is shown that in the general case, there is no statistically significant linear correlation between car age and mileage since the entry into operation. One-factor and two-factor models of the regularities of the influence of these indicators on car failure intensity were developed. On the basis of statistical data on failures of cars of different ages and at different mileages since the entry into operation, the adequacy of the proposed models was checked and the numerical values of their parameters were established. Based on the obtained dependencies, a method for determining the age limit of cars, taking into account their operation intensity, was developed. The effect of it is formed due to a more accurate determination of the service life of cars, which affects the reduction of the number of failures, losses from downtime in current repairs and downtime of the main production of the enterprises under discussion. Further research in this area should be directed to the development of a methodology for adjusting the service life of cars, taking into account their operating conditions.

Keywords

automobile transport, failure rate, service life of cars, operating time

Full Text

Введение

Автомобильный транспорт – важнейший элемент транспортной системы. Благодаря преимуществам по сравнению с другими видами транспорта он получил широкое распространение. Наряду с очевидными достоинствами он имеет и ряд недостатков – большое количество дорожно-транспортных происшествий (ДТП), загрязнение окружающей среды, относительно высокая себестоимость перевозок.

С увеличением наработки и возраста автомобилей ухудшается их техническое состояние. Это ведет к росту вероятности ДТП, снижению производительности, ухудшению экологических показателей и увеличению затрат на эксплуатацию.

Один из путей решения этой проблемы – ограничение срока использования автомобилей. Известны различные способы установления рационального срока эксплуатации подвижного состава [1, 3, 15, 16, 17]. Для реализации практически каждого из них необходимо знать, как с увеличением времени и наработки с начала эксплуатации меняются показатели надежности автомобилей. В этой связи цель исследований – установление закономерностей влияния наработки и возраста на параметр потока отказов автомобилей.

Срок службы автомобиля измеряется в годах его работы или в километрах пробега от начала эксплуатации до списания. Оба измерителя срока службы взаимосвязаны через годовой пробег (или интенсивность эксплуатации) подвижного состава.

В процессе эксплуатации техническое состояние автомобилей изменяется [4, 5]. При этом значения параметров технического состояния приближаются к предельным, снижается вероятность безотказной работы, возрастает вероятность отказов.

Для обеспечения безопасной и эффективной эксплуатации автомобилей необходимо ограничивать срок службы автомобилей [9, 13].

В настоящее время на большинстве предприятий фактические сроки службы автомобилей не могут быть признаны рациональными и в значительной степени завышены [6, 7, 11].

Большие сроки службы влекут за собой необходимость значительного расширения ремонтного производства, увеличивают потребность в запасных частях, что, в свою очередь, влияет на затраты предприятия [8, 12, 22].

С другой стороны, чрезмерное сокращение сроков службы автомобилей вызывает рост амортизационных отчислений, что сказывается на увеличении себестоимости перевозок [14, 18, 19, 20, 24, 25, 26].

Обзор литературы

Для определения рационального срока службы автомобилей применяют аналитические, графические, статистические, технико-экономические и другие методы. В основе большинства методов нахождения рациональных сроков службы автомобилей лежит определение критерия оптимальности. В зависимости от поставленных задач в основе качества критерия оптимальности могут лежать минимум затрат, максимум прибыли и другие показатели [2, 3, 4, 5, 22, 23]. Так, Латыпова Э. Р. [10], Сухов Н. [14], Хайман Д. Н. в качестве критерия оптимальности предлагают использовать отдельные составляющие себестоимости проведенных работ. Сухов Н., Хайман Д. Н. в качестве оптимума предлагают использовать минимум расходов на запасные части машин. В работе Чикуриной Н. В. [21] приведенные затраты являются основным критерием оптимальности при расчете рационального срока службы автомобилей.

Установлено, что большинство методик предполагают в качестве критерия оптимальности минимум затрат, то есть предлагают использовать для определения срока службы автомобилей технико-экономический метод. Однако данный метод не всегда возможно применить, так как при определенной интенсивности эксплуатации зависимость суммарных затрат на эксплуатацию от наработки или возраста не будет иметь ярко выраженный минимум, либо минимума вообще может не быть, что подробно описано в следующем разделе.

Методы

В ходе теоретического исследования была выдвинута гипотеза, что при применении технико-экономического метода в ряде случаев у кривой суммарных затрат на приобретение и эксплуатацию автомобилей не наблюдается ярко выраженного минимума. В некоторых случаях минимума нет вообще, то есть кривая имеет монотонный характер. Это объясняется высокими затратами на приобретение АТС, которые, распределяясь на срок службы автомобилей, компенсируют увеличение с возрастом затрат на текущий ремонт.

Как правило, суммарные затраты интенсивно снижаются в первые 5 … 7 лет эксплуатации, а в последующем они изменяются в небольших пределах за весь реально возможный срок использования автомобилей.

Следовательно, метод определения предельного срока службы автомобилей по критерию минимума суммарных затрат на приобретение и эксплуатацию автомобилей нецелесообразно использовать для определения рационального срока использования АТС. Для определения предельного срока эксплуатации предлагается использовать метод по условиям надежности транспортно-технологического обслуживания, основанный на установлении предельного значения параметра потока отказов.

Этот метод предусматривает сбор данных о количестве отказов автомобилей в разных интервалах наработки и возраста, а также об интенсивности эксплуатации автомобилей. На основе этих результатов рассчитывается параметр потока отказов ω в разных интервалах наработки L и возраста T. Полученные данные аппроксимируются моделью вида:

$ω = A_{0} + A_{1} \cdot \ln (L) + A_{2} \cdot \ln (T)$ (1)

Далее обосновывается предельное значение параметра потока отказов ω_пр., исходя из требуемого значения коэффициента технической готовности.

Используя это значение, рассчитывается предельный возраст автомобилей T_S при разных наработках с начала эксплуатации:

$T_{s} = e^{\frac{ω_{п р .} - A_{0} - A_{1} \ln (L)}{A_{2}}}$ (2)

Для реализации предлагаемого метода проведен эксперимент, результаты которого изложены в следующем разделе.

Результаты исследования

Суть эксперимента заключалась в сборе данных о возрасте, наработках с начала эксплуатации, об отказах, интенсивности эксплуатации автомобилей. Источник информации – базы данных транспортных предприятий, обслуживающих нефтегазовые компании. Объем консолидированной базы данных составляет около 15 миллионов записей.

На основе этих данных установлены эмпирические дифференциальное (рисунок 1) и интегральное (рисунок 2) распределения фактического возраста автомобилей рассматриваемых предприятий. Из рисунка 2 видно, что около 20 % автомобилей имеют возраст более 10 лет.