ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТРЕБНОСТИ В СОВЕРШЕНСТВОВАНИИ СЕТИ МЕТАНОВЫХ ЗАПРАВОЧНЫХ СТАНЦИЙ Текст научной статьи по специальности «Математика»

УДК 629.063.6

Р.Т. Шайлин, ведущий инженер кафедры автомобильного транспорта, ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный университет»

А.А. Филиппов, кандидат технических наук, доцент кафедры технической эксплуатации и ремонта автомобилей, ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный университет»

И.Ф. Сулейманов, кандидат технических наук, ведущий инженер кафедры химии и экологии, Набержночелнинский институт, филиал Казанского (Приволжского) федерального университета e-mail: Raul20082008@mail.ru

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТРЕБНОСТИ В СОВЕРШЕНСТВОВАНИИ СЕТИ МЕТАНОВЫХ

ЗАПРАВОЧНЫХ СТАНЦИЙ

Предмет. Газозаправочная сеть дочерних заправок, проектируемая для нужд пассажирского автобусного парка, участвующего в регулярных маршрутных пассажирских перевозках.

Цель. Определение путей совершенствования газозаправочной инфраструктуры.

Методология. Применяются разработанные формализованные зависимости параметров газозаправочной инфраструктуры от параметров работы автобусного парка. Решения о мероприятиях, направленных на совершенствования заправочной сети, определяются с помощью показателя потребительской удовлетворенности объектами инфраструктуры.

Результаты. Представленный коэффициент может дать оценку существующей газозаправочной сети для определенного круга потребителей (автобусного парка) и определить упущенную выгоду из-за удаленности заправочных станций. Для определения требуемых мероприятий проводится анализ маршрута по нескольким условиям. По результатам этого анализа маршруты городских пассажирских перевозок разделяют на три категории.

В качестве примера приведена предлагаемая схема размещения дочерних заправочных станций в рамках города Оренбурга для автобусных маршрутов, отнесенных к 3 категории.

Выводы. Использование представленных в статье результатов исследований при проектировании дочерних газовых заправок позволяет создавать газозаправочную станцию полностью адаптированную под параметры функционирования определенной группы подвижного состава, работающего на регулярных пассажирских маршрутах.

Ключевые слова: компримированный природный газ, заправочная станция, потребительская удовлетворенность, автобус, заправочный пост, резервуар.

Расширение использования компримированного природного газа в качестве моторного топлива является задачей государственного значения. Для ее решения и стимуляции субъектов Российской Федерации к активным действиям, позволяющим повысить долю газобаллонных автомобилей [10], были изданы следующие законодательные акты, которые представлены в источниках [1, 8, 9].

Однако процесс газификации автомобильного транспорта городов сдерживается рядом факторов, среди которых основным является отсутствие доступной заправочной инфраструктуры, что для пассажирского маршрутного транспорта выражается отрицательным влиянием заправочного процесса на параметры работы. Для решения проблемы, учитывая наличие ограниченно малого количества автомобильных газонаполнительных компрессорных станций (АГНКС), необходимо формировать заправочную структуру по принципу «материнская - дочерняя заправка», адаптированной к параметрам работы пассажирского маршрутного транспорта, как к основному источнику развития рынка КПГ в городах [10]. В работах

[3-7] рассматривались варианты решения данного вопроса.

Определение потребности в развитии заправочной инфраструктуры должно, в первую очередь, определяться не на основе потенциальной потребительской емкости спроса на КПГ (выявляется на основе определения перспективной доли транспортных средств), а за счет удовлетворенности тех потребителей, которые используют данный вид топлива [1, 3].

Потребительскую удовлетворенность можно охарактеризовать как оценку к обслуживающим объектам (в данном случае - заправочных станций). На основе данной оценки каждый потребитель будет определять целесообразность применения ком-примированного природного газа, при этом отражая требования к мощностным показателям и адресному размещению объектов заправочной сети [1].

Математическая интерпретация потребительской удовлетворенности имеет следующий вид [1]:

Р -Р

ту- _■< факт. 0

уд Р -Г

А Крит- х 0

(1),

где Р0 - результативность без учета нулевого пробега до пункта обслуживания, ед. результ. деят.;

РФаи. - фактическая результативность деятельности, ед. результ. деят.;

Ркрчг. - критическая результативность деятельности, при которой экономический эффект минимальный, ед. результ. деят.;

Р0 = 1С "Ное -5Р06 - 3>7, ед. результ. деят. (2),

где 1С - количество автобусов, работающих на КПГ, ед.;

п^ - количество выездов с площадок межрейсового ожидания на маршрут, выезд/ед.;

5Р06 - результативность деятельности за один оборот по маршруту, ед. результ. деят./выезд;

- ежедневные расходы на мойку, заправку, зарплату кондуктора, плановые отчисления в АТП, ед. результ. деят.

Для автобусов, которые участвуют в регулярных маршрутных пассажирских перевозках, при определении Рфа1СГ необходимо учитывать схему перемещения на заправочную станцию (рисунок 1).

Рисунок 1. Схемы перемещения автобусов для заправки

Из-за того, что 1 схема предполагает заправку в ранние утренние часы перед выездом на маршрут или после окончания рабочего дня, то возникает неучтенная переработка водителей. Поэтому водители предпочитают 2 схему осуществления заправки.

Для выявления маршрутов, осуществляющих заправку по 2 схеме, необходимо соблюдения следующего условия:

/ > + , мин /2 ~1*>

(3),

где ^ - максимальное значение времени нахождения автобуса на площадке межрейсового ожидания, мин.;

^ - время, выделяемое на заправку, мин.

Если условие (3) соблюдается, то, следовательно, водители не будут планировать (выполнять) поездку на заправочную станцию до начала или после окончания рабочего дня. Таким образом, Р^ для автобусов данных маршрутов будет определяться по формуле:

ъгЛ^С-.п [а+п

-ПоЛ-ЗГ*

ед. результ. деят. (4),

где А - количество автобусов в группе, следующих друг за другом на маршруте и обслуживаемых на заправочном посту в том же порядке, ед.;

П - количество автобусов в группе, следующих друг за другом на маршруте и необслуживаемых на заправочном пункте из-за занятости постов, ед.;

- ежедневные расходы на мойку, заправку, зарплату кондуктора, плановые отчисления в АТП,

с учетом невыполненного одного оборота по маршруту, ед. результ. деят.

В случаях не соблюдения условия (3), водители будут отправляться на заправку сразу после выезда с АТП (1 схема, рисунок 1). При этом Р,^ будет определяться с учетом времени, затрачиваемого на нулевой пробег для заправки.

Р1сх

факт р:

раб+Опр

--5Р, -1С -3£\ ед. результ. деят. (5),

где ^ - продолжительность рабочего дня без учёта времени на нулевой пробег для заправки, ч.;

^раб.+опр - продолжительность рабочего дня с учётом времени на нулевой пробег для заправки, ч.;

5РЧ - результативность деятельности за один час работы, ед. результ. деят./ч.

Потребительская удовлетворенность Куд даёт не только понимание уровня доступности объектов заправочной инфраструктуры, но и показывает доходность перевозочной деятельности. Сопоставляя полученное Куд с планируемой доходностью от деятельности, получим реальный экономический эффект, который может быть ниже запланированного из-за влияния заправочного процесса на режим работы автобусов. На основе этого сопоставления перевозчики выясняют: значительную ли долю прибыли они упускают, и требуется ли им проводить какие-либо мероприятия, чтобы снизить это упущение.

Мероприятия, повышающие эффект эксплуатации маршрутного парка на природном газе.

Для определения требуемых мероприятий необходимо провести анализ маршрута по нескольким условиям, представленным на рисунке 2. По

результатам этого анализа маршруты городских пассажирских перевозок разделяются на несколько категорий. Первая категория - не требует никаких мероприятий, вторая категория - требует разработать внутримаршрутное расписание заезда на за-

правку, третья категория - требует приблизить заправочный пункт [1].

Для маршрутов города Оренбурга был проведен подобный анализ, результаты которого представлены на рисунке 3.

Маршрут №... Условие 1: Условие 2: Результат:

Исходные данные: 1. Продолжительность отдыха; 2. Длительность нулевого пробега; 3. Интервал движения; 4. Длительность обслуживания на заправочном посту. Продолжительность отдыха больше суммы длительности нулевого пробега и обслуживания на заправочном посту Интервал движения больше длительности обслуживания на заправочном посту

ДА - > Категория 1

ДА -► НЕТ - *■ Категория 2

ТТТ7Т ТУ ->

ГШ 1 |=> * Категория 3

Рисунок 2. Анализ маршрутов на признак совместимости заправочного пункта с ьым маршрутом

Рисунок 3. Схема размещения конечных пунктов с указанием маршрутов разных категорий

Как видно на рисунке 3, большинство маршрутов, чьи площадки межрейсового ожидания располагаются вблизи АГНКС, относятся ко второй категории, чем дальше данные площадки располагаются от АГНКС, тем больше становится маршрутов третьей категории [1].

Формирование внутримаршрутного расписания для маршрутов второй категории проводится по алгоритму, представленному в работе [10].

Таким образом, разработав внутримаршрутные расписания, можно получить повышение Кда, но этот способ не всегда помогает, так как есть маршруты (третьей категории), у которых время на заправку превышает время отдыха.

Поэтому есть необходимость приблизить заправку к конечной остановке маршрута. Выбор месторасположения заправки ограничивается требованиями, описанными в нормативных документах

по безопасной эксплуатации АГНКС, а также перевозки и хранения природного газа. Для автобусных маршрутов города Оренбурга, соблюдая условия 2 формулы на рисунке 2 и требований нормативных документов, проводилось определение таких мест (рисунок 4). Пополнение газом стационарных заправочных модулей будет осуществляться при помощи передвижных автогазозаправщиков, которые будут с определенной периодичностью совершать рейсы на заправочный пункт [1].

Выбранные места размещения заправочных пунктов позволят значительно уменьшить «плечо заправки» (примерно в 4 раза) [1]. После определения адресного размещение дочерних заправочных пунктов приступают к определению параметров заправочного пункта. Подробное описание определения количества постов и вместимости резервуаров представлено в источнике [10].

Рисунок 4. Размещение заправочных пунктов для маршрутов 3-ей категории г. Оренбурга

Решения, представленные в данной работе, позволяют рационально определять места адресного расположения метановых заправочных станций, что положительно отразится на процессе газификации транспорта для работы на КПГ. Возможность спроектировать заправочный пункт рядом с пло-

щадками межрейсового ожидания сделает компри-мированный природный газ доступным не только для городского пассажирского транспорта, но также таксомоторного и личного легкового парка автомобилей в условиях городов, имеющих единичные АГНКС.

Литература

1. Бондаренко, Е.В. Формирование газозаправочной инфраструктуры, адаптированной к параметрам работы пассажирского маршрутного транспорта / Е.В. Бондаренко, Р.Т. Шайлин, А.А. Филиппов, В.А. Сологуб // Международный научно-исследовательский журнал. - 2017. - № 1 (55). - С. 25-29.

2. Мкртычан, Я.С. Основные принципы построения городской сети газоснабжения автотранспорта // Транспорт на альтернативном топливе. - 2013. - № 3 (33). - С. 10-14.

3. Опыт эксплуатации АГНКС совместно с ПАГЗ в ЗАО «Касимавтогаз» / А.А. Седых, А.Н. Дегтярев, А.Н. Ковалев, Ю.В. Панов и др. // Транспорт на альтернативном топливе. - 2008. - № 4 (4). - С 41-43.

4. Певнев, Н.Г. Перспективы развития инфраструктуры использования КПГ в Омске / Н.Г. Певнев, М.В. Банкет, А.С. Бакунов // Транспорт на альтернативном топливе. - 2014. - № 5 (41). - С. 7-11.

5. Чикишева, А.А. Использование мини АГНКС на автотранспортных предприятиях г. Тюмени / А.А. Чикишева // Нефть и газ Западной Сибири : материалы Международной науч.-практ. конф. 15-16 октября 2015 г., Тюмень / М-во образования и науки Рос. Федерации, Федер. гос. бюджет. образоват. учреждение высш. образования «Тюменский гос. нефтегазовый ун-т». - Тюмень, 2015. - С. 334-338.

6. Чикишев, Е.М. К вопросу рационального размещения автомобиль- ных газонаполнительных компрессорных станций в г. Тюмени / Чикишев Е.М. // Новые технологии-нефтегазовому региону: материалы Всероссийской. с международным участием науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых 18-20 мая 2015 г., Тюмень / М-во образования и науки Рос. Федерации, Федер. гос. бюджет. образоват. учреждение высш. образования «Тюменский гос. нефтегазовый ун-т». - Тюмень, 2015. - С. 171-174.

7. Чикишев, Е.М. Необходимость расширения сети автомобильных газонаполнительных компрессорных станций в г. Тюмени / Е.М. Чикишев // Автогазозаправочный комплекс + Альтернативное топливо. - 2015. -№ 9 (102). - C. 10-13.

8. Чикишев, Е.М. Расширение использования природного газа путем рационального строительства АГНКС (на примере г. Тюмени) / Е.М. Чикишев // Автогазозаправочный комплекс + Альтернативное топливо. - 2016. - № 9 (114). - С. 8-13.

9. Чикишев, Е.М. Факторы, влияющие на определение необходимого числа АГНКС в регионах России / Е.М. Чикишев // Проблемы функционирования систем транспорта: материалы Международной науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых учёных 14-15 декабря 2015 г., Тюмень / М-во образования и науки Рос. Федерации, Федер. гос. бюджет. образоват. учреждение высш. образования «Тюменский индустриальный университет». - Тюмень, 2015. - С. 231-235.

10. Suleimanov, I.F. Determination of Affiliated Gas Station Parameters on the Basis of City Passenger Transport Operation Features / I.F. Suleimanov, G.V. Mavrin, M.R. Kalimulina, E.V. Bondarenko, R.T. Shayilin, A.A. Filippov // Journal of Fundamental and Applied Sciences. - 2017. - Vol. 9 (1S). - pp. 1899-1912.