Mathematical Evaluation of Operational Reliability Indicators of Overhead Bridge Cranes Based on Defect Severity, Inspection Data, and Remaining Useful Life
Журнал: Бюллетень науки и практики @bulletennauki
Рубрика: Технические науки
Статья в выпуске: 10 т.12, 2026 года.
Бесплатный доступ
Operational reliability assessment for overhead bridge cranes remains fragmented across structural reliability analysis, non-destructive inspection, condition monitoring, and remaining useful life prediction. Existing studies usually treat these directions separately: accident reliability is evaluated through fault-tree, Markov, and fuzzy Bayesian models; girder failure is assessed probabilistically under uncertain design parameters; structural integrity is examined through finite-element analysis and non-destructive testing; and fatigue or bearing degradation is predicted through damage accumulation and stochastic prognostic models. This paper proposes a unified mathematical framework for evaluating operational reliability indicators of overhead bridge cranes by combining three information streams: normalized defect severity, inspection evidence quality, and predicted remaining useful life. The framework defines component-level and system-level reliability indicators, introduces a confidence-adjusted defect severity index, applies Bayesian updating for new inspection cycles, and links degradation state to time-dependent hazard and reliability functions. The proposed indicators are designed to support maintenance prioritization, inspection scheduling, and continued-operation decisions for critical crane subsystems, such as girders, end carriages, hoisting mechanisms, wire ropes, brakes, wheels, and gearboxes. Although the study is methodological rather than experimental, it is structured for direct implementation using routine inspection sheets, non-destructive testing results, sensor-based monitoring data, and maintenance histories. The main contribution is an integrated decision-support formulation that preserves the mechanical meaning of defects while providing a probabilistic interpretation of operational reliability.
Короткий адрес: https://sciup.org/14139240
IDS: 14139240 | УДК: 621.873:620.179:658.58 | DOI: 10.33619/2414-2948/131/09
Математическая оценка показателей эксплуатационной надежности мостовых кранов на основе тяжести дефектов, данных контроля и остаточного ресурса
Оценка эксплуатационной надежности мостовых кранов до настоящего времени остается разобщенной между расчетами конструкционной надежности, неразрушающим контролем, мониторингом технического состояния и прогнозированием остаточного ресурса. В существующих исследованиях эти направления, как правило, рассматриваются отдельно: аварийные события анализируются с применением дерева отказов, марковских цепей и нечетких байесовских сетей; вероятность отказа главных балок оценивается с учетом неопределенности нагрузок и геометрических параметров; техническое состояние металлоконструкций исследуется с помощью конечно-элементного моделирования и методов неразрушающего контроля; а остаточный ресурс отдельных узлов прогнозируется на основе накопления повреждений и стохастических моделей деградации. В данной статье предложена единая математическая основа для оценки показателей эксплуатационной надежности мостовых кранов путем объединения трех информационных потоков: нормированной тяжести дефектов, качества инспекционных данных и прогнозируемого остаточного ресурса. В работе определены показатели надежности на уровне компонента и системы, введен индекс тяжести дефекта с учетом достоверности контроля, использовано байесовское обновление при поступлении новых результатов обследования, а также установлена связь между состоянием деградации, функцией интенсивности отказов и функцией надежности. Предложенный подход предназначен для поддержки решений по приоритетности ремонта, планированию инспекций и допуску крана к дальнейшей эксплуатации. Методика может быть реализована на основе стандартных актов обследования, результатов неразрушающего контроля, данных мониторинга и истории технического обслуживания.
