CC BY
0DOI 10.53980/24131997_2022_2_49
А.С. Пехутов, д-р техн. наук, доц., e-mail: [email protected] С.С. Калашников, канд. техн. наук, e-mail: [email protected] Д.Н. Раднаев, д-р техн. наук, доц., e-mail: [email protected] Ю.А. Сергеев, д-р техн. наук, e-mail: [email protected] О.А. Алтаева, канд. с.-х. наук, доц., e-mail: [email protected]
Бурятская государственная сельскохозяйственная академия им. В.Р. Филиппова,
г. Улан-Удэ
М.С. Бабаев, инженер, e-mail: [email protected] ОАО «Северо-западная строительная компания, г. Санкт-Петербург
УДК 656.02
ГРАФИЧЕСКАЯ И АНАЛИТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТРАНСПОРТНОГО ПРОЦЕССА
В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ
Транспорт в сельскохозяйственном производстве играет важную роль, являясь связующим звеном в технологической цепи производства сельскохозяйственной продукции. В структуре агропромышленного комплекса России сельское хозяйство является ключевым звеном, здесь производится свыше половины общего объема продукции всего АПК. Целью работы является разработка системы показателей и их графическая визуализация, позволяющая более точно рассчитать выходные данные работы транспортных средств в сельском хозяйстве. В работе приведена система параметров для оценки эффективности технологий перевозок грузов в условиях производства сельскохозяйственной продукции. Разработанная система основана на показателях грузовой и транспортной мощности. Приведены теоретические выражения для определения этих параметров. Технология перевозочного процесса показана графически в виде параллелепипедов. Приводятся выражения для расчета показателей этой технологии: номинальная и фактическая грузовая и транспортная работа; сменная номинальная и фактическая грузовая и транспортная работа; суточная номинальная и фактическая грузовая и транспортная работа. Графическое отражение технологии перевозочного процесса позволяет визуально выявить все его возможные потери. Разработаны выражения для расчета суточной грузовой и транспортной работы одного автомобиля, суточной грузовой и транспортной работы парка автомобилей, суточной грузовой и транспортной работы парка автомобилей за годовой период. Графическое представление технологического процесса перевозок грузов позволяет уйти от неточности в расчетах производительности транспортных средств, вызываемой тем, что сам этот процесс является дискретным. Кроме того, такая интерпретация технологического процесса перевозок дает возможность определить все возможные потери любой транспортной технологии.
Ключевые слова: грузовая мощность, транспортная мощность, грузовая работа, транспортная работа, транспортный цикл, параллелепипед, операция, этап, система показателей.
A.S. Pekhutov, Dr. Sc. Engineering, Assoc. Prof.
S.S. Kalashnikov, Сand. Sc. Engineering
D.N. Radnaev, Dr. Sc. Engineering, Assoc. Prof.
Yu.A. Sergeev, Dr. Sc. Engineering, Assoc. Prof.
O.A. Altaeva, Сand. Sc. Agriculture, Assoc. Prof.
M.S. Babaev, Engineering Officer
GRAPHICAL AND ANALYTICAL MODEL OF TRANSPORT PROCESS
IN AGRICULTURE
Transport in agricultural production plays an important role, being a link in the technological chain of agricultural production. In the structure of the agro-industrial complex of Russia, agriculture is the main link, where more than half of the total output of the entire agro-industrial complex is produced. The aim of the
49
work is to develop a system of indicators and their graphical visualization, which makes it possible to more accurately calculate the output data of the operation of vehicles in agriculture. The paper presents a system ofparameters for evaluating the effectiveness of cargo transportation technologies in the context of agricultural production. The developed system is based on the indicators of cargo and transport capacity. Theoretical expressions for determining these parameters are given. The technology of the transportation process is shown graphically in the form of parallelepipeds. Expressions are given for calculating the indicators of this technology: nominal and actual cargo and transport work; shift nominal and actual cargo and transport work; daily nominal and actual cargo and transport work. Graphical reflection of the technology of the transportation process allows to identify all its possible losses visually. Expressions have been developedfor calculating the daily cargo and transport work of one car, the daily cargo and transport work of a car park, and the daily cargo and transport work of a car park for an annual period. Graphical representation of the technological process of transportation of goods allows to avoid inaccuracies in the calculations of the performance of vehicles, caused by the fact that this process itself is discrete. In addition, such an interpretation of the technological process of transportation makes it possible to determine all possible losses of any transport technology.
Key words: cargo capacity, transport capacity, cargo work, transport work, transport cycle, parallelepiped, operation, stage, system of indicators.
Введение
В классической перевозочной теории для определения конечных результатов работы подвижного состава в тоннах и ткм [1] используются формулы С.Р. Лейдермана [3]:
f ЧнГс ф-Ут Шч _ ?нГд •р-Ух•k
W4 = , т; W4 = Т, ткм, (1)
° k-Р-Vt-tup' ' Р k-Р-VT-tup ' W
где qн - номинальная грузоподъемность автомобиля, т; ус - статический коэффициент использования грузоподъемности; в - коэффициент использования пробега; Vт - техническая скорость, км/ч; /г - груженый пробег, км; ^р - время погрузки-разгрузки.
Параметры, которые входят в эти формулы, являются технологическими, поскольку в них отражается технология перевозочных процессов. Однако эти формулы имеют определенный недостаток. Расчеты, проведенные по этим формулам, дают неточные результаты. Принято считать, что производительность в тоннах и ткм, рассчитанная по этим формулам, изменяется монотонно. Однако на самом деле это не так. Приведенные выражения не учитывают цикличность транспортного процесса. А между тем любой транспортный процесс состоит из законченных циклов, в связи с чем процесс является дискретным [2]. Очень важно, чтобы последний транспортный цикл в технологическом процессе был законченным.
Эффективное проектирование технологических процессов перевозки грузов в сельскохозяйственных производственных процессах предусматривает разработку параметров, показывающих, как эффективно используются транспортные средства при определенной перевозочной технологии. Они выявляют места наибольших потерь по каждой транспортной операции и наличие резерва, реализация которого поможет повысить эффективность эксплуатации транспортных средств.
Во время транспортных процессов важно не только переместить грузы на определенное расстояние, но и произвести погрузку на определенном участке, а выгрузку - в необходимом месте.
В состав элементарного технологического цикла входят подача подвижного состава для загрузки, перемещение груза (перевозка) и разгрузка груза.
Под технологическим процессом перевозок следует понимать перевозочный процесс, расчлененный на последовательные взаимосвязанные операции и этапы. Все операции неоднородны и различаются по времени их выполнения. Многие из них при объединении являются этапами перевозочных процессов, выполняющих определенную задачу.
Предложены показатели, базирующиеся на таких параметрах, как грузовая и транспортная работа [4]. На их основе разработаны выражения для определения суточной грузовой и транспортной работы, годовой грузовой и транспортной работы для одного автомобиля и
парка в целом. Показана графическая интерпретация этих показателей, которая позволит рассчитывать потери технологии перевозочного процесса.
Условия и методы
В связи с вышеуказанным целью данной работы является разработка системы показателей и их графическая визуализация, позволяющая более точно рассчитать выходные данные работы транспортных средств в сельском хозяйстве. Поставлена задача - разработать формулы для более точного расчета производительности транспортных средств с учетом законченности транспортных циклов, представить их графическую интерпретацию в виде параллелепипедов для понятной визуализации.
Элементарный транспортный цикл в виде графической объемной модели показан на рисунке 1 а. Видно, что грузовая работа Асз (объем перевозки) помещена в координаты q, V и t.
Грузовая работа, как номинальное ее значение, выполняемая за время суток:
А(2н = Чн^Тпр^ТГ = М(2н^Тэ, т, ^ (2)
где qн - номинальная грузоподъемность транспортного средства, т; У"р- техническая скорость погрузки-разгрузки, т/ч; Тг - время движения с грузом, ч; N0^- грузовая мощность, т/ч; Тэ -эксплуатационное время за сутки в ч.
Техническая скорость
у пр
Рисунок 1 - Графическая интерпретация объема работ: а - грузовая; б - транспортная
Грузовая работа, выполненная фактически:
^ф = Чф • С • Тц = • Тц, т (3)
где Тц - сумма циклового времени в течение суток, ч.
Элементарный транспортный цикл в виде графической объемной модели, помещенный в координаты q, V, 1 показан на рисунке 1 б.
Транспортная работа в номинальном значении за суточное время:
Лрн = qн•Vт•Tэ, ткм. (4)
Транспортная работа, ее фактическое значение за сутки:
Лрф = Чф • Уц • Тц, ткм, (5)
где Уц - цикловая скорость движения машины, км/ч; Тц - суммарное цикловое время за сутки, ч.
Грузовая и транспортная работа с формулами для их расчета соответствует «работе» по предмету «физика» (средняя школа) и упоминается авторами учебника «Автомобильные перевозки» [1, 3].
Параллелепипед, объем которого определяется умножением параметров дн, кгпр, Тэ является суточной грузовой работой (см. формулу 2). За смену грузовую работу можно определить по выражению:
Аг = Чн%щ^тсм,т. (6)
Фактическое значение грузовой работы значительно ниже из-за того, что появляются потери: грузоподъемность дн используется не полностью, имеются потери в цикловой скорости погрузки-разгрузки У^ и недоиспользуется суточный фонд времени. Затемненный параллелепипед на рисунке 2 а выражает фактическое значение грузовой работы. Грузовая работа в виде прозрачных параллелепипедов отражает потери.
Графически изображенные объемы транспортной работы в виде объемов параллелепипедов показаны на рисунке 2 б. Суточную транспортную работу Арн определяют умножением дн, Ут и Тэ:
Лрн = Чн^т^ТЭ , ткм. (7)
За всю смену транспортную работу определяют по формуле:
Лрн = Чн • Ут • ^ та^ (8)
за цикл:
Лрн = Чн • Ут • Тц, ткм. (9)
Фактическое значение транспортной работы Арф значительно ниже возможного значения, так как появляются потери: номинальная грузоподъемность транспортного средства, цикловое время и годовой фонд времени недоиспользуются. По рисунку 2 б его можно представить как затемненный параллелепипед.
Реальная технология перевозочного процесса в сельском хозяйстве включает в себя операции и этапы. Например, погрузка, включающая операции: в первую очередь необходимо установить транспортное средство и подготовить к погрузке, открыть борта, погрузить, погрузить на ходу, переезжать от одной уборочной машины к другой, уложить, уплотнить, увязать, укрепить грузы и т. д. Их очередность выполнения зависит от технологической особенности перевозочного процесса.
Такую же картину можно наблюдать по каждому из других этапов. Цикл включает суммарное время погрузочных операций, суммарное время движения и суммарное время разгрузочных операций:
Тц = £ТПо + £Тод + £Тро, ч. (10)
Технологическое время:
Ттех Тц + 2 Тт.от, ч, (11)
где ^Тт.от - сумма времени по операциям по устранению технологических отказов (при до-
загрузке, очистке самосвального кузова, бортовые автомобили, разгружающиеся автоопрокидывателями, буксование и т. д.).
Величина времени смены:
Тсм Ттех + 2 Тдсм, ч, (12)
где ^ Тдсм - сумма времени по дополнительным внутрисменным операциям (при получении
нарядов, при временных затратах при отдыхе и выполнении личных надобностей, при ежесменном техническом обслуживании и т. д.). Эксплуатационное время:
Тэ=Тсм+!Ттор, % (13)
где ^ Ттор - сумма времени при устранении технического отказа машин, при сезонном обслуживании, при переоборудовании, когда осуществляется переход на другие технологии, и т. д.
На рисунке 2 приведена грузовая и транспортная работа в течение одного цикла. В реальном перевозочном процессе за сутки осуществляются транспортные циклы, различающиеся своими параметрами. На рисунке 3 приведены транспортные циклы за суточное время: с1,
С2, СЗ, С4, С5, Сб.
'«хиичкшсжорл; V"9, т/ч потруют- ршгруш!
Л" Л ?г ,уу У* У*
/ ч
* Я ъ ъ я, ъ
Рисунок 2 - Грузовая работа за сутки
Фактическая загрузка автомобиля показана как Я2, qз, Я4, Я5, Яб; скорость погрузки-разгрузки - У1,У2,Уз,У4,У5,Уб; продолжительность циклов - 11, 12, 1з, 14, 15, 1б. Величина грузовой работы за сутки определится из выражения:
А£=£?^1ГЧ = дф.ф/>пр, т. Суточную транспортную работу (рис. 3) определяют по выражению:
где 1 - порядковые номера циклов; п - численное значение циклов.
Сксоогтъ V '.«лч »
ткм,
(14)
(15)
-«в
3!
\ А
м л.
я< «г я Я1 ъ
Загрузка т
Рисунок 3 - Суточная транспортная работа, включающая шесть транспортных циклов
По автомобильным паркам суточную грузовую и транспортную работу определяют по выражениям:
= E?3 E? ^ Ч. = Ei3 q|,pj ^ Vnp, т; (16)
АР = Ei3 Ei ^ 4. = EA3 q^b.cp.j Jctc VT, ткм, (17) где j - численное значение порядкового номера транспортного средства; k - порядковый номер дня эксплуатации; Аэ - количество эксплуатирующихся транспортных средств; Дэ - число дней в эксплуатации каждого j-го автомобиля.
Выражения, по которым определяется грузовая и транспортная работа для автомобильных парков, приведены ниже:
А£ = E?3EA3E?^;P4- = E?3EA3q!.cp.jk/otcVnp, т; (18)
А£ = E?3 eA3 Ei = E?3 eA3 q4>.cp.jk tf vT, ткм. (19)
Результаты и обсуждение
Технологический процесс перевозок транспортной системы, представленный графически, отличается визуальной информативностью.
По сравнению с классической теорией автомобильных перевозок [ 1] предлагаемая система показателей технологии перевозочного процесса дает более точные результаты, а ее графическая интерпретация позволяет визуально быстро и точно увидеть, в каких местах имеются потери для их устранения. Это позволяет получить возможности разрабатывать за счет объемного графика выражения для определения потери по каждому фактору перевозки.
Разработанная система показателей и графическая интерпретация позволяет рассчитывать выходные данные работы транспортных средств значительно точнее по сравнению с [3], так как система параллелепипедов - расчет каждого транспортного цикла - является по сути дискретной. Кроме того, эта система дает возможность определять потери, начиная от элементарного транспортного цикла и кончая годовой производительностью автомобильных транспортных средств.
Выводы
Разработана система показателей для более точного расчета производительности автомобилей, которые базируются на параметрах грузовой и транспортной мощности. Разработаны выражения для определения суточной и годовой производительности одного автомобиля и парка в целом. Приведена графическая интерпретация суточных транспортных циклов, включающих несколько элементарных, где визуально видны все потери, сопутствующие перевозочному процессу. Поставленные цели и задачи в начале данной публикации выполнены. Исследование имеет практическое значение для транспортников, так как позволяет быстро увидеть все потери транспортного процесса для повышения его эффективности.
Библиография
1. Афанасьев Л.Л., Островский Н.Б., Цукерберг С.П. Единая транспортная система и автомобильные перевозки: учебник для студентов вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1984. -333 с.
2. Гоберман В.А. Автомобильный транспорт в сельскохозяйственном производстве: эффективность и качество работы, оценка и разработка организационно-технических решений. - М.: Транспорт, 1986. - 287 с.
3. Лейдерман С.Е. Эксплуатация грузовых автомобилей. - М.: Транспорт, 1966. - 152 с.
4. ПехутовА.С. Обеспечение транспортно-технологического обслуживания АПК в Сибирском федеральном округе: дис. ... д-ра техн. наук 05.20.01 / Пехутов Александр Сергеевич. - М., 2016. -319 с.
Bibliography
1. Afanasyev L.L., Ostrovskiy N.B., Tsukerberg S.P. Integrated transport system and road transport: university textbook. - 2nd edition. - M.: Transport, 1984. - 333 p.
2. Goberman V.A. Road transport in agricultural production: Efficiency and quality of work, assessment and development of organizational and technical solutions. - M.: Transport, 1986. - 287 p.
3. Leyderman S.E. Operation of cargo vehicles. - M.: Transport, 1966. - 152 p.
4. Pekhutov A.S. Provision of transport and technological maintenance of the agro-industrial complex in the Siberian Federal District: dissertation ... Doctor of Engineering Sciences: 05.20.01 / Pekhutov Aleksandr Sergeevich. - M., 2016. - 319 p.
