Работа нефтегазовой отрасли тесно связана с надежностью транспортного обслуживания [1, 10, 14, 23]. Нефтяные компании для обеспечения производственной деятельности используют специальную технику различного назначения. Важную роль в обеспечении транспортного обслуживания играют автобусы большого класса, используемые для перевозки персонала [8].
В условиях Крайнего Севера важно учитывать влияние климатических условий на надежность автомобилей [3-6, 9, 11]. Для автобусов большого класса особо актуальна надежность подвески, так как от ее состояния зависит комфорт и безопасность пассажиров.
В компании ОАО «Сургутнефтегаз» эксплуатируют около 19 тыс. единиц подвижного состава, из них 35% составляют автобусы большого класса. В конструкции подвески таких автобусов используются пневмобаллоны. Опыт показывает, что в зимнее время существенно возрастает интенсивностьих отказовпо сравнению с летним периодом. Кроме того, по сезонам меняется интенсивность эксплуатации машин [18]. Это ведет к неравномерной потребности в запасных частях, постах обслуживания и ремонта, персонале [13, 15-17, 19-22].
Целью исследования является снижение затрат на эксплуатацию путем установления закономерностей формирования потока отказов пневмоподвески автобусов большого класса с учетом влияния сезонной вариации интенсивности и условий эксплуатации, а также совершенствование на этой основе методик определения потребностив запасных частях.
Для достижения поставленной цели решался ряд задач, сформулированных с учетом системного подхода [7]. Одной из задач исследования является составление математической модели для описания закономерностей формирования потока отказов пневмоподвески автобусов большого класса с учетом влияния сезонной вариации и интенсивности условий эксплуатации.
Оценка влияния климатических факторов на надежность пневмоподвески автобусов проводилась на основе экспериментальных исследования. Установлено, что значимо влияют на интенсивность отказов температура воздуха t и доля дней с осадками D [2]. На основе полученных данных об интенсивности отказов для каждого месяца и соответствующих значений показателей климатических факторов выдвинута гипотеза о возможности описания исследуемой зависимости моделью на главных эффектах следующего вида
,
где 
… 
– эмпирические коэффициенты.
На рис. 1 представлен график последней модели.
Рис. 1. Влияние температуры воздуха и доли дней с осадками на интенсивность отказов пневмоподвески автобусов большого класса MANA72 (модель на главных эффектах)
Анализ показал, что данная модель не в полной мере соответствует физическому смыслу изучаемого процесса: при низких температурах в зимний период года интенсивность отказов возрастает, при увеличении в этих условиях доли дней с осадками это влияние еще сильнее. При положительных температурах данной зависимости не должно быть. В модели на главных эффектах учесть совместно влияние факторов невозможно. Следовательно, необходимо использовать модель со смешанными эффектами.
Модель со смешанными эффектами имеет общий вид:
,
де 
… 
– эмпирические коэффициенты.
Для оценки значимости смешанных эффектов последняя модель линеаризована путем замены переменных:
.
Для оценки адекватности модели, определения численных значений ее параметров и статистических характеристик использовалась программа «REGRESS 2.5» [12]. К смешанным эффектам в последней модели относятся 4-е и 5-е слагаемые. Расчеты показали, что коэффициент парной корреляции между 
и l составил 0,76, а между 
и l -0,74 (табл. 1). Проверка по критерию Стъюдента показала, что с вероятностью 0,99 оба смешанных эффекта статистически значимо влияют на интенсивность отказов пневмобаллонов (табл. 2).
Таблица 1
Матрица коэффициентов парной корреляции
|
|
X1 |
X2 |
X3 |
X4 |
X5 |
|
l |
-0,65 |
0,59 |
0,76 |
-0,74 |
0,79 |
|
X1 |
1 |
-0,28 |
-0,59 |
0,96 |
-0,71 |
|
X2 |
-0,28 |
1 |
0,89 |
-0,44 |
0,15 |
|
X3 |
-0,59 |
0,898 |
1 |
-0,73 |
0,5 |
|
X4 |
0,96 |
-0,44 |
-0,73 |
1 |
-0,73 |
|
X5 |
-0,71 |
0,157 |
0,5 |
-0,73 |
1 |
На рис. 2 представлен график модели со смешанными эффектами.
Рис. 2. Влияние температуры воздуха и доли дней с осадками на интенсивность отказов пневмоподвески автобусов большого класса MANA72
Таблица 2
Матрица вероятностей значимости коэффициентов парной корреляции
|
|
X1 |
X2 |
X3 |
X4 |
X5 |
|
l |
0,98 |
0,95 |
0,99 |
0,99 |
0,99 |
|
X1 |
0,99 |
0 |
0,95 |
0,99 |
0,99 |
|
X2 |
0 |
0,99 |
0,99 |
0,80 |
0 |
|
X3 |
0,95 |
0,99 |
0,99 |
0,99 |
0,90 |
|
X4 |
0,99 |
0,80 |
0,99 |
0,99 |
0,99 |
|
X5 |
0,99 |
0 |
0,90 |
0,99 |
0,99 |
Адекватность уравнения оценивалась по критерию Фишера. Дисперсионное отношение Фишера превысило табличное значение с вероятностью 0,95, что свидетельствует об адекватности выбранной модели. Средняя ошибка аппроксимации составила 4,6%.
На основе полученных результатов можно моделировать поток отказов элементов бульдозеров, что позволит планировать объемы ремонтных работ, потребность в трудовых и материальных ресурсах, запасных частях [24].
Рецензенты:
Захаров Н.С., д.т.н., Тюменский государственный нефтегазовый университет, г. Тюмень;
Мерданов Ш.М., д.т.н., Тюменский государственный нефтегазовый университет, г. Тюмень.