Индекс УДК 338.242.4
Дата публикации: 26.01.2018

Технико — экономическая эффективность внедрения дефектоскопа с функцией определения допустимой нагрузки на участок рельса в режиме on-line на железнодорожном транспорте

Technical and economic efficiency of the introduction of the flaw detector with the function of determining the permissible load on the section of the rail mode on-line on railway transport

Арутюнов Ю.А., Архипов И.П., Кирсанов П.Э., Чащин Е.А.

1. Федеральный научно-клинический центр специализированных видов
медицинской помощи и медицинских технологий Федерального медико-биологического
агентства, Россия, г. Москва
2. ГБП ОУ Московской области «Ногинский колледж», Россия, Московская обл., городской округ Балашиха
3. ФГБОУ ВО «Московский государственный университет путей сообщения имени императора Николая II», Россия, г. Москва
4. ФГБОУ ВО «Ковровская государственная технологическая академия имени В.А. Дегтярева»,
Россия, г. Ковров

Arutyunov Y.А., Arhipov I.P., Kirsanov P.E., Chaschin E.А.

1. Scientific-Clinical Center of Sports Medicine Federal Medical-Biological Agency of Russia, Russia, Moscow
2. Noginsk College, Russia, Moscow
3. Moscow State University of Railway Engineering, Russia, Moscow
4. Kovrov State Technical Academy, Russia, Kovrov
Аннотация: В статье рассмотрена новая технология определения допустимой нагрузки на участок рельса при помощи дефектоскопа, осуществляемая в режиме on-line на железнодорожном транспорте с целью безаварийной эксплуатации подвижного состава. Разработан алгоритм принятия решения о дефектности рельса по сигналам дефектоскопа с функцией определения допустимой нагрузки на участок рельса в режиме on-line. Выполнена оценка стоимости данного проекта, разработан план-график его выполнения, рассчитана эффективность и окупаемость данного инвестиционного проекта.

Abstract: The article describes a new technology of determining the permissible load on the section of rail using the detector implemented in the on-line mode of railway transport with the purpose of trouble-free operation of rolling stock. The algorithm of the decision on the presence of defects in rail flaw detector signals with the function of determining the permissible load on the section of rail in the on-line mode. Estimated cost of the project, developed a schedule of its execution, the calculated efficiency and the payback of this investment project.
Ключевые слова: железнодорожный транспорт, дефектоскоп, нагрузка на участок рельса, безаварийная эксплуатация, инвестиции, эффективность, окупаемость.

Keywords: rail, flaw detector, load area rail, accident-free operation, investment, efficiency, profitability.


Постановка проблемы. Современные технологические процессы изготовления продукции машиностроения во многих случаях сопровождаются промежуточным контролем качества изделий. В связи с этим важное значение приобретают неразрушающие методы контроля качества, которые позволяют не только обнаруживать дефекты на поверхности или в толще изделия, но и определять их форму и размеры, а также пространственное положение. Каждый из этих методов обладает определенными преимуществами, что позволяет с большей точностью выявлять те или иные типы дефектов. Процессы образования и роста дефектов ставят под угрозу возможность безаварийной эксплуатации подвижного состава. Обеспечение безопасности движения за счет своевременного обнаружения заводских и усталостных дефектов в ответственных элементах пути и подвижного состава приносит огромный экономический эффект и служит сохранению человеческих жизней [1].

Изложение основного материала. Железнодорожный транспорт является крупнейшей отраслью народного хозяйства, мощность которого определяет пропускная и провозная способность дороги. Эти показатели определяются пассажирскими и грузовыми потоками [2]. Для увеличения объемов грузовых перевозок необходима надежная и бесперебойная работа железнодорожного пути. Наиболее часто причиной излома рельсов в пути являются поперечные трещины в головке рельса, которые развиваются под отслоениями и выкрашиваниями металла на поверхности катания. В процессе УЗК сигналы, сформированные переотражениями в слое между поверхностью катания головки и продольной трещиной, по своей форме могут не отличаться от сигналов, отраженных от поперечной трещины. Следовательно, возникают ошибки при интерпретации данных УЗК и неправильная оценка степени опасности дефектных рельсов [3].

Расслоение и выкрашивание головки рельса является источником образования поперечных трещин. При этом с ростом глубины расслоения вероятность возникновения поперечных трещин возрастает, что увеличивает вероятность возникновения излома. Оценка уровня эксплуатационной стойкости и надежности дефектных рельсов по результатам УЗК, выполняемого с помощью дефектоскопа с функцией определения допустимой нагрузки на участок рельса в режиме on-line, осуществлялась путем установления связи условных размеров дефектов с максимальной статической нагрузкой выдерживаемой дефектными рельсами до полного излома под прессом. Проконтролированные дефектные рельсы вырезались и ломались с помощью специального пресса. В момент излома рельса фиксировались максимальная статическая нагрузка F и стрела прогиба рельса l. Поверхность катания дефектного рельса и поверхность излома фотографировались.

Производился совместный анализ данных УЗК и излома дефектных рельсов. Всего было обработано 33 дефектных и остродефектных рельсов типа R-65 изъятых из пути с пропущенным тоннажем (200 — 300) млн. тонн и грузонапряженностью (15÷30) млн. т. в год. Из представленных данных следует:

  1. Чем больше развит дефект в рельсе, тем больше его условные размеры (Hmax, ΔH, L) и тем меньше сила излома F и стрела прогиба l.
  2. Для рельсов, имеющих повреждения головки в виде расслоений поверхности катания из которых развиваются поперечные трещины, сигналы, сформированные по каналу 70° не полностью перекрываются сигналами, принятыми по каналу 0°. Наличие расслоения определяется по отсутствию донного сигнала в канале 0°.
  3. При отсутствии поперечных трещин, независимо от условных размеров дефекта, В-индикации канала 70° полностью перекрываются сигналами канала 0°.

В качестве максимально допустимой статистической нагрузки, при которой рельс еще может эксплуатироваться, выберем величину F₀=120 т. Этому значению F₀ соответствует ΔH=20 мм. Аналогичные расчеты, выполненные для сигналов, принятых по каналу 70° показывают, что в случае F₀=120 т., допустимое значение соответствующей максимальной глубины Hmax=20 мм.

На основании вышеизложенного разработан алгоритм принятия решения о дефектности рельса по сигналам дефектоскопа с функцией определения допустимой нагрузки на участок рельса в режиме on-line для рельсов имеющих повреждения головки в виде расслоения поверхности катания из которых развиваются поперечные трещины.

Технико — экономическая эффективность проекта

Базы данных дефектных рельсов и статистическая оценка их эксплуатационной стойкости позволяют прогнозировать техническое состояние рельсов. Указанный прогноз осуществляется путем сравнительного анализа сигналов полученных при УЗК дефектных рельсов в разное время.

Ультразвуковой контроль рельсов с помощью дефектоскопа с функцией определения допустимой нагрузки на участок рельса в режиме on-line по техническому состоянию позволяет значительно уменьшить необходимые трудозатраты при сохранении требуемого уровня безопасности движения поездов.

Выполним в соответствии с известными рекомендациями [4] c известными оценку стоимости реализации проекта. План-график реализации проекта приведен в таблице 1.

Таблица 1

План-график выполнения работ

Наименование работыСрок выполненияСтоимость, тыс. руб
Проведение маркетинговых исследований2 месяца50
Разработка блок-схемы и алгоритма1 месяц20
Создание инвестиционной заявки1 месяц20
Разработка технического задания для создания программы1 месяц10
Разработка программных средств и их апробация2 месяца50
Разработка коммерческой версии программного обеспечения и его апробация1 месяц40
Апробация и внедрение в эксплуатацию дефектоскопа с функцией определения допустимой нагрузки на участок рельса в режиме on-line1 месяц30

Общая сумма затрат на выполнение проекта составляет 220 тыс. руб. при сроке выполнения 9 месяцев. Определим величину дисконта. Расчет дисконта проводится по формуле [5, с.106]:

d = a + b + c,                                                                                                                                          (1)

где a – принимаемая цена капитала (очищенная от  инфляции) или доходность альтернативных проектов вложения финансовых средств, принимается равной 10% – это ставка депозита; b – уровень премии за риск для проектов данного типа (в соответствии с классификацией инновации), исходя из данных, приведенных ниже (табл. 1), принимается равной 10%; c – уровень инфляции установлен Министерством Экономического Развития РФ и составляет 5,6%.

Определение премии за риск производим на основе методики, предложенной М.Н. Берлизовым [6, c.61]. Так как дефектоскоп с функцией определения допустимой нагрузки на участок рельса в режиме on-line является новой технологией или методом, значение среднего класса инноваций составит 6. Из таблицы 2 определяем, что премия за риск в этом случае составит 10%.

Таблица 2

Определение премии за риск, исходя из соотношения среднего класса инноваций и средней премии за риск [4, с.63]

Средний класс инноваций12345678
Премия за риск, %0.00.51.02.05.010.020.050.0

 

Определим величину рассчитанного дисконта, подставляя значения в формулу (1):

d= 10% + 10% + 5,6% = 25,6%.

Так как период дисконтирования составляет квартал, то есть, разбит на 3 периода, используем преобразованный дисконт согласно  следующей формуле:

 (2)

где d – рассчитанный дисконт, равный 25,6%; t – период измерения, равный кварталу.

Расчет денежного потока для данного инвестиционного проекта приведен в таблице 3.

Таблица 3

Расчет денежного потока, тыс.руб.

Квартал123
1Kd10,9430,891
2Приток-220200300
3Выручка0200300
4Текущие затраты120120120
4.1Аренда202020
4.2З/П рабочих и упр. персонала606060
4.3Материал. затраты404040
4.4Амортизация000
5Отток120120120
6Cash Flow-32080180
7Cash Flow Накопленный-240-16020
8Приток (d)-220188,6267,3
9Отток (d)120113,16106,92
10ЧДД-22075,44160,38
11NPV-22075,44160,38

 

Срок окупаемости проекта представляет собой расчетную дату, начиная с которой NPV принимает устойчивое положительное значение. Такой датой является 2-й квартал. Индекс доходности – это отношение суммарного дисконтированного дохода к суммарным дисконтированным затратам. Рассчитаем индекс доходности ИД по формуле:

 (3)

где ЧДД – чистый дисконтированный доход, равный 160,38 тыс.руб. (данные табл.3); К 0 – приведенная величина использованных капиталовложений, равная 160,38 тыс.руб. (данные табл.3)

Следовательно, подставляя данные в формулу (3):

ИД = (160,38/160,38)+1 = 1+1 = 2.

Индекс доходности ИД данного проекта = 2. Это означает, что прибыль с каждым годом накапливается. Рентабельность проекта рассчитывается по следующей формуле [7, с.63]:

 (4)

где Р –рентабельность инвестиционного проекта; n – срок реализации проекта

Следовательно: Р = (2-1)/3 х100% = 33,3%.

Рентабельность данного проекта равна 33,3% свидетельствует о том, что проект окупается и повышает производительность, выручку и снижает себестоимость. Таким образом, результаты вычислений показывают, что чистая приведённая стоимость NPV после 2-го квартала стала больше 0, следовательно, проект успешен. Так же видно, что условие Ток < Tнорм выполняется 2 < 3, т.е. проект окупается в течение реализации. Индекс доходности ИД > 1, при рентабельности проекта более 33%. Это позволяет сделать вывод о большой вероятности успешности данного проекта.

Заключение: существующая система неразрушающего контроля соответствует необходимому уровню обеспечения безопасности движения поездов, но требует постоянного развития и совершенствования, изучения зарубежного опыта и привлечения квалифицированных специалистов.

Современные дефектоскопы с функцией определения допустимой нагрузки на участок рельса в режиме on-line, что были рассмотрены в статье, позволяют обеспечить надежное и бесперебойное функционирование перспективных участков железнодорожного пути, где панируется внедрение скоростного движения на железных дорогах России при безусловном обеспечении необходимого уровня безопасности движения.

Библиографический список

1. Техно-НДТ. Неразрушающий контроль [Электронный ресурс] / Неразрушающий контроль: методы, характеристики, преимущества 2014г. Режим просмотра: http://t-ndt.ru/nerazrushayushhij-kontrol-metodyi,-xarakteristiki,-preimushhestva-1888.html(Ссылка актуальна на 22.01.2018).
2. Арутюнов Ю.А., Архипов И.П., Глинских В.А., Рудой А.А., Чащин Е.А., Желонина Ю.А. Технологии бизнес-планирования разработки метода по снижению воздействия бокового ветра на подвижной состав при транспортировке сыпучего груза по железным дорогам //Экономические исследования и разработки № 10 – 2017. с. 292-303.
3. Характеристика и устройство ультразвукового дефектоскопа УД2-12 [Электронный ресурс] 2015 г. Режим просмотра: http://xreferat.com/76/1687-1-harakteristika-i-ustroiystvo-ul-trazvukovogo-defektoskopa-ud2-12.html (ссылка актуальна на 22. 01.2018).
4. Арутюнов Ю., Архипов И., Барыкин А. Модель инновационного развития //Предпринимательство № 6 - 2006. с. 137-139.
5. Арутюнов Ю.А., Архипов И.П., Дробязко А.А., Глинских В.А., Зотова В.Б., Рудой А.А., Чащин Е.А. О прогнозировании создания и финансирование производства новой продукции // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований № 5-1 - 2017. с. 105-110.
6. Берлизов М.Н. Определение риска при инвестировании в инновационные проекты на основе определения «среднего класса» инновации//Финансы и кредит № 16 - 2010. с.58-63.
7. Арутюнов Ю. А., Архипов И.П., Глинских В.А., Рудой А.А., Чащин Е.А. Необходимость разработки технологии бизнес-планирования инновационных проектов // Экономические исследования и разработки №7 - 2017. с. 63-79.