Методика оценки влияния условий эксплуатации на техническую готовность автотранспортных средств

Размещено на http://allbest.ru

1

На правах рукописи

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Методика оценки влияния условий эксплуатации на техническую готовность автотранспортных средств

Специальность: 05.22.10 - Эксплуатация автомобильного транспорта

Воробьев Сергей Александрович

Санкт-Петербург

2013

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет» на кафедре технической эксплуатации транспортных средств

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент Давыдов Николай Артемьевич

Официальные оппоненты: Ложкин Владимир Николаевич, доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС РФ», кафедра пожарной, аварийно-спасательной техники и автомобильного хозяйства, профессор;

Сергеенков Владимир Евгеньевич, кандидат технических наук, профессор, ФГКВОУ ВПО «Военная академия материально-технического обеспечения им. Генерала армии А.В. Хрулева», кафедра автодорожной службы, профессор

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова»

Защита диссертации состоится «10» декабря 2013 года в ___ часов на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д212.223.02 при ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет» (СПбГАСУ) по адресу:

190103, Санкт-Петербург, ул. Курляндская д. 2/5, ауд. 340-К

Телефакс: (812) 316-58-72,

E-mail: rector@spbgasu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет».

Автореферат разослан « ____ » ноября2013 г.

Учёный секретарь диссертационного совета

кандидат технических наук, доцент Олещенко Елена Михайловна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. На современном этапе развития автомобильного транспорта, исходя из невозможности быстрого обновления изношенного автомобильного парка, важной и актуальной задачей является повышение технической готовности АТС (автотранспортных средств) и эффективности их использования. Одним из основных направлений решения этой задачи является учет технической готовности при планировании этапов и объемов технического обслуживания.

В случаях постоянно изменяемой нагрузки, изменения в широких пределах климатических условий эксплуатации и сложности контроля условий эксплуатации, внедрение дорогостоящих средств диагностики основных узлов является не целесообразным. В случае не возможности внедрения методов контроля основных технико-эксплуатационных характеристик и сложности реализации непосредственной диагностики, целесообразно использование методов опосредованного контроля технической готовности автотранспортных средств.

Актуальным является совершенствование методов мониторинга условий эксплуатации АТС и разработка методов учета их изменения при планировании этапов технического обслуживания. Повышение конкурентоспособности любого автотранспортного предприятия неразрывно связано с необходимостью широкого внедрения ресурсосберегающих технологий. Основным направлением решения этой задачи является повышение эффективности использования АТС.

Существующие результаты исследований остаточного ресурса машин автомобильного транспорта обычно указывают на существенное несовпадение с их техническим состоянием и важность влияния изменения значений условий эксплуатаций на статистику выполнения неплановых ремонтов АТС.

Одним из основных недостатков существующей системы технического обслуживания является учет действия эксплуатационных постоянных или почти неизменных факторов. Однако скорость движения, уровень загруженности АТС, дорожные условия и состояние дорожного покрытия, по которому движется транспорт, может существенно изменяться как во времени, так и для различных подвижных единиц одного парка. В условиях локализованных транспортных систем контроль значений перечисленных факторов эксплуатации и контроль их влияния на изменение технической готовности АТС является эффективной альтернативой внедрения дорогостоящих средств диагностики с аналогичными задачами. Результаты научных исследований и практика технической эксплуатации автотранспортных средств показывают существенные колебания значений основных технико-эксплуатационных характеристик транспортных средств и соответствующие колебания количества внеплановых ремонтов.

Вышеуказанное, актуализирует необходимость решения научно-прикладной проблемы повышения технической готовности и эффективности использования АТС путем внедрения мер, основанных на совершенствовании методов мониторинга значений технико-эксплуатационных характеристик АТС.

Степень разработанности темы исследования. Для повышение эффективности использования парка автотранспортных средств неразрывно связано с необходимостью учета его фактической готовности при планировании периодов и объема технического обслуживания.

Учету условий эксплуатации при планировании ремонта АТС и оптимизации межремонтного пробега посвящены работы Е.С. Кузнецова, Р.Х. Хасанова, Н.Я. Говорущенко, Г.М. Напольского, Л.Г. Резника, А.Г. Сергеева, В.А. Бондаренко, А.П. Болдина, Н.С. Захаров Н.С, И.Н. Аринина, М.М. Болбас, А.П. Дунаева, Ф.Н. Авдонькина, И.Н. Аринина, Б.Д. Прудовский, В.П. Воронов В.П., И.Б. Гурвича, И.Е. Дюмина, Б. С. Клейнера и других авторов. В направлении разработки средств и методов диагностики технической готовности и контроля условий эксплуатации средств транспорта следует отметить работы Е.С. Кузнецова, Р.Х. Хасанова, Н.Я. Говорущенко, В.П. Воронова, Н.Н. Якунин.

Среди работ, посвященных определению технической готовности АТС в процессе эксплуатации, можно выделить два основных направления - прямой (усовершенствование средств диагностики) и опосредствованный (усовершенствование методов контроля условий эксплуатации). Представленная работа посвящена последующему усовершенствованию методов контроля условий эксплуатации.

Цель и задачи исследования. Цель исследования - является разработка комплексной методики управления технической готовностью на основе мониторинга условий эксплуатации.

Объектом исследования является техническая готовность автотранспортного средства.

Предметом исследования является процесс мониторинга условий эксплуатации.

Задачи исследования:

1. Провести анализ методов получения информации о технической готовности АТС.

2. Исследовать технико-эксплуатационные факторы, влияющих на техническую готовность АТС, для выявления наиболее весомых и оценить величину их влияния.

3. Разработать модель влияния условий эксплуатации на техническую готовность АТС для обеспечения контроля за изменением статистики его отказа.

4. Разработать метод опосредованного мониторинга технической готовности для получения информации об изменении значений для единичного АТС.

5. Уточнить модель технической эксплуатации АТС с учетом мониторинга условий эксплуатации АТС, на основе совместного рассмотрения «дерева» целей и «дерева» систем. Разработана система показателей оценки состояния ТЭА хозяйствующих субъектов с учетом мониторинга условий эксплуатации АТС.

6. Усовершенствовать существующие методы мониторинга основных эксплуатационных характеристик АТС локализованных транспортных систем для реализации их опосредованного контроля.

7. Провести технико-экономическое обоснование внедрения мероприятий по повышению эффективности использования АТС с применением результатов проведенных исследований.

Методологической основой для решения поставленных в работе задач, является системный подход. Для оценки существенности влияния условий эксплуатации на техническую готовность АТС использован метод экспертных оценок, методы математической статистики использованы при обработке ответов экспертов и оценки погрешностей усовершенствованных методов мониторинга эксплуатационных факторов. Аналитический метод распределения пассажиропотоков использован для расчета уровня загрузки АТС. Теория нечетких множеств использована для построения модели влияния условий эксплуатации на статистику отказов АТС.

Область исследования соответствует требованиям паспорта научной специальности ВАК: 05.22.10 - Эксплуатация автомобильного транспорта, п.2 «Оптимизация планирования, организации и управления перевозками пассажиров и грузов, технического обслуживания, ремонта и сервиса автомобилей, использования программно-целевых и логистических принципов», п. 10. «Закономерности изменения технического состояния автомобилей, агрегатов и систем».

Научная новизна исследования заключается в следующем:

1. На базе теории нечетких множеств создана математическая модель влияния величины значений технико-эксплуатационных характеристик на статистику отказов АТС, что позволяет отразить величину влияния изменений условий эксплуатации на техническую готовность АТС;

2. Разработан метод опосредованного единичного (для каждого отдельно взятого автотранспортного средства) мониторинга технико-эксплуатационных характеристик АТС.

3. Разработана структура взаимодействия существующих средств контроля режимов эксплуатации автотранспорта, что дало возможность определить порядок комплексного анализа параметров их работы для опосредованного контроля технико-эксплуатационных характеристик для каждой транспортной единицы.

4. Усовершенствован метод расчета уровня загруженности АТС путем учета времени движения пассажиров между остановками, что позволило повысить точность определения пассажиропотоков на любом промежутке времени.

5. Усовершенствована модель технической эксплуатации АТС с учетом мониторинга эксплуатационных характеристик АТС, на основе совместного рассмотрения «дерева» целей и «дерева» систем. Разработана система показателей оценки состояния ТЭА хозяйствующих субъектов с учетом мониторинга технико-эксплуатационных характеристик транспортных средств.

Практическая значимость исследования заключается в следующем:

1. Разработанная модель влияния величины значений эксплуатационных характеристик на статистику отказов АТС дала возможность повысить техническую готовность транспортных средств за счет корректировки периодов его технического обслуживания;

2. Метод расчета уровня загруженности автобусов АТП позволил корректировать загруженность пассажиро-мест и повысить точность определения загруженности.

Реализация результатов работы. Результаты работы внедрены в АТП г. Санкт-Петербурга, эксплуатирующие современный подвижной состав.

Теоретические положения и результаты экспериментальных исследований, полученные при выполнении диссертационной работы, используются в учебном процессе ФГБОУ ВПО «СПБГАСУ» при подготовке бакалавров и магистров направления 190500.68 «Эксплуатации транспортных средств».

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных конференциях: 68-я научная конференция процессоров, преподавателей, научных работников, инженеров и аспирантов, СПбГАСУ (г. Санкт-Петербург, 2011); 64-я Международная научно-техническая конференция молодых ученых, посвященная 300-летию со дня рождения М.В. Ломоносова «Актуальные проблемы современного строительства», СПбГАСУ (г. Санкт-Петербург, 2011), Материалы международной научно-практической конференции «Эффективность и безопасность автомобильно-дорожного комплекса» (г. Санкт-Петербург, 2012), II Международный конгресс студентов и молодых ученых (аспирантов, докторантов) «Актуальные проблемы современного строительства», СПбГАСУ (г. Санкт-Петербург, 2013);.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 печатных работ, общим объемом 3,6 п.л., лично автором - 3,1 п.л., в том числе 4 работы опубликованы в изданиях, входящих в перечень ведущих рецензируемых научных журналов, утвержденный ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав с выводами по каждой из них, общих выводов. Диссертация содержит 187 страницу машинописного текста, 14 таблиц, 34 рисунков, 4 приложений и списка использованной литературы из 169 наименования работ отечественных и зарубежных авторов.

Во введении раскрыта актуальность темы диссертации, сформулирована цель и задачи, которые нуждаются в исследовании, отражена научная новизна полученных результатов работы и их практическая ценность, представлена информация относительно апробации и перечислены публикации результатов исследований, представлены сведения о личном взносе соискателя в работах, опубликованных в соавторстве

В первой главе проведен анализ теоретического и практического опыта, как отечественного, так и зарубежного, из методов совершенствования управления эксплуатационным качеством и повышения эффективности использования АТС с учетом мониторинга технико-эксплуатационных характеристик.

Во второй главе отобраны основные эксплуатационные факторы, которые влияют на статистику выполнения внеплановых ремонтов АТС на примере пассажирского транспорта (городские автобусы) и нуждаются в фиксации отдельно для каждого АТС. На базе теории нечетких множественных чисел построена модель влияния условий эксплуатации на статистику отказов автотранспортных средств. Приведены результаты экспериментальных исследований, направленных на проверку модели и возможности применения представленных методик.

В третьей главе уточнена модель технической эксплуатации АТС с учетом мониторинга эксплуатационных характеристик АТС, на основе совместного рассмотрения «дерева» целей и «дерева» систем. Разработана система показателей оценки состояния ТЭА хозяйствующих субъектов с учетом мониторинга технико-эксплуатационных характеристик транспортных средств.

В четвертой главе, с целью определения практической ценности от использования изложенной методики, представлен расчет экономической эффективности применения в исследуемом АТП предлагаемой методики оценки влияния условий эксплуатации на техническую готовность АТС.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ДИССЕРТАЦИИ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ

1. Разработана математическая модель для учета влияния условий эксплуатации на техническую готовность единиц парка

Учитывая, что самое частое принятие решения о техническом состоянии АТС происходит в условиях неполной и нечеткой информации, обусловливается эффективность использования теории нечетких множественных чисел.

Использован метод Мамдани в качестве схемы формирования нечеткого вывода.

При этом используется метод min-активации. Для аккумуляции выводов правил использован метод max-дизъюнкции.

(1)

где - результирующая функция принадлежности величины Р;

Р - коэффициент, который отображает количество отказов, которые приходятся на опорную величину пробега АТС;

- функция принадлежности, которая показывает степень принадлежности величины к характеристике ;

М - загруженность АТС;

V - средняя техническая скорость движения;

B - коэффициент дорожных условий;

L - пробег АТС;

NB, NS, Z, PS, PB - общепринятые обозначения функций характеристик;

, , , - коэффициенты истинности правил.

Предельные условия - (тыс. км);

, (км/час);

(кг); .

Стартовые условия - (тыс. км); , (км/час); (кг) , .

Представленная модель (1) позволяет на основе логических соотношений между переменными отобразить взаимное влияние основных технико-эксплуатационных характеристик на статистику отказов АТС.

По результатам анализа данных технико-эксплуатационных характеристик и отчетов по отказам АТС проведена фазификация функций принадлежности (табл. 1).

С целью аналитической аппроксимации функций принадлежности нечетких переменных использованы L-R функции (функции треугольной формы). автотранспортный машина агрегат диагностика

Таким образом, определенно предельные значения переменных модели, при которых наблюдается ее адекватное функционирование.

Таблица 1

Фазификация функций принадлежности эксплуатационных факторов

Фазификация исходной величины Р выполнена в соответствии с официальными данными из статистики отказов автотранспортных средств (автобусов), при этом за опорное значение пробега АТС принята величина пробега тыс. км.

= [0.653 0.819 1];

= [0.48 0.654 0.829];

= [0.3184 0.48 0.652];

= [0.16 0.31 0.49];

= [0 0.1477 0.2902].

Реализация и проверка на адекватность разработанной модели влияния технико- эксплуатационных характеристик на статистику отказов АТС выполнена с помощью специализированных программ (MATLAB), что дало возможность визуализировать результаты моделирования (рис.4).



Рис. 1. Результаты моделирования при фиксированных параметрах V=21.4 км/ч, L=60 тыс. км

Анализ результатов моделирования показывает соответствующее повышение коэффициента, который отображает количество отказов, которые приходятся на опорную величину пробега АТС при увеличении уровня загруженности или снижении коэффициента дорожных условий.

Сравнение результатов расчета ожидаемого годового количества отказов АТС ГУП «ПАТ» с действительным значением количества неплановых ремонтов за период с 2008 по 20011 гг. показывает, что при максимальном значении погрешности 15% среднее значение погрешности других расчетных периодов составило 4,04%.

Значение среднеквадратичного отклонения расчетов коэффициента отказов Р в сравнении с расчетом той же величины с использованием методов других авторов почти в 2,1 меньше. Это указывает на достаточную точность модели и возможность ее использования для практических расчетов.

2. Усовершенствованы методы расчета пробега АТС для единичного транспортного средства

При ведении автоматической или автоматизированной базы данных для уточнения пробега каждого отдельно взятого АТС появляется необходимость идентификации автобуса в конкретных опорных пунктах маршрута.

В современных условиях наиболее широкое применение нашли радиочастотные системы идентификации. При наличии датчика на каждом АТС становится возможным автоматически отслеживать пробег, время и место эксплуатации каждого автобуса независимо от маршрута. Существует достаточно большой опыт эксплуатации таких систем идентификации в автотранспортных предприятиях за рубежом.

В общем случае пройденный путь при прохождении АТС мимо пункта идентификации рассчитывают по выражению

, (2)

где - расчетное значение пробега АТС;

- идентификатор АТС;

- последнее предварительно зафиксированное значение пробега АТС;

- расстояние между пунктами идентификации (формирование нового маршрута);

- условное обозначение ординаты предыдущего пункта идентификации;

- условное обозначение ординаты пункта идентификации что проходится.

Использование выражения (2) при аналитическом расчете скорости движения АТС возможно из анализа информации, поступающей от путевых датчиков. Например, в условиях города для обеспечения высокой интенсивности движения устанавливаются короткие путевые датчики (500 - 700 м).

Использование метода контроля дислокации АТС приводит к необходимости накопления данных соответствия ординаты автобуса и времени, в котором зафиксирована ордината. При фиксации множества времени его отражение в ординатах может быть записано в виде двухрядной матрицы

, (3)

где - матрица соответствий;

h - идентификатор АТС;

- идентификатор участка маршрута;

- время фиксации ординаты АТС;

- порядковый номер фиксации ординаты АТС;

- ордината нахождения АТС.

Существующий метод определения дислокации АТС требует усовершенствования с целью увеличения количества точек контроля в выражении (3). При этом увеличивается точность расчетов как пробега, так и скорости движения АТС и его ускорения.

На примере автоколонны рассмотрим метод, основанный на отражении сети как множество точек формирования нового маршрута , состоящая из элементарных маршрутов (начало и конец), во время следования по которым идентификация АТС следующим пунктом является прогнозируемой.

Сгруппируем точки формирования нового маршрута так, чтобы они своим положением определяли начало и конец элементарного маршрута и параметры движения АТС . Приняв их за вершины, соединяем их ребрами и можем получить графическую схему отображения типовой линии маршрута (рис. 2).

Рис. 2. Графическая схема отображения типового маршрута для опосредованного контроля эксплуатационных характеристик автобусов (на примере маршрута 134б )

1 - въезд на маршрут;

2 - съезд с маршрута;

3,4 - заезд и выезд с площадки отстоя;

1, 2, 3, 4 - съезд на другой маршрут

1, 2, 3, 4 - заезд в гараж;

5 - гараж АТП;

6 - въезд на другой маршрут

Представленная графическая схема демонстрирует маршруты движения автобуса, по которым загруженность и скорость движения являются переменными величинами и нуждаются в контроле каждой транспортной единицы (пунктирная линия), а также маршруты, на которых эксплуатационные характеристики АТС являются постоянными и не нуждаются в дифференциации (сплошная линия). Схема построена, опираясь на утвержденный план маршрута администрацией г. С-Петербург.

При эксплуатации конечные остановочные пункты могут использоваться для отстоя автобусов и проведения простых видов технического обслуживания. Конечная остановка - это участок маршрута, на котором может заканчиваться или начинаться работа автобуса на линии. Они представляют собой точку формирования нового маршрута, при выходе из которой необходима идентификация автобусов.

Тогда понятие маршрута может быть определено как участок маршрута, огражденный с обеих сторон точками формирования нового маршрута.

Используя математические основы организации средств идентификации АТС, целесообразно рассматривать такие элементы структуры, как маршрут и остановочные пункты отдельно .

Введем понятие необходимого количества пунктов идентификации АТС на линии маршрута

, (4)

где - необходимое количество пунктов идентификации АТС на линии маршрута;

- соответственно количество конечных остановочных пунктов, количество планируемых съездов с маршрута, количество непланируемых съездов с маршрута (ремонт дорог, аварии), количество съездов ведущих в автобусный парк;

, , , - идентификатор соответствующего элемента путевой секции;

- величина, отражающая востребованность элемента в процессе движения (если элемент задействован, если элемент не задействован).

Анализ графической схемы формирования маршрутов на примере локализованной системы транспорта приводит к возможности разделения точек контроля:

§ реальный пункт идентификации - точка маршрута, в которой происходит физическая идентификация АТС;

§ пункт идентификации с контролем маршрута - точка маршрута, в которой формируется маршрут АТС, количество и номера автотранспортных средств которые могут быть получены по данным реального пункта идентификации и анализа положения прилегающих путевых устройств.

Тогда количество фактически необходимых пунктов считывания может быть получено приведением выражения (4) к виду

,(5)

где - количество реальных пунктов идентификации АТС на маршруте;

- количество пунктов идентификации, которые в местных условиях могут быть заменены на пункт идентификации с контролем маршрута.

Расчет пройденного пути (длины маршрута) выполнялся по анализу перемещения ординаты автобуса.

Сначала обнаружим ординаты критических (конечных) точек нахождения АТС на маршруте.

Критическая ордината нахождения АТС на конечной остановке:

, (6)

где - ордината нахождения АТС на конечной остановке;

- конечная ордината конечной остановке; - длина АТС.

В выражении (6) знак «» определяется направлением увеличения ординаты.

Критическая ордината нахождения АТС при расположении пункта идентификации перед съездом с маршрута:

, (7)

где - ордината нахождения АТС при расположении пункта идентификации перед съездом с маршрута;

- ордината окончания съезда с маршрута.

Нахождения АТС при съезде и проследовании АТС в гараж, условно выберем ординату въезда в гараж:

, (8)

где - ордината АТС при при съезде и проследовании АТС в гараж;

- ордината въезда в гараж.

Расстояние, которое преодолевает АТС между двумя пунктами идентификации, формально можно представить в виде ряда выражений, выбор которого зависит от типа пунктов идентификации и последовательности фиксации АТС.

Конечный - промежуточный

(9)

где - расстояние, которое преодолевает АТС;

, - критическая ордината конечного и ординаты промежуточного пункта.

Конечный - конечный (без изменения направления движения)

(10)

Результаты расчета фактического пробега АТС на основе данных пунктов идентификации и анализа плана маршрута с использованием формул (6-10) занесены в таблицу пройденного пути в зависимости от последовательности фиксации автобуса. В клетках таблицы указано расстояние для основного направления движения, получена таблица и для обратного направления.

3. Усовершенствован метод расчета уровня загруженности АТС для единичного транспортного средства

Традиционные способы определения массы автотранспорта с помощью весов успешно используются в промышленности, однако в условиях пригородного и городского сообщения использовать их неоправданно дорого и сложно. Среди аналитических методов расчета можно выделить как основное направление - контроль пассажиропотоков с использованием динамической вероятности их распределения.

Поскольку в условиях, которые рассматриваются, установка бортовых систем нежелательна, рассмотрим математические основы расчета пассажиропотоков и опробуем его для Маршрута автобуса 134б - Санкт-Петербург.

Для прогноза уровня загруженности пересадочных и пассажирообразующих пунктах предложено использовать теорию графов и динамических вероятностей распределения потоков пассажиров, которые входят и выходят на остановочных пунктах. Основой метода является предположение, что пассажиры, которые входят в пункт ??в заданный промежуток времени, направляются с других пунктов пропорционально вероятностям выхода пассажиров.

Представим последовательность вершин (пересадочных пунктов) и дуг (участков маршрута), из которых состоит, рассматриваемый в примере маршрут.

Для проверки действенности выбранной методики расчета используем результаты последнего эталонного исследования, проводившегося для маршрутных сетей.

Метод предусматривает проведение расчета безразмерной относительной интенсивности источников, рассчитываемый для некоторого промежутка времени

, (11)

где - интенсивность пассажиров в пункте N;

- условный номер пункта;

- количество пассажиров, входящих в пересадочном пункте (пункт, для которого проводятся расчеты величины);

- порядковый номер пункта;

- общее количество действующих пунктов маршрута;

- количество пассажиров, входящих в пункте с номерами .

Из выражения (11) видно, что . Аналогично, для каждой вершины рассчитывается безразмерная относительная интенсивность выхода пассажиров

, (12)

где - относительная интенсивность выхода пассажиров для пункта ;

- количество пассажиров, выходящих на пересадочном пункте;

- количество пассажиров, выходящих в пункте с номерами за промежуток времени для которого проводятся расчеты.

Предположение о постоянстве распределения пассажиропотоков, которые входят и выходят в узлах сети в выражениях (11) и (12), имеет основания при определенном смысле периода дискретизации по времени.

Период должен соответствовать промежутку времени, обусловленном длиной самого маршрута сети и условиям функционирования предприятий города. Поэтому для приближения результатов расчетов до реальных и проверки метода выберем интервал времени с 10.00 до 11.00 и проведем расчеты для каждого узла (пункта). Результаты расчетов сведены в таблицу (табл. 2.).

По результатам расчетов находим долю направления движения потока пассажиров, входящих в пункте. В соответствии с методом используем выражение расчета долей пассажиропотоков

Таблица 2

Результаты расчетов интенсивности пассажиропотоков

, (13)

где - доля пассажиров, входящих в пункте , и поедут к пункту с порядковыми номерами начиная с до .

Дальнейшее направление движения потока пассажиров, выходящих в пункте

, (14)

где - доля пассажиров, выходящих в пункте , и прибыли от пункта с порядковыми номерами от 1 до .Масса, перевезенная автобусом с порядковым номером n, что находился в контрольный промежуток времени на участке между пунктами и +1, может быть получена из выражения:

(15)

где - средняя масса, перевезенная автобусом, который был задействован в перевозке пассажиров в расчетный промежуток времени;

- средний вес пассажира ( принято = 70 кг);

- количество автобусов, которые были зафиксированы на участке за промежуток времени, в течение которого проводились расчеты.

По данным построим сравнительную диаграмму фактической и теоретической загрузки участков маршрута (рис. 3.).

Рис. 3. Загруженность участков расчетного маршрута с 10:00 до 11:00

Анализ результатов расчета загруженности участков показывает, что погрешность не превышает 10%, а в 10 случаях из 14 - не превышала 5%.

В результате обработки данных погрешностей с помощью программы STATISTICA, модуль Quick Basic Stats (Быстрая основная статистика) , были получены следующие величины:

mean = 4,135714 - среднее значение погрешности;

SD = 4,558273 - стандартное (среднеквадратическое) отклонение.

Усовершенствование метода, а именно - увеличение точности расчетов может быть получено при учете времени, что затрачено пассажирами на преодоление маршрута.

Такой подход может быть реализован при периоде контроля пассажиропотока, близком к интервалу движения автобусов (5-7 мин). Соединив описанный метод расчета с подходом, предложенным в, совершенствование метода расчета уровня загруженности автобусов проведено путем учета временного сдвига при определении динамической вероятности выхода пассажиров с маршрута и, соответственно, загруженности участка маршрута.

Величина временного сдвига соответствует времени движения пассажиров от пункта, пассажиропотоки которого учитываются, до точки сети, для которой проводятся расчеты.

Усовершенствованный метод позволяет повысить точность определения пассажиропотоков на любом промежутке времени.

Примем Т - интервал дискретизации по времени, тогда время движения пассажира между пунктами целесообразно выразить в количестве интервалов Т, что затрачивается на преодоление участка маршрута.

Формируется матрица с данными о времени, который должен затратить пассажир на движение между пунктами маршрута

, (16)

где - матрица затраченного времени;

- количество интервалов Т, которую должен затратить пассажир на движение между пунктами маршрута;

Матрица с данными о количестве пассажиров, которые находятся на пересадочном пункте:

,(17)

где - матрица количества пассажиров, которые находятся на пересадочном пункте;

S - порядковый номер периода Т от условного начала отсчета времени;

- количество пассажиров, которые вошли в пункт за период S.

Аналогично выражению (18) составляется матрица с данными о количестве пассажиров, сошедших с маршрута в пункте. Выражения (17) и (18) формируют основу для усовершенствования метода определения динамической вероятности выхода пассажиров в пункте за период с порядковым номером S

, (18)

где - вероятность выхода пассажиров в пункте N за период S;

- количество пассажиров, которые вышли в пункте N за период S.

Загруженность участка определяется как:

, (19)

где - загруженность участка между пунктами N и N+1 за период времени S.

Подставив выражение (19) в (20) имеем:

. (20)

Загруженность участка (20) в определенный промежуток времени будет определять загруженность автобуса, следующего по участку.

Приведенное выражение (20) не учитывает неравномерность посадки пассажиров по автобусам, однако, в отличие от (16), дает возможность получить значение уровня загруженности для любого промежутка времени. При проведении дополнительных исследований и формирования соответствующих коэффициентов, выражение может быть дополнено.

4. Разработана структура взаимодействия существующих средств контроля режимов эксплуатации автотранспорта

Структура системы организации взаимодействия и обмена информацией между средствами и подсистемами контроля отдельных эксплуатационных характеристик АТС автоколонны должна решать задачи упорядочивания и хранения данных по эксплуатационным характеристикам АТС. Для этого предложена схема взаимодействия (рис. 4).

Рис. 4. Структурная схема взаимодействия средств контроля значений эксплуатационных характеристик

Программа контроля пассажиропотока. Задача - расчет загруженности участков маршрута и заполнения матрицы данных взаимного перемещения пассажиропотоков между пунктами маршрутной сети за определенный промежуток времени, передача данных программы анализа эксплуатационных характеристик.

Программа контроля работы пунктов идентификации. Задачи:

§ выявление сбоев в работе пунктов идентификации и формирования соответствующего предупреждения;

§ ведение данных о прохождении АТС мимо пунктов идентификации;

§ ведение данных о формировании новых и завершении маршрутов;

§ обмен данными о номере маршрута с программой контроля работы датчиков идентификации.

Программа контроля работы датчиков идентификации. Задачи:

§ контроль дислокации АТС по логике срабатывания датчиков;

§ ведение временного массива данных последовательности ординат и времени, при котором автобус был на них зафиксирован, для каждого маршрута, который выполняется на маршруте;

§ передача данных о номере маршрута и номера последнего пункта идентификации при въезде в зону действия другого пункта;

§ передача данных о завершении маршрутов, программе анализа эксплуатационных характеристик.

Программа анализа данных. Задачи:

§ формирование и расчет элементов временной базы данных эксплуатационных характеристик АТС;

§ формирование пакета данных по каждой транспортной единице, задействованной в движении (массив данных b , пробег , загруженность , параметр дорожных условий - для каждого пройденного участка);

§ передача сформированного пакета данных в базу данных (по каждой транспортной единице) для долговременного хранения.

Использование программы анализа эксплуатационных характеристик обусловлено:

§ необходимостью выявления и своевременного исправления ошибок при сборе данных значений эксплуатационных характеристик АТС;

§ разгрузкой технических средств исчисления и контроля;

§ резервированием и предотвращением потери данных;

§ необходимостью согласовывать работу систем, имеющих разные периоды дискретизации передачи данных.

Программа мониторинга диспетчерской. Задачи:

§ построение кривой изменения скорости движения и ускорения для любого участка маршрута и любой транспортной единицы, на основе данных с постоянной и временной базы данных;

§ контроль динамики использования технического ресурса каждым автобусом;

§ прогноз сроков следующего этапа технического обслуживания по данным остаточного ресурса;

§ реализация возможности мониторинга параметров эксплуатационных характеристик в режиме реального времени.

База данных дорожных условий маршрута. Задачи:

§ хранение данных последнего расчета коэффициента дорожных условий по участкам маршрута;

§ передача данных по запросу программы анализа данных.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ методов получения информации о фактическом техническом состоянии АТС дал возможность обосновать перспективность его определения за счет опосредствованного контроля значений технико-эксплуатационных характеристик. Учитывая, что в условиях существующей системы технического обслуживания значения эксплуатационных факторов считается слабо переменчивым для повышения эффективности использования АТС в условиях современных транспортных систем мониторинг значений технико-эксплуатационных факторов и контроль их влияния на изменение технической готовности АТС являются эффективной альтернативой внедрения дорогостоящих средств диагностики с аналогичными задачами.

2. Исследование условий эксплуатации с применением метода экспертных оценок и обработка результатов математическим аппаратом статистики позволили выделить наиболее весомые факторы, которые влияют на техническое состояние АТС, и рассчитать взвешивающие коэффициенты факторов, которые нуждаются в контроле: пробег (0,2139), уровень загруженности (0,1798), средняя техническая скорость движения (0,1476), а также качество дорожного покрытия (0,1837).

3. В результате разработки модели влияния значений технико-эксплуатационных характеристик на статистику отказов АТС получен механизм определения технической готовности автотранспортных средств путем опосредствованного контроля величины его технико-эксплуатационных характеристик.

4. Учитывая, что в процессе работы автоколонны, АТС эксплуатируются с разной нагрузкой, разработан метод опосредствованного по мониторинга технико-эксплуатационных характеристик для каждого отдельного автотранспортного средства, что дало возможность индивидуальной фиксации характеристик. Разработанный метод основан на комплексном анализе параметров функционирования существующих средств контроля режимов эксплуатации объектов автотранспортного предприятия, который обуславливает повышение эффективности определения технического состояния АТС.

5. На примере действующего пассажирского маршрута автоколонны усовершенствованны методы мониторинга технико-эксплуатационных характеристик АТС:

§ рассчитан коэффициент дорожных условий маршрута;

§ усовершенствован метод расчета загруженности АТС, отдельно для каждой транспортной единицы;

§ усовершенствован метод расчета пробега АТС;

§ усовершенствован метод расчета технической скорости АТС.

6. Разработана структура взаимодействия существующих средств контроля режимов эксплуатации автотранспорта, что дало возможность определить порядок комплексного анализа параметров их работы для опосредованного контроля технико-эксплуатационных характеристик для каждой транспортной единицы.

7. С использованием современных программных средств построена модель влияния технико-эксплуатационных характеристик на статистику отказов АТС, что дало возможность провести моделирование и, на примере автобусов пассажирской автоколонны, сравнить результаты работы модели с фактическими данными по статистике выполнения внеплановых ремонтов. Сравнение результатов моделирования с фактическими данными по статистике отказов АТС дало возможность оценить погрешность модели, которая составила 6,88%, адекватность составила 0,05.

Значение среднеквадратичного отклонения расчетов коэффициента отказов Р, по сравнению с расчетом той же величины с использованием методов других авторов почти в 2,1 меньше.

8. Уточнена модель технической эксплуатации АТС с учетом мониторинга эксплуатационных характеристик АТС, на основе совместного рассмотрения «дерева» целей и «дерева» систем. Разработана система показателей оценки состояния ТЭА хозяйствующих субъектов с учетом мониторинга технико-эксплуатационных характеристик транспортных средств.

9. Разработанные усовершенствования методов контроля значений эксплуатационных характеристик позволили увеличить точность определения величины основных технико-эксплуатационных характеристик АТС и повысить эффективность его использования. Расчеты по данным о деятельности ГУП «ПАТ» по состоянию на 2011 год показали, что ожидаемый экономический эффект от внедренных мероприятий основанных на использованных данных, полученных с помощью усовершенствования методов мониторинга значений технико-эксплуатационных характеристик, составляет 83400 рублей на весь парк автотранспортных средств, что подтверждено актами внедрения.

ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИОННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

публикации в периодических научных изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Воробьев, С.А. Повышение эффективности строительной техники, эксплуатируемой на объектах наземной космической инфраструктуры, в условиях низких температур / С.А. Воробьев // Труды военно-космической академии имени А.Ф. Можайского - 2010. - № 626. - С.168-170. (0,32 п.л./ 0,32 п.л.)

2. Воробьев, С.А. Методы и средства регенерации отработанных моторных масел строительных машин, эксплуатируемых на наземных объектах космических войск/ С.А. Воробьев // Труды военно-космической академии имени А.Ф. Можайского. - 2010. - № 627. - С. 73-74. (0,4 п.л./ 0,4 п.л.)

3. Воробьев, С.А. Комплексная оценка функционирования автотранспортного средства с конструктивно-техническими решениями повышения безопасности эксплуатации / С.А. Воробьев // Материалы тринадцатой всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы защиты и безопасности». - 2010. - № 13. - С. 81-82. (0,4 п.л./ 0,4 п.л.)

4. Воробьев, С.А. Методологичекий подход к назначению технических мероприятий для обслуживания базовых автотранспортных средств РВиА с учетом проведенного мониторинга их технического состояния / С.А. Воробьев // Михайловская артиллерийская академия,Тематический сборник. - 2011. - № 37. - С. 39-40. (0,4 п.л./0,4 п.л.)

публикации в других изданиях:

5. Воробьев, С.А. Формирование системы исходных данных для разработки модели эксплуатации АТС на основе нормирования единичных показателей качества / Н.А. Давыдов, С.А. Воробьев// Докл. 64-й науч. конф. профессоров, преподавателей, научных работников, инженеров и аспирантов университета СПБГАСУ. Ч.I. - СПб.: СПбГАСУ, 2011. - С.119 - 122. (0,6 п.л./0.3 п.л)

6. Воробьев, С.А. Методологический подход к сравнению уровня развития отечественного и зарубежного автомобилестроения / Н.А. Давыдов, С.А. Воробьев // Докл. 68-й науч. конф. профессоров, преподавателей, научных работников, инженеров и аспирантов университета СПБГАСУ. Ч.IV. - СПб.: СПбГАСУ, 2011. - С.159 - 161. (0,5 п.л./0,25 п.л.)

7. Воробьев, С.А. Учет результатов мониторинга технико-эксплуатационных характеристик / С.А. Воробьев// Докл. II Международный конгресс студентов и молодых ученых (аспирантов, докторантов) «Актуальные проблемы современного строительства» - СПб.: СПбГАСУ, 2013. - С.133 -134. (0,6 п.л./0,6 п.л.)

8. Воробьев, С.А. Совершенствование метода дислокации АТС на маршруте / С.А. Воробьев// Материалы международной научно-практической конференции «Эффективность и безопасность автомобильно-дорожного комплекса» - СПб.: СПбГАСУ, 2012. - С.73 -75. (0,4 п.л./0,4 п.л)

Размещено на Allbest.ru