Record Details

Special aspects of estimating the probability of fire occurrence on diesel locomotives of various types

Dependability

View Archive Info
 
 
Field Value
 
Title Special aspects of estimating the probability of fire occurrence on diesel locomotives of various types
Особенности оценки вероятности возникновения пожаров на тепловозах различных серий
 
Creator I. Shubinsky B.; ZAO IBTrans
O. Pronevich B.; JSC NIIAS
A. Danilova D.; JSC NIIAS
И. Шубинский Б.; ЗАО «ИБТранс»
О. Проневич Б.; ОАО «НИИАС»
А. Данилова Д.; ОАО «НИИАС»
 
Subject fire risk;probability;diesel locomotive
пожарный риск;вероятность;тепловоз
 
Description Aim. The paper considers the problem of estimating the probability of fire occurrence on diesel locomotives of various types and the ways to solve it. The problem arises due to JSC RZD locomotive fleet special aspects. Thus, the operating fleet presents diesel locomotives designed and constructed in the 20th century as well as in 21st century, and this accounts for different causes of fire owing to design differences. The biggest contribution to differences in fire numbers on new and old type locomotives is made by the construction of a diesel engine as well as the fire resistance of cables. Researches show that substantial difference in fire statistics for diesel locomotives of various types for the same period of observation are caused by the volume of operating diesel locomotive fleet. For instance, volumes of operating fleet for some types of diesel locomotives amount to thousand units (loco-days), while for other types they make up just a couple of hundreds. This raises questions about whether a period of observation and a volume of operating fleet are enough for estimating the probability and what methods should be used to estimate it. Furthermore, we need an interval estimation of probability which is caused by reliability considerations, by getting “the worst scenario”. Again, this is influenced by above differences in types of diesel locomotives. The paper also analyzes the necessity of estimating “the worst scenario” and problems arising in reference with its calculation. To solve the problem of enhancing the reliability of calculations is to calculate the upper boundaries of probabilities. In this case some types of diesel locomotives will have a lower boundary of probability rather than “the worst scenario” as interval estimation. The necessity of such estimation is specified for diesel locomotives of specific designs with materials complying with modern standards in terms of reliability and fire resistance or having scarce statistics for applying approximation methods of calculation because of limited operating fleet.Methods. Researches into statistics of fires on diesel locomotives of types 2TE10, 3TE10, 2TE116, 2M62, TEP70, ChMEZ, TEM2 made by the authors began with application of a “classic” statistics tool, i.e. check of statistical hypotheses about a law of distribution of a random value “fire” belonging to known discrete laws. While at this, a minimum amount of tests was defined for making sure that targeted estimates of probability are of certain reliability. The condition of a diesel locomotive during operation is not stationary, so a classic estimation of probability of fire occurrence would lead to uncertainty in applying the results of estimation for the purposes of planning and prediction. To evaluate “the worst scenario”, we used both precise and approximate methods for defining confidence boundaries based on “double approximation”. Further, to enable transition from estimation of probability of fire occurrence on diesel locomotives of a certain type to estimation of fire probability for certain units, a sufficient amount of rolling stock was researched. The authors have found that the amount of operating fleet should be not less than 610 loco-days to ensure the precision of probability calculation with an error not exceeding ε. The authors have also identified the method and the necessity of separately estimating the probability of fire on locomotives with operating fleet less than 610 loco-days.Results. Conclusions. In fine, for each type of locomotive we have defined a law of random value occurrence, calculated interval estimates of probability of fire occurrence considering an amount of operating fleet. Tools of statistical analysis for calculating probabilities of fire occurrence on diesel locomotives of various types have been also identified. We have determined methods for calculating interval probability estimates taking into account an available amount of observations with an error not exceeding a specified value ε at the level of 0,2p* j . This research and related calculations have enabled us to obtain one of the primary elements for estimating a fire risk, i.e. the probability of fire on diesel locomotives of various types.
Цель. В данной статье рассматривается проблема оценки вероятности реализации пожаров на тепловозах различных серий и пути ее решения. Данная проблема возникает ввиду наличия особенностей локомотивного парка ОАО «РЖД». Так, эксплуатационный парк представляют собой тепловозы, спроектированные и построенные как в XX, так и XXI веке, что влияет на причины пожаров на тепловозах из-за конструктивных особенностей. Наиболее весомый вклад в различия количества пожаров на локомотивах старых и новых конструкций вносит устройство дизеля, а также огнестойкость кабельной продукции. Исследования показывают, что существенные различия в статистике пожаров на тепловозах различных серий при одном и том же периоде наблюдений порождены объемом эксплуатационного парка тепловозов. Например, объемы эксплуатационного парка для одних тепловозов составляют тысячи единиц (локомотиво-сутки), тогда как для других составляют всего пару сотен. В связи с этим возникают вопросы о том, достаточен ли период наблюдений, объем эксплуатационного парка для оценки вероятности и по каким методам необходимо её оценивать. Кроме того, нужна интервальная оценка вероятности, необходимость которой продиктована соображениями надежности, получения «наихудшего варианта». На нее опять же влияют вышеприведенные различия серий тепловозов. Необходимость оценки «наихудшего варианта» и возникающие проблемы при его расчете также исследуется в работе. Решение проблемы повышения надежности расчётов – расчет верхних границ вероятностей. При этом для некоторых серий тепловозов вместо интервальной оценки применяется нижняя граница вероятности, а не «наихудший вариант». Необходимость такой оценки установлена для тепловозов определенных конструкций, надежность и огнестойкость материалов для которых соответствует современным стандартам, либо обладающих скудной статистикой для применения приближенных методов расчётов ввиду ограниченного эксплуатационного парка.Методы. Исследование статистики пожаров на тепловозах серий 2ТЭ10, 3ТЭ10, 2ТЭ116, 2М62, ТЭП70, ЧМЭЗ, ТЭМ2, проведенное авторами, начиналось с использования «классического» статистического инструмента – проверки статистических гипотез о принадлежности закона распределения случайной величины «пожар» известным дискретным законам. При этом было определено минимальное количество испытаний для того, что бы рассчитанные точечные оценки вероятности обладали определенной надежностью. Состояние тепловоза в процессе эксплуатации не является стационарным, поэтому классическая оценка вероятности появления пожара привела бы к неопределенности в использовании результатов оценки для целей планирования и прогнозирования. Для оценки «наихудшего варианта» применись методы определения доверительных границ как точные, так и приближенные, основанные на «двойном приближении». Далее, для обеспечения возможности перехода от оценки вероятности появления пожара на тепловозах определенной серии к оценке вероятности пожара на конкретном подвиж- ном составе, проведено исследование достаточности количества эксплуатационного парка. Авторами определено, что для обеспечения точности расчёта вероятности с ошибкой, не превосходящей ε, объем эксплуатационного парка должен быть не менее 610 локомотиво-сут. Так же определен метод и необходимость отдельной оценки вероятности пожара на локомотивах с эксплуатационным парком менее 610 локомотиво-сут.Результаты. Выводы. В итоге для каждой серии локомотива определен закон распределения случайной величины, рассчитаны интервальные оценки вероятности появления пожара с учётом объема эксплуатационного парка. Также определены инструменты статистического анализа для расчета вероятностей появления пожаров на тепловозах различных серий. Определены методы расчёта интервальных оценок вероятности с учётом располагаемого количества наблюдений с ошибкой, не превосходящей заданной величины ε на уровне 0,2p* j . Данное исследование и сопутствующие расчеты позволили получить один из основных элементов для оценки пожарного риска – вероятность пожара на тепловозах различных серий.
 
Publisher LLC Journal Dependability
 
Contributor —
—
 
Date 2016-12-06
 
Type info:eu-repo/semantics/article
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
—
—
 
Format application/pdf
application/pdf
 
Identifier http://www.dependability.ru/jour/article/view/171
10.21683/1729-2646-2016-16-4-24-29
 
Source Dependability; Том 16, № 4 (2016); 24-29
Надежность; Том 16, № 4 (2016); 24-29
2500-3909
1729-2646
10.21683/1729-2646-2016-16-4
 
Language rus
eng
 
Relation http://www.dependability.ru/jour/article/view/171/340
http://www.dependability.ru/jour/article/view/171/341
ГОСТ 12.1.033-81 ССБТ. Пожарная безопасность. Термины и определения
А. В. Печкин, О. И. Тескин, Г. М. Цветкова и др./ Теория вероятностей: Учеб. для вузов. 2-е изд. Изд. МГТУ им. Н. Э. Баумана. 2001. 456с
Пятницкий А. М./Оценка вероятности события по частоте его появления.
Вентцель Е.С./Теория вероятностей: Учеб. для вузов. – 6-е изд. стер. – М.: Высш. шк., 1999.– 576 c.
Я. Б. Шор / Статистические методы анализа и контроля качества и надежности: М.: Советское радио, 1962. – 553 с.
ГОСТ ИСО 11453-2005 Статистические методы. Статистическое представление данных. Проверка гипотез и доверительные интервалы для пропорций.
В. Б. Горяинов, И. В. Павлов, Г. М. Цветкова и др./ Математическая статистика: Учеб. Для вузов. М.: Изд. МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2008.-424 с.
P 50.1.033-2001 Рекомендации по стандартизации. Прикладная статистика. Правила проверки согласия опытного распределения с теоретическим. Часть 1. Критерии типа хи-квадрат.
Р. Г. Пиотровский, К. Б. Бектаев, А. А. Пиотровская / Математическая лингвистика. Учеб. пособие для пед. институтов. — М.: Высшая школа, 1977. — 383 с.
 
Rights Authors who publish with this journal agree to the following terms:Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).
Авторы, публикующие в данном журнале, соглашаются со следующим:Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным сохранением ссылок на авторов оригинальной работы и оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договорённости, касающиеся не-эксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге), со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы имеют право размещать их работу в сети Интернет (например в институтском хранилище или персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу (См. The Effect of Open Access).