Повышение эффективности таксомоторных перевозок за счёт оптимизации структуры парка Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

—

Транспорт

Таким образом, разработанная методика построения самоорганизующегося регулятора через условия инвариантности позволяет по-новому подойти к проблеме синтеза адаптивных САУ, использующих естественные свойства объекта управления.

Библиографический список

1. Пятницкий Е.С. Синтез иерархических систем управления механическими и электромеханическими объектами на принципе декомпозиции // А и Т. 1989. № 1.

2. Красовский А.А. Системы автоматического управления полетом и их аналитическое конструирование. М.: Наука, 1973.

3. Хрусталев М.М. Методы теории инвариантности в задачах синтеза законов терминального управления летательными аппаратами. М.: Изд-во МАИ, 1987.

4. Розоноэр Л.И. Вариационный подход к проблеме инва-

риантности // А и Т. 1963. № 7.

5. Справочник по теории автоматического управления / под ред. А.А. Красовского. М.: Наука, 1987.

6. Буков В.Н., Сизых В.Н. Приближенный синтез оптимального управления в вырожденной задаче аналитического конструирования // А и Т. 1999. №12.

7. Крутько П.Д. Обратные задачи динамики управляемых систем. Линейные модели. М.: Наука, 1987.

8. Буков В.Н. Вложение систем. Аналитический подход к анализу и синтезу матричных систем. Калуга: Изд-во научной литературы Н.Ф. Бочкаревой, 2006.

9. Красовский А.А. Развитие концепции, аналитическая теория, алгоритмическое обеспечение двухконтурного самоорганизующегося регулятора // А и Т. 1999. №7.

10. Смагина Е.М. Вопросы анализа линейных многомерных объектов с использованием нуля системы. Томск: Изд-во Том. ун-та, 1990.

УДК 629

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТАКСОМОТОРНЫХ ПЕРЕВОЗОК ЗА СЧЁТ ОПТИМИЗАЦИИ СТРУКТУРЫ ПАРКА

Д.А.Дрючин1, И.Т.Ковриков2, К.В.Щурин3, С.Н.Якунин4

Оренбургский государственный университет, 460018, г. Оренбург, пр. Победы, 13.

Описан один из методов оптимизации структуры парка легковых такси с учётом системы показателей эффективности эксплуатации. Ил. 2. Табл. 1.

Ключевые слова: эффективность эксплуатации; легковые такси; модели; подвижной состав.

THE INCREASE OF THE EFFICIENCY OF TAXI TRANSPORTATION DUE TO THE OPTIMIZATION OF THE PARK STRUCTURE

D.A.Dryuchin, I.T. Kovrikov, K.V. Schurin, S.N. Yakunin

Orenburgskiy State University, 13 Pobeda Av., Orenburg, 460018.

The authors describe one of the methods to optimize the passenger taxi park taking into consideration the exploitation efficiency indices system. 2 figures. 1 table.

Key words: exploitation efficiency; passenger taxi, models; rolling stock.

Одним из направлений повышения эффективности автомобильного транспорта является обеспечение рациональной структуры парка подвижного состава. Это в полной мере относится к таксомоторным перевозкам, пути повышения эффективности которых к

настоящему времени слабо изучены. Перевозки пассажиров легковыми такси, согласно Федеральному закону от 8.11.2007 г. № 259-ФЗ «Устав автомобильного транспорта и городского наземного электрического транспорта», отнесены к самостоятельному виду пе-

1Дрючин Дмитрий Алексеевич, кандидат технических наук, доцент кафедры автомобильного транспорта, тел.: (3532)756399, e-mail: [email protected]

Dryuchin Dmitry Alexeevich, a candidate of technical sciences, an associate professor of the Chair of the Automobile Transport, tel.: (3532)756399, e-mail: [email protected]

Ковриков Иван Тимофеевич, доктор технических наук, профессор кафедры машин и аппаратов химических и пищевых производств, тел.:89058834220.

Kovrikov Ivan Timofeevich, a doctor of technical sciences, a professor of the Chair of Machinery and Apparatuses of Chemical and Food Production, tel.: 89058834220.

3Щурин Константин Владимирович, декан транспортного факультета, доктор технических наук, профессор, тел.: (3532)340560.

Schurin Konstantin Vladimirovich, the dean of the Transportation Department, a doctor of technical sciences, a professor, tel.: (3532)340560.

Якунин Сергей Николаевич, ведущий инженер группы безопасности движения ООО «Оренбурггазпромтранс», соискатель ГОУ ВПО «Оренбургский государственный университет», тел.: (3532)756399, е-mail: [email protected] Yakunin Sergey Nikolaevich, a principal engineer of the traffic safety group of the limited liability company "Orenburggazpromtrans", a competitior for a scientific degree at the Orenburgskiy State University, tel.: (3532)756399, е-mail: [email protected]

ревозок пассажиров и багажа. Годовой объём этих перевозок составляет 3-7 % от годового объёма перевозок пассажиров всеми видами пассажирского транспорта по дорогам Российской Федерации.

В настоящее время для использования в качестве таксомоторов приобретаются легковые автомобили различных моделей, как новые, так и бывшие в эксплуатации. При этом требуется научное обоснование значений параметров периодов эксплуатации, направленное на минимизацию эксплуатационных затрат. В связи с этим, исследования в области повышения эффективности таксомоторных перевозок за счёт уменьшения затрат на эксплуатацию парка подвижного состава рациональной структуры являются актуальными.

При проведении исследования были решены следующие задачи: выполнено теоретическое обоснование системы технико-экономических показателей и разработана математическая модель затрат на эксплуатацию легковых автомобилей; подтверждена экспериментально целесообразность использования предложенной системы технико-экономических показателей эксплуатации легковых автомобилей; разработана методика определения модельного ряда и возрастной структуры парка легковых автомобилей; произведена оценка экономической эффективности применения разработанной методики для таксомоторных перевозок.

Главным условием при выборе подвижного состава автомобильного транспорта является соответствие подвижного состава виду выполняемой транспортной работы. Это условие в достаточной степени конкретизировано в отношении подвижного состава для перевозки грузов и пассажиров по регулярным маршрутам. Вместе с тем, для подвижного состава легковых такси имеются лишь требования по комплектованию подвижного состава устаревшими моделями (М-2141 и ГАЗ-2410). В условиях имеющегося широкого выбора моделей легковых автомобилей подобные требования не соответствуют современному состоянию отрасли.

Общим свойством существующих методик комплектования предприятий подвижным составом является то, что в качестве объектов рассматриваются, как правило, новые автомобили. Вместе с тем, значительное количество автомобилей, приобретаемых для использования в качестве легковых такси, к моменту приобретения уже были в эксплуатации. При этом отсутствует научное обоснование значений характеристик периода эксплуатации автомобилей, как новых, так и бывших в эксплуатации, при которых эксплуатационные показатели будут наилучшими. От решения этого вопроса в значительной степени зависит эффективность таксомоторных перевозок.

Предлагаемая методика выбора параметров легковых автомобилей для таксомоторных перевозок приведена на рис. 1. Первым этапом выбора является определение категории транспортного средства из условия соответствия виду транспортной работы. Второй этап состоит в определении типоразмера транспортного средства в рамках выбранной категории с учётом дополнительных требований к транс-

портному средству в части активной и пассивной безопасности, экологичности, показателей надёжности. Третий этап состоит в выборе предпочтительного модельного ряда по стоимости новых автомобилей или бывших в эксплуатации в рамках типоразмера с учётом имеющихся финансовых ресурсов на приобретение транспортного средства. Рассмотренные этапы в значительной степени традиционны и основаны на известных принципах приобретения автомобилей.

Вместе с тем, предлагаемая методика имеет существенное отличие от традиционной. Так, четвёртый этап представляет собой расчёт и сравнение технико-экономических показателей каждого автомобиля из предпочтительного модельного ряда. Этот этап наименее изучен, что вызвано неопределённостью структуры показателей, отсутствием методик использования полученной информации для аргументированного принятия решения при приобретении транспортного средства.

Пятый этап с учётом предыдущих четырёх предусматривает приобретение не только новых автомобилей, но и бывших в эксплуатации.

Автомобиль в течение периода эксплуатации может принадлежать одному или нескольким владельцам, то есть состоять в системах «автомобиль - владелец» (система АВ), совокупность которых образует этап эксплуатации автомобиля. Особенностями системы являются моменты приобретения, эксплуатации и последующей продажи (утилизации) автомобиля. Поэтому технико-экономические показатели автомобилей в эксплуатации должны учитывать повторяемость систем АВ, особенности которых и влияние на рассматриваемые показатели к настоящему времени недостаточно изучены.

Для оценки эффективности эксплуатации легковых автомобилей предложены технико-экономические показатели - известный показатель затрат q (руб./км) на единицу транспортной работы и предложенный относительный показатель Поэ эксплуатационного качества автомобиля:

q = З1 / L

где З1 - статьи затрат, определяемые свойствами автомобиля, руб.; L - пробег автомобиля, км.

При выборе автомобиля необходимо, чтобы значение этого показателя было наименьшим: q ^ min.

Относительный показатель Поэ эксплуатационного качества автомобиля определяется по зависимости

Поэ=ПЦ ( 1)

где Пэ - комплексный показатель качества автомобиля в эксплуатации; Цэ - цена автомобиля в эксплуатации, руб.:

Пэ = Пкт — ДПкт.

Здесь Пкт - комплексный показатель качества нового автомобиля; йПкт - изменение комплексного показателя качества нового автомобиля в эксплуатации, руб.:

Цэ = Цн - Щ

Массив подвижного состава

Рис. 1. Схема методики выбора автомобиля

где Цн - цена нового автомобиля, руб.; АЦ - изменение цены автомобиля в эксплуатации, руб.

Зависимость (1) в окончательном варианте имеет

вид

з dt

тор

Поэ =■

(Цн -АЦ)

где Зтор - затраты на техническое обслуживание и ремонт автомобилей, руб.; t1 - возраст приобретаемого автомобиля, лет; t3 - возраст продаваемого автомобиля, лет.

Автомобиль с наилучшим значением относительного показателя Поэ эксплуатационного качества автомобиля должен соответствовать следующей критериальной системе:

\Поэ ^ min,

I Цн = Цнср + АЦнср

i

где Цнср - средняя цена новых автомобилей аналогичного класса, руб.; ^Цнср - разница в ценах автомобилей аналогичного класса (5 - 10% от Цн.ср), руб.

На основе рассмотренных критериев и свойств системы АВ разработана математическая модель затрат Зг на эксплуатацию легкового автомобиля, которая определяется зависимостью

Зг = Цэ * Зэкс.ава — Дпр,

где Цэ - расчёт цены автомобиля в эксплуатации может быть произведён по методике, предложенной Ю.В. Андриановым; Зэксава - затраты на эксплуатацию автомобиля в системе АВ, руб.; Дпр - доход от продажи автомобиля, руб.

Доход Дпр от продажи автомобиля может быть также определён по методике Ю.В. Андрианова, используемой для определения цены Цэ автомобиля в эксплуатации, с учётом срока продажи Тпрод, определяемого по зависимости

Тпрод = Тприобр * А1]

где 1при0бр - возраст автомобиля при приобретении, лет; АТ - продолжительность существования системы АВ, лет.

Зп

З

Пост.год

AT,

Зпост.год Зтн * Зстр * Зосм * Зим,

где Зтн - постоянные периодические затраты в виде транспортного налога, руб.; Зстр - затраты на приобретение страхового полиса, согласно правил ОСАГО и

КАСКО, руб.; Зосм _ затраты на проведение государственного технического осмотра, руб.; Зим - ежегодный налог на имущество Зим (для юридических лиц), руб.

Затраты Зторава на поддержание автомобиля в работоспособном состоянии

Зтор.ава = Зто.ава * Зрем.ава<

где Зтоава _ затраты на техническое обслуживание автомобиля в системе АВ, руб.; Зремава _ затраты на ремонт автомобиля в системе АВ, руб. Затраты Зтопл.ава на топливо

Зтопл.ава = Nрт .ава Цт,

где Мрт _ норма расхода топлива автомобилем, литр/100км; 1-ава _ пробег автомобиля за время существования системы АВ, км; Цт _ цена топлива, руб./л.

С учётом приведённой структуры затраты ц на единицу транспортной работы могут быть определены по зависимости

- (а'Тприобр + в'^приобр )

ч = {Ц

- е

-АТ(а +Ь-Ьгод )

+3 д ■АТ + У

пост. год ^^

(З,

тог ^год

■АТ)

+ 3Рем. ава + , (2)

+N рт■ Ьгод-Цт А Т } !(Ьгод ■АТ)

где 1-при(бр _ пробег автомобиля с начала эксплуатации на момент приобретения, км; 1.год - средний годовой пробег автомобиля в системе АВ, км; т _ периодичность технического обслуживания /-того вида, км.

Общая схема экспериментальных исследований определена структурой зависимости (2), которая состоит из двух групп факторов. К первой группе относят факторы, значения которых задаются или могут быть определены расчётным путём. К ним относятся: цена Цн нового автомобиля; возраст Тприо6р и пробег 1-приобр. автомобиля на момент приобретения; продолжительность АТ эксплуатации в рамках системы АВ; величина среднегодового пробега .год автомобиля; затраты Зто/ на одно техническое обслуживание легкового автомобиля /_го вида; периодичность т проведения технического обслуживания /-го вида; норма Мрт расхода топлива автомобилем. Ко второй группе относят факторы, значения которых могут быть определены экспериментально: постоянные затраты Зпост.ава по допуску автотранспортных средств на дороги общего пользования; затраты Зремава на ремонт автомобиля за цикл АВ. Общая структура методики приведена на рис. 2. Пределы варьирования значений параметров составили: Тприо6р. - от нового (0 лет) до 10 лет с промежуточными градациями 1, 2, 3 года, 5 и 10 лет; .приобр _ от нового (0 км) до 500 тысяч километров с промежуточными градациями, кратными 25 тысячам километров пробега; АТ_ 1, 2, 3 года, 5 и 10 лет; .год _ 25, 50, 75 и 100 тысяч километров пробега. Цена Цн

нового автомобиля определялась по данным автосалонов; периодичность т проведения технического обслуживания /-го вида и норма Мрт расхода топлива _ согласно технической документации завода-изготовителя. Наблюдения проведены с мая по август 2006 года в Оренбурге. При проведении исследований важным условием является соответствие технического состояния автомобилей возрасту (пробегу), определяемому естественными процессами старения, изнашивания и коррозии без существенного ухудшения в результате дорожно-транспортных происшествий и подобных неблагоприятных факторов.

Схема предполагает сравнение значений параметров ц и Поэ автомобиля с наименьшими значениями этих показателей для автомобилей из рассматриваемых групп. Для записи результатов расчётов и наблюдений разработаны необходимые таблицы.

Определение затрат Зрем на ремонт автомобилей произведено по следующей зависимости :

Зрем = ^ 1(.ф).

В ходе экспериментальных исследований установлены дополнительные зависимости, используемые для определения значений затрат ц на единицу транспортной работы и относительного показателя Поэ эксплуатационного качества автомобиля, а также установлены связи этих показателей с параметрами системы АВ: Тприо6р, Ьприобр, АТ, .год. Для экспериментальных исследований были выбраны две модели автомобилей _ ВАЗ-2110 и ГАЗ-3110, широко распространённые при перевозках пассажиров легковыми такси. По результатам наблюдений в Оренбурге продолжительность эксплуатации автомобиля одним владельцем находится в пределах от одного года до 10 лет и более при средней продолжительности 3,1 года.

Зависимости затрат Зрем на ремонт автомобилей могут быть определены расчётным путём согласно существующей технической документации. Однако ошибка при таком расчёте может быть значительной и привести к неверным результатам. Поэтому эти закономерности выявлены экспериментальным путём. Они описаны линейными зависимостями вида у = ао + Ь х,

Ошибка аппроксимации не превысила 10%. Значения коэффициентов а0 и Ь приведены в таблице.

Экспериментальными исследованиями установлено значение постоянных годовых затрат Зпостгод, связанных с допуском автотранспортных средств на дороги общего пользования. Для автомобилей семейства ГАЗ-3110 они составили 3359,5 рублей, для автомобилей семейства ВАЗ-2110 _ 3289,5 рублей. Исходя из этих значений определены постоянные затра-

ты Зп

по допуску автотранспортных средств на

Значения коэффициентов а0 и Ь

Значение коэффициента Пробег автомобилей

ВАЗ-2110 ГАЗ-3110

0-250 тыс. км 250-500 тыс. км 0-250 тыс. км 250-500 тыс. км

а0 2,189 2,451 1,842 -4,306

Ь 0,0000291 0,0000619 0,00005738 0,0000809х

г=1

дороги общего пользования за время существования системы АВ.

Результаты выполненных расчётов и полученные зависимости позволили определить значения показателя затрат ц на единицу транспортной работы автомобилей ВАЗ-2110 и ГАЗ-3110. Наименьшее значение параметра ц для автомобилей ВАЗ-2110 составило 1,902 рубля при покупке автомобиля в возрасте с начала эксплуатации 6 лет, продолжительности эксплуатации одним владельцем 1 год и годовом пробеге 50 тыс. км (значение показателя в зависимости от составляющих математической модели может увеличиваться до 2,96 рубля на один километр пробега, т.е. на 56%).

Для автомобилей ГАЗ-3110 наименьшее значение ц составило 3,59 рубля при покупке нового автомобиля, продолжительности эксплуатации одним владельцем 1 год и годовом пробеге 100 тыс. км. Значение этого показателя может увеличиваться до 4,31 рубля (на 20%).

Значения параметра ц для автомобилей ГАЗ-3110 превышают значения этого параметра для автомобилей ВАЗ-2110 при всех значениях составляющих модели (2) в 1,89...2,27 раза. Это указывает на то, что лучшими технико-экономическими показателями обладают автомобили ВАЗ-2110.

Значимость влияния составляющих модели на полученные результаты подтверждается оценкой факторов зависимостей (3) и (4). Для автомобилей ГАЗ-3110

ц = 4,841 - 0,122АТ- 0,029 1Юд --0,059 Тприо6р + 0,006АТ 2 + 0,0002 1год 2 + +0,002 Тприобр 2 +0,002 АТ Цоа + (3)

+0,004 АТ Тприобр + 0,0008 1год Тприобр -- 0,0001 АТ Тприобр . Для автомобилей семейства ВАЗ-2110

ц = 2,347 - 0,141 АТ - 0,027 Ц„в -

- 0,083 Тприобр + 0,004АТ 2 + +0,0001 Цод 2 + 0,001 Тприобр 2 + (4)

+0,002 АТ 1-год + 0,006 АТ Тприобр+ + 0,001 1год Тприобр - 0,0007 АТ 1год Тприобр .

Множественный коэффициент корреляции для автомобилей ГАЗ-3110 составил 0,7, для автомобилей семейства ВАЗ-2110 - 0,8, что указывает на высокую силу связи между зависимой переменной и факторами, включенными в модель. Значение коэффициента детерминации 0,6 указывает на то, что сравнительно большая доля дисперсии результативного признака объясняется влиянием факторов. Гипотеза о статистической значимости множественного коэффициента корреляции проверялась по критерию Фишера и не отвергается на уровне значимости 0,05.

Относительный показатель Поэ эксплуатационного качества автомобилей применяется в случае незначительного отличия (5-10 %) значений параметра ц сравниваемых автомобилей. Согласно полученным результатам значения показателя Поэ в процессе эксплуатации автомобилей изменяются и зависят от возраста автомобиля, продолжительности существова-

Рис. 2. Общая схема экспериментальных исследований

ния системы АВ, среднего годового пробега, а также модели автомобиля. В нашем случае значения параметра Поэ для автомобилей ВАЗ-2110 находятся в пределах от 0,028 (АТ = 1 год, 1год = 25 тыс. км, Тприо6р = 0) до 2,391 (АТ = 5 лет, .год = 50 тыс. км, Тприо6р = 5 лет). Для автомобилей ГАЗ-3110 значения параметра Поэ увеличиваются от 0,052 (АТ = 1 год, .год = 25 тыс. км, Тприобр = 0) до 5,232 (АТ = 2 года, .год = 75 тыс. км, Тприобр = 6 лет). Это свидетельствует о том, что автомобили ГАЗ-3110 имеют эксплуатационное качество по сравнению с автомобилями ВАЗ-2110 на всех этапах эксплуатации, меньшее в 1,86...2,19 раз. Основываясь на полученных экспериментальных данных, можно отметить существенные преимущества экс-

плуатации автомобилей ВАЗ-2110 по сравнению с автомобилями ГАЗ-3110.

Выполненный экономический расчёт показал, что эффект от внедрения результатов исследования в расчёте на один автомобиль составил для автомобилей ВАЗ-2110 _ 25905,3 руб., для автомобилей ГАЗ-3110 _ 20607,8 руб.

Направлениями дальнейших исследований являются уточнения предложенной методики и использование её для совершенствования структуры парка грузового и пассажирского автомобильного транспорта, выполняющего перевозки пассажиров по регулярным маршрутам. Эти направления могут существенно повлиять на эффективность эксплуатации автомобильного транспорта.

УДК 629.424.1

ПРИМЕНЕНИЕ ТЕОРИИ ГРАФОВ И АЛГЕБРЫ ЛОГИКИ К ОЦЕНКЕ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ ТЕПЛОВОЗА В ЭКСПЛУАТАЦИИ

В.А.Михеев1, Е.И.Сковородников2

Омский государственный университет путей сообщения, 644046, г. Омск, пр. Карла Маркса, 35.

Представлены результаты моделирования процессов функционирования силовой установки тепловоза и ее систем с использованием теории графов и алгебры логики. Рассмотрена задача выбора оптимального набора параметров для оценки технического состояния силовой установки тепловоза в эксплуатации. Ил. 6. Табл. 2. Библиогр. 7 назв.

Ключевые слова: техническая диагностика подвижного состава; автоматизация процессов технической диагностики.

THE APPLICATION OF THE GRAPH THEORY AND LOGIC ALGEBRA TO THE ESTIMATION OF THE TECHNICAL CONDITION OF THE DIESEL LOCOMOTIVE POWER PLANT UNDER OPERATION V.A.Miheev, E.I.Skovorodnikov

Omsk State University of Railway Engineering, 35 Karl Max Av., Omsk, 644046.

The authors present the modeling results of the operation processes of a diesel locomotive power plant and its systems with the application of the theory of graphs and logic algebra. They examine the problem to choose an optimal set of parameters to estimate the technical condition of the diesel locomotive power plant under operation. 6 figures. 2 tables. 7 sources.

Key words: technical diagnostics of the rolling-stock, automation of technical diagnostics processes.

Техническое состояние силовой установки тепловоза в эксплуатации может характеризоваться большим количеством выходных параметров различной физической природы. Контроль всех возможных параметров связан с большими материальными и временными затратами, которые, к тому же, не всегда оправдываются.

Трудности, связанные с нахождением оптимального количества параметров, с использованием которых достаточно точно характеризуется техническое состояние силовой установки тепловоза, могут быть преодолены путем применения математических методов исследования взаимосвязи между входными и выходными параметрами работы дизель-генераторной установки (ДГУ), основанных на использовании теории графов и законах алгебры логики [1]. Представление процесса функционирования силовой установки тепловоза с помощью граф-модели позволяет более полно описать взаимодействие ее многочисленных узлов и деталей.

Для целей контроля качества функционирования объекта исследования граф-модель должна представлять отображение пространства взаимовлияния параметров, более или менее доступных для наблюдения или измерения в эксплуатации. Построение такой модели тепловозной ДГУ необходимо начинать с ее создания в про-

1Михеев Владислав Александрович, аспирант, тел.: (3812)312617, (3812)302768, e-mail: [email protected] Miheev Vladislav Alexandrovich, a postgraduate, tel.: (3812)312617, (3812)302768, e-mail: [email protected]

2Сковородников Евгений Иванович, доктор технических наук, профессор кафедры «Локомотивы», тел.: (3812)310622, e-mail: [email protected]

Skovorodnikov Evgeniy Ivanovich, a doctor of technical sciences, a professor of the Chair Locomotives, tel.: (3812)310622, e-mail: [email protected]