CC BY
6
УДК 656.1
М.В. Банкет, кандидат технических наук, доцент кафедры эксплуатации и ремонта автомобилей, ФГБОУ ВО «Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ)» e-mail: mikhail_banket@mail.ru
Д.В. Шаповал, кандидат технических наук, доцент кафедры организации перевозок и управления на транспорте, ФГБОУ ВО «Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ)» e-mail: dsh.omsk@mail.ru
AX. Бакунов, старший преподаватель кафедры эксплуатации и ремонта автомобилей, ФГБОУ ВО «Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ)»
ПРИМЕНЕНИЕ ПРИРОДНОГО ГАЗА ОБЩЕСТВЕННЫМ АВТОБУСНЫМ ТРАНСПОРТОМ В ГОРОДЕ ОМСКЕ ПРИ УСЛОВИИ РАЦИОНАЛЬНОГО РАЗМЕЩЕНИЯ ГАЗОВЫХ
ЗАПРАВОЧНЫХ СТАНЦИЙ
Согласно федеральным документам к 2020 году в городах с населением более одного миллиона человек 50 % общественного автотранспорта и транспорта дорожно-коммунальных служб должно работать на газовом моторном топливе, преимущественно на компримированном природном газе. Несмотря на активное развитие инфраструктуры использования компримированного природного газа в различных регионах Российской Федерации, в городе Омске на настоящий момент нет действующих заправок природным газом. Отсутствие действующих заправок природным газом в городе Омске и Омской области, важность и необходимость развития инфраструктуры применения природного газа говорит об актуальности настоящей работы.
Целью настоящей статьи является определение возможных вариантов применения природного газа общественным автобусным транспортом в городе Омске при условии рационального размещения газовых заправочных станций, а именно путем минимизации затрат на пробег до места заправки. Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:
- рассмотрены правительственные документы по развитию использования природного газа на автомобильном транспорте, в первую очередь пассажирском;
- разработана и представлена математическая модель расчета затрат на пробег до места заправки природным газом в городе Омске для общественного автобусного транспорта.
Для использования в математической модели сформулированы необходимые переменные. По результатам расчетов по предложенной математической моделе получены средние затраты на пробег автобусов до места заправки для каждого из пассажирских автотранспортных предприятий в городе Омске при граничных диапазонах переменных.
Ключевые слова: компримированный природный газ, общественный автобусный транспорт, автогазонаполнительные компрессорные станции, математическая модель, пробег до места заправки, газовые распределительные станции.
Согласно распоряжениям правительства Российской Федерации (РФ) природный газ на автомобильном транспорте из альтернативных видов топлива переходит в основное моторное топливо [10]. Правительством РФ активно разрабатываются меры по расширению использования природного газа. Так, в распоряжении №°767-Р от 13 мая 2013 года, подписанном премьер-министром РФ Дмитрием Анатольевичем Медведевым, указывается, что в городах РФ с населением более 1 миллиона человек 50 % общественного пассажирского и дорожно-коммунального транспорта к 2020 году должно работать на газовом топливе, по большей части, на природном газе. Для этого необходимо разработать комплекс мер для создания условий повышения уровня использования природного газа общественным пассажирским автомобильным транспортом и транспортом дорожно-коммунальных служб в субъектах РФ к 2020 году.
Президент РФ В.В. Путин на проходившем в 2013 году совещании в городе Сочи указал ориентиры применения газомоторного топлива (ГМТ)»: «Россия должна войти в число лидеров по использованию газомоторного топлива» [10]. Для достижения этого ориентира необходимо:
- создание необходимых условий развития рынка газомоторного топлива;
- организация обучения персонала;
- создание специальных пунктов технического обслуживания газобаллонных транспортных средств [10].
Правительство РФ поддерживает развитие российского рынка газомоторного топлива. Так, в 2013 году премьер-министром Д.А. Медведевым было подписано постановление, согласно которому на каждой автозаправочной станции (АЗС) должна быть предоставлена возможность заправиться га-
зомоторным топливом. Услуга по заправке газомоторным топливом внесена в обязательный перечень услуг, предоставляемых АЗС в Российской Федерации [3].
На данный момент уже в нескольких регионах работают программы, направленные на стимулирование переоборудования автотранспортных средств для работы на компримированном природном газе (КПГ), в основном это регионы центральной и южной части РФ.
Одной из проблем повышения использования КПГ в РФ является не развитая сеть автогазона-полнительных компрессорных станций (АГНКС) и то, что существующие АГНКС удалены от мест дислокации возможных потребителей - автотранспортных предприятий (АТП) и гаражных кооперативов. Согласно источникам [1,4] в РФ в настоящий момент работает 357 АГНКС.
В соответствии с энергетической стратегией России на период до 2030 года по данным Минэнерго России возможны два сценария развития сети АГНКС в РФ:
1) Согласно первому варианту предлагается сохранение текущих темпов роста: к 2020 году количество заправок увеличится до 400 шт., а к 2030 году - до 1000 шт.
2) Согласно второму варианту предлагается комплексное развитие: к 2020 году количество заправок увеличится до 1700 шт., а к 2030 году - до 3500 шт. [7].
Процесс развития сети АГНКС требует комплексного подхода. Одним из важных вопросов развития является выбор места для строительства АГНКС. Данный вопрос требует детальной проработки, что также отражено в зарубежных изданиях [12].
В городе Омске в настоящее время нет заправок КПГ. В то же время на сжиженном углеводородном нефтяном газе (СУГ) в Омске работает более 40 тысяч автотранспортных средств при достаточно развитой сети заправок и станций, на которых осуществляется техническое обслуживание газобаллонных автомобилей [8].
Одним из возможных вариантов размещения АГНКС является их строительство возле газовых раздаточных станций городского газопровода и конечных пунктов отстоя общественного автобусного транспорта [6].
Общественный автобусный транспорт, работающий на природном газе, следует планировать на пассажирские маршруты, пункты отстоя которых находятся недалеко от АГНКС [5].
Расчет потребности количества КПГ, необходимого для заправки автотранспортных средств, находящихся в пунктах отстоя, определяет тип заправочной станции: стационарная АГНКС или передвижная автозаправочная станция.
Возможен также вариант организации заправки
в каждом АТП, но он реализуем только передвижными автозаправочными станциями, потому что строительство АГНКС потребует расположения рядом с АТП магистрального газопровода. В этом случае необходимо сравнивать затраты на организацию заправки транспортных средств по всем вариантам [9].
В работе [8] представлены возможные варианты дислокации АГНКС в городе Омске относительно существующей газовой инфраструктуры (рисунок 1).
Для минимизации затрат на пробег до АГНКС для заправки природным газом подвижного состава муниципального пассажирского транспорта в городе Омске предложена следующая математическая модель.
Данная модель разработана с учетом появления первой АГНКС в городе Омске и имеет следующий вид:
У=Ь1 +Ь2 +Ь+Ь4 +Ь+Ь6 +Ь7, (1),
где Ь1 - среднеарифметическое значение затрат при одной переменной х1, зависящей от изменения расстояния от места стоянки автобусов до АГНКС (от 6 км до 50 км), руб.;
Ь2 - среднеарифметическое значение затрат при одной переменной х2, зависящей от количества одновременно заправляющихся автобусов (от 3 до 10), руб.;
Ь3 - среднеарифметическое значение затрат при одной переменной х3, зависящей от времени заправки на посту одного автобуса (от 15 мин. до 30 мин.), руб.;
Ь4 - среднеарифметическое значение затрат при двух переменных XI и х2, руб.;
Ь5 - среднеарифметическое значение затрат при двух переменных XI и х3, руб.;
Ь6 - среднеарифметическое значение затрат при двух переменных х2 и х3, руб.;
Ь7 - среднеарифметическое значение затрат при трех переменных х1, х2, х3, руб.
Для составления математической модели выбран параметр минимизации - затраты на заправку автобусов разной вместимости разно удаленных ПАТП от АГНКС, руб.
Расчет затрат, которые учитывают переменную х1, был выполнен на основании цены на природный газ (11 рублей за 1 м3 [11]) и нормативного расхода природного газа для автобусов большой вместимости (36 м3 на 100 км пробега согласно методическим рекомендациям «Нормы расхода топлив и смазочных материалов на автомобильном транспорте»), а также среднего количества автобусов большой вместимости муниципальных пассажирских предприятий в городе Омске (50 единиц) по формуле:
у=1РЦкпгК (2),
где I - расстояние от места стоянки автобусов до АГНКС (1Ш1П=6; 1шах=50), км;
Р - нормативный расход природного газа для автобусов большой вместимости, м3/100 км;
Цкпг - цена на природный газ, руб./м3;
N - количество автобусов большой вместимости муниципального пассажирского предприятия, ед.
Рисунок 1. Возможные варианты дислокации АГНКС относительно существующей газовой инфраструктуры в городе Омске [8]
Расчет затрат, которые учитывают переменную х2, был выполнен, исходя из среднего количества автобусов большой вместимости муниципальных пассажирских предприятий в городе Омске, часовой тарифной ставки водителя (90 рублей руб./ч [2]), времени, учитывающего подачу автобуса для заправки по формуле:
yr-N-U-Crn-N/n, (3),
где t3 - время на подачу автобуса от места стоянки до поста АГНКС и от поста АГНКС до места стоянки, ч;
Стч - часовая тарифная ставка водителя, руб./ч; N - количество водителей, чел.; n - количество постов (nmin = 3; nmax = 10), ед. Расчет затрат, которые учитывают переменную х3, был выполнен с учетом среднего количества автобусов большой вместимости муниципальных пассажирских предприятий в городе Омске, часовой тарифной ставки водителя и времени заправки одного автобуса по формуле:
У3= tзаfгр•Cmч^Nв, (4),
где tза„р - время, заправки одного автобуса
к^запр min 0,25; tзапр max 0,5Х ч.
Затраты, учитывающие переменные х1 и х2, рассчитаны по формуле:
У4= У1+У2 (5).
Затраты, учитывающие переменные х и х3, рассчитаны по формуле:
>>5= У1+У3 (6).
Затраты, учитывающие переменные х2 и х3, рассчитаны по формуле:
>6= >2+>3 (7).
Затраты, учитывающие переменные хь х2 и х3, рассчитаны по формуле:
>7= У1+У2+У3 (8).
В таблице 1 представлены рассчитанные значения затрат, используемые в разработанной математической модели.
При изменении трех переменных от минимальных до максимальных значений можно провести не более восьми расчетов (номер расчета указан в столбце 1).
Среднеарифметические значения затрат при переменных х1, х2, х3 рассчитываются по формуле: Ь = (Уi1+Уi2+Уi3+Уi4+Уi5+Уi6+Уi7+Уi8) / 8; (9).
Результаты расчета среднеарифметических значений затрат представлены в таблицы 2.
После расчета среднеарифметических значений затрат при рассматриваемых переменных можно определить средние затраты на пробег автобусов до АГНКС:
Y = 6188 + 2520 + 394 + 8708 + + 6582 + 2914 + 9102 = 36408 руб.
Таблица 1. Данные необходимые для расчета
№ >>1 при Х1 >2 при Х2 >3 при Х3 у4 при Х1Х2 У5 при Х1Х3 У6 при Х2Х3 у7 при ххх3
1 1375 2160 68 3535 1443 2228 3603
2 11000 2160 68 13160 11068 2228 13228
3 1375 2880 68 4255 1443 2948 4323
4 11000 2880 68 13880 11068 2948 13948
5 1375 2160 720 3535 2095 2880 4255
6 11000 2160 720 13160 11720 2880 13880
7 1375 2880 720 4255 2095 3600 4975
8 11000 2880 720 13880 11720 3600 14600
Таблица 2. Среднеарифметические значения затрат
Ьг Ь2 Ьз ь4 Ь, Ьб ь?
6188 2520 394 8708 6582 2914 9102
В результате произведенного расчета определено, что при заданных граничных диапазонах переменных средние затраты для каждого из пассажирских автотранспортных предприятий (ПАТП) на пробег автобусов до АГНКС составят 36408 руб.
При выборе места для размещения АГНКС необходимо, по возможности, приблизить ее к ПАТП. В свою очередь, проведенные исследования позволяют определить рациональные места для размещения АГНКС с учетом минимизации затрат на пробег до АГНКС.
Возможными направлениями дальнейших исследований являются:
1. Определение технических возможностей размещения АГНКС в городе Омске, с учетом имеющейся инфраструктуры.
2. Определение необходимого количества АГНКС и конкретных мест их размещения в городе Омске.
3. Определение рационального количества постов на АГНКС с учетом минимального времени ожидания заправки подвижного состава природным газом.
4. Разработка рекомендаций для использования природного газа транспортными средствами до-рожно-коммунального хозяйства с учетом предложенных мест размещения АГНКС.
Выводы:
1. На основании обзора правительственных документов по развитию использования природного газа на автомобильном транспорте установлено, что в течение ближайших четырех лет в городе Омске общественный автотранспорт и транспорт дорожно-коммунальных служб будет работать на газовом моторном топливе. На данный момент в городе Омске нет ни одной АГНКС, что подтверждает необходимость развития инфраструктуры применения природного газа. Авторами предложен один из вариантов развития инфраструктуры использования природного газа общественным автобусным транспортом в городе Омске.
2. Использование природного газа общественным автобусным транспортом в городе Омске возможно только при наличии АГНКС. Для определения рационального размещения газовых заправочных станций авторами разработана и предложена математическая модель расчета затрат на пробег до места заправки природным газом.
3. При наличии нескольких АГНКС по указанной математической модели можно определить затраты на пробег до каждой из АГНКС и в результате сравнения выявить на какой из АГНКС целесообразно осуществлять заправку подвижного состава конкретного ПАТП.
Литература
1. Автомобильные газонаполнительные компрессорные станции. Карта АГНКС России [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://agnks.ru/agnks_map/ - (дата обращения: 01.11.2016).
2. Автомобильный справочник (пер. с англ. Дугина Г.С., Комарова Е.И., Онуфрийчук Ю.В.). - Москва: ЗАО КЖИ За Рулем, 2004. - 992 с.
3. АЗС «Газпром нефть» начнут реализовывать газомоторное топливо // АвтоГазоЗаправочный Комплекс + Альтернативное топливо: Международный научно-технический журнал. - 2013. - № 10 (79) . - С. 42.
4. Газовые заправки метан, карта газовых заправок России [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://gasolen.umi.ru/zapravki// - (дата обращения: 11.11.2016).
5. Коклин, И.М. Модули компрессорные заправочные на магистральных газопроводах - путь к снижению затрат / И.М. Коклин, Потапенко, С.И. Потапенко, В.М. Штепа, А.А. Пономарева // АвтоГазоЗаправочный Комплекс + Альтернативное топливо: Международный научно-технический журнал. - 2011. - № 1 (55). - С. 3-6.
6. Компрессорное оборудование для заправки транспорта газом [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.pkm.ru/catalog/moduli_kompressornie_zapravochnie - (дата обращения: 22.07.2014).
7. Министерство энергетики РФ. Энергетическая стратегия России на период до 2030 года [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://minenergo.gov.ru/node/1026 - (дата обращения: 12.11.2016).
8. Певнев, Н.Г. Развитие инфраструктуры использования сжатого природного газа в качестве моторного топлива на автомобильном транспорте / Н.Г. Певнев, М.В. Банкет, А.С. Бакунов // Вестник СибАДИ: Научный рецензируемый журнал. - Омск: СибАДИ. - 2015. - № 4. - С. 24-30.
9. Певнев, Н.Г. Методы заправки природным газом автомобилей в период становления их эксплуатации / Н.Г. Певнев, А.С. Бакунов // Материалы Международного конгресса Архитектура. Строительство. Транспорт. Технологии. Инновации. - Омск: СибАДИ, 2013. Кн. 3. - С. 59-64.
10. Регионы РФ получат субсидии на покупку техники, работающей на газомоторном топливе // АвтоГазоЗаправочный Комплекс + Альтернативное топливо: Международный научно-технический журнал. - 2013. - № 8 (77) . - С. 32-33.
11. Средние потребительские цены на топливо в Омской области на 31.10.2016 [Электронный ресурс] -Режим доступа: http://www.gks.ru/dbscripts/cbsd/DBInet.cgi - (дата обращения: 02.11.2016).
12. Sykes, R. Gas works/ R.Sykes// Engine Technology International VIALLE - Materialy szkoleniowe. -Kielce. - 1999. - Vol. 4/99. - pp. 22-24.
