Вдосконалення методу визначення раціонального режиму профілактичного обслуговування транспортних засобів застосуванням моніторингу витрати палива

Размещено на http://www.allbest.ru/

Харківський національний автомобільно-дорожній університет

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Спеціальність 05.22.20 - “Експлуатація та ремонт засобів транспорту”

Вдосконалення методу визначення раціонального режиму профілактичного обслуговування транспортних засобів застосуванням моніторингу витрати палива

Сметана Сергій Олександрович

Харків - 2002

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі "Автомобілі" навчально-наукового інституту автодорожнього транспорту Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля (СНУ ім. В. Даля) Міністерства освіти і науки України, м. Луганськ.

Науковий керівник: заслужений діяч науки і техніки України, доктор технічних наук, професор Куліков Юрій Андрійович, професор кафедри “Автомобілі” навчально-наукового інституту автодорожнього транспорту СНУ ім. В. Даля.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Варфоломєєв Володимир Миколайович, професор кафедри системотехніки і діагностики транспортних машин Харківського національного автомобільно-дорожнього університету; кандидат технічних наук, доцент Мастепан Микола Антонович, автодорожній інститут Донецького державного технічного університету, завідувач кафедри технічної експлуатації автомобілів.

Провідна установа: Національний транспортний університет, кафедра "Виробничі системи і сервіс на транспорті" Міністерства освіти і науки України, м. Київ.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, д.т.н. Богомолов В.О.

Анотація

Сметана Сергій Олександрович. Вдосконалення методу визначення раціонального режиму профілактичного обслуговування транспортних засобів застосуванням моніторинга витрати палива. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.22.20 - Експлуатація і ремонт засобів транспорту. - Харківський національний автомобільно-дорожній університет Міністерства освіти і науки України, Харків, 2002.

Дисертація присвячена вдосконаленню режимів профілактичного обслуговування ТЗ застосуванням моніторинга витрати палива.

Технічна експлуатація автомобілів безпосередньо пов'язана з ключовим елементом системи водій - автомобіль - дорога - середовище, автомобілем. Система ТО і Р, що склалася в цей час, не виключає можливість появи відмов в міжпрофілактичний період, що приводить до невиправданих витрат. Витрата палива є інтегральним показником, враховуючим різні чинники, що впливають на технічний стан ТЗ.

У теоретичній частині роботи розроблено методику вибору раціональної періодичності профілактичного обслуговування транспортних засобів і локального прогнозування моменту постановки ТЗ на певний вид профілактичного обслуговування. З метою практичної реалізації моніторинга витрати палива розроблено апаратно-програмний комплекс: “Пристрій контролю залишку палива” (АС.№1755054), і програмне забезпечення “Моніторинг” та три варіанти реалізації системи моніторинга.

У ході експериментальних досліджень встановлено, що показник - фактична витрата палива враховує вплив більшого числа експлуатаційних чинників, тобто є більш інформативним; організація обслуговування з періодичністю, встановленою в літрах витраченого палива, в порівнянні з пробігом дозволяє знизити сумарні питомі витрати на 6,31% за контрольний період.

Ключові слова: автомобільний транспорт, система обслуговування і ремонту, математичне моделювання, раціональний режим, система моніторинга витрати палива, вимірювання, програмне забезпечення.

Аннотация

Сметана Сергей Александрович. Совершенствование метода определения рационального режима профилактического обслуживания транспортных средств применением мониторинга расхода топлива. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.22.20 - эксплуатация и ремонт средств транспорта. - Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет Министерства образования и науки Украины, Харьков, 2002.

Диссертация посвящена совершенствованию режимов профилактического обслуживания транспортных средств, применением мониторинга расхода топлива.

Техническая эксплуатация автомобилей, являясь важнейшей подсистемой автомобильного транспорта, непосредственно связана с ключевым элементом системы водитель - автомобиль - дорога - среда - автомобилем. Сложившаяся в настоящее время система ТО и Р не исключает возможность появления отказов в межпрофилактический период, что приводит к неоправданным затратам на обслуживание. Одним из путей совершенствования системы ТО и Р является реализация концепции профилактического обслуживания и ремонта транспортных средств (ТС) по их фактическому, индивидуальному техническому состоянию.

Расход топлива является интегральным показателем, учитывающим многообразие факторов, влияющих на техническое состояние ТС. Создание системы мониторинга расхода топлива, позволяющей проводить гибкую оптимизацию режимов и индивидуализацию нормативов ТО и Р, на данном этапе является актуальной задачей.

В теоретической части работы разработана методика выбора рациональной периодичности профилактического обслуживания транспортных средств и локального прогнозирования момента постановки ТС на определенный вид профилактического обслуживания. Для реализации методики была уточнена математическая модель расчета экономической эффективности функционирования технической службы АТП, путем учета изменения технического состояния ТС в реальных условиях эксплуатации по индивидуальному фактическому расходу топлива.

С целью практической реализации мониторинга расхода топлива разработан аппаратно-программный комплекс: “Устройство контроля остатка топлива” (АС.№1755054) и программное обеспечение “Мониторинг”, проведена его апробация в лабораторных и реальных условиях АТП. Разработаны три варианта реализации системы мониторинга, отличающиеся по структуре построения и по способу обработки первичной информации.

В ходе экспериментальных исследований установлено: показатель - фактический расход топлива учитывает влияние большего числа эксплуатационных факторов, т.е. является более информативным; организация обслуживания с периодичностью, установленной в литрах израсходованного топлива, по сравнению с пробегом, позволяет снизить суммарные удельные затраты на 6,31% за контрольный период; экономический эффект от внедрения системы мониторинга расхода топлива, в зависимости от варианта, составляет от 105 до 121 грн на один среднесписочный автобус парка в год.

Ключевые слова: автомобильный транспорт, система обслуживания и ремонта, математическое моделирование, рациональный режим, система мониторинга расхода топлива, измерение, программное обеспечение.

Abstract

Smetana S.A. Perfection of determination method of rational routine of prophylactic maintenance of transport facilities by application of fuel consumption monitoring. - Manuscript.

Dissertation for Scientific Degree of Candidate of Sciences (Engineering) on specialty 05.20.20 - maintenance and repair of transport facilities. - Kharkiv National Automobile -Road University of Ministry of Education and Science, Kharkiv, 2002.

Dissertation is devoted to perfection of routines of prophylactic maintenance of transport facilities by application of fuel consumption monitoring. The existing system of maintenance and repair does not exclude the possibility of failures in the period of operation which lead to additional expenses. One of the ways of maintenance and repair system perfection is the realization of the conception of preventive service and repair of TF (transport facilities) according to their actual, individual technical state. Fuel consumption is an integral index, taking into account the variety of factors affecting technical state of TF. The creation of fuel consumption monitoring system which allows to carry out flexible optimization of routines and individualization of TF specifications is an actual task for the time being.

Methods of selection of rational periodicity of TF preventive maintenance and local forecasting of the moment of organization of definite type of TF preventive maintenance in accordance with the individual real fuel consumption has been worked out in the theoretical part of work. For the purpose of fuel consumption monitoring realization a hardware program complex “Fuel Remainder Control Device” and software “Monitoring” have been worked up. In the course of experimental researches it has been established that the maintenance organization with periodicity established in the liters of fuel consumed in comparison with the run allows to reduce total specific expenses by 6.31 per cent in the control period of time; the economic result in the process of introduction of fuel consumption monitoring system makes 121 hryvnyas per one average - listed bus in the motor-pool a year.

Key words: automobile transport, maintenance and repair system, mathematical modeling, rational routine, fuel consumption monitoring system, measuring, software.

1. Загальна характеристика роботи

транспорт паливо технічний

Вступ. Автомобільний транспорт відіграє визначну роль в транспортному комплексі України. Інтенсифікація виробництва, підвищення продуктивності праці, економія усіх видів ресурсів, охорона навколишнього середовища - це коло задач, що диктуються науково-технічним прогресом та мають безпосереднє відношення до автомобільного транспорту та його найважливішої підсистеми - технічної експлуатації автомобілів (ТЕА). Вирішення цих задач, пов'язано з необхідністю вдосконаленням діючої системи технічного обслуговування і ремонту (ТО і Р), яка на сьогодні не виключає можливість появи відмов транспортних засобів (ТЗ) у міжпрофілактичний період, що приводить до невиправданих витрат на обслуговування. Це насамперед можливо за рахунок використання резервів наукового обґрунтування раціональних режимів технічних впливів.

Актуальність теми. Одним з шляхів вдосконалення системи ТО і Р є реалізація концепції профілактичного обслуговування і ремонту ТЗ за їх фактичним технічним станом. У свою чергу, це пов'язано з об'єктивним урахуванням умов експлуатації ТЗ, організацією збору і обробки інформації і підвищенням вимог до оперативності рішень, що приймаються.

Витрата палива є інтегральним показником, адекватним різним чинникам, що впливають на технічний стан ТЗ. Необхідність створення системи моніторингу витрати палива, що дозволяє впровадити гнучку оптимізацію режимів і індивідуалізацію нормативів ТО і Р, і визначає актуальність цієї роботи.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота є складовою частиною досліджень, що виконуються на кафедрі “Автомобілі” СНУ ім. В. Даля згідно з державною науково-технічною програмою “Економія палива і раціональне використання паливно-мастильних матеріалів” (наказ № 42 ДКНТ України від 13.10.92 р.) та програмою “Транспорт” Луганського відділення Транспортної академії України. Результати отримані при виконанні господарсько-договірних тем, що мають державну реєстрацію.

Мета і задачі дослідження.

Метою роботи є - підвищення ефективності системи ТО і Р засобів транспорту шляхом вдосконалення методу визначення раціонального режиму їх обслуговування на базі діагностичної інформації про фактичну витрату палива.

Об'єкт дослідження - система технічного обслуговування і ремонту рухомого складу автомобільного транспорту.

Предмет дослідження - практична реалізація системи моніторинга витрати палива.

Методи дослідження. У роботі використовуються аналітичні і експериментальні методи досліджень, що базуються на принципах системного аналізу з використанням основних положень планування експериментів, теорії диференціальних рівнянь, методах чисельного аналізу, теорії ймовірностей і математичної статистики із застосуванням ПЭОМ. Експериментальні дослідження проводилися на натурних стендах і в умовах пасажирського АТП.

Для досягнення поставленої мети визначено наступні задачі:

- дослідити теоретичні передумови розробки раціональних режимів технічного обслуговування і ремонту рухомого складу автомобільного транспорту;

- розробити математичну модель розрахунку раціональної періодичності і моменту проведення технічних впливів з урахуванням норм напрацювання, встановлених в літрах витраченого палива, і на основі математичної моделі скласти алгоритми і програми їх реалізації на ПЭОМ;

- розробити методики збору і обробки первинної інформації про фактичну витрату палива одиничного ТЗ, які базуються на діючих нормативних документах, з метою їх використання при розрахунку і прогнозуванні раціональної періодичності технічних впливів;

- обґрунтувати спосіб і розробити технічні засоби контролю витрати палива з урахуванням необхідної технологічності практичного застосування і точності вимірювань, а також можливості автоматизації процесу збору і обробки інформації, з метою їх інтеграції в систему моніторингу витрати палива;

- створити дослідний зразок пристрою контролю витрати палива, що відповідає сучасним вимогам, і провести його лабораторну перевірку;

- провести дослідну перевірку ефективності системи моніторинга витрати палива в умовах реального АТП.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в наступному:

- отримала свій подальший розвиток концепція профілактичного обслуговування і ремонту ТЗ за їх фактичним технічним станом. Побудована математична модель, яка характеризує ефективність функціонування технічної служби АТП та враховує відношення статей сумарних витрат на проведення технічних впливів (ТВ), що плануються, до індивідуальної витрати палива ТЗ за період, що контролюється;

- вперше розроблено методику розрахунку і прогнозування раціональної періодичності технічних впливів, що базується на індивідуальній інформації про фактичну щоденну витрату палива ТЗ.

Практичне значення одержаних результатів складається в наступному:

- розроблено і створено дослідний “Пристрій контролю залишку палива”, призначений для вимірювання об'ємів штатних паливних баків транспортних засобів та оперативного контролю за витратою палива (А.С. № 1755054);

- розроблено інженерну методику прогнозування моменту проведення ТВ певного вигляду із застосуванням програмного забезпечення “Моніторинг”;

- розроблено практичні рекомендації щодо організації системи індивідуального моніторинга витрати палива із застосуванням “Пристрою контролю залишку палива” для умов реального АТП.

Особистий внесок здобувача:

- розроблено математичну модель розрахунку і прогнозування раціональної періодичності технічних впливів;

- розроблено конструкцію вузлів, апаратне і програмне забезпечення “Пристрою контролю залишку палива”, створено і перевірено дослідну конструкцію пристрою;

- розроблено алгоритм і програмні модулі, що дозволяють автоматизувати процеси збору і обробки первинної інформації, яка надходить від пристрою контролю залишку палива;

- розроблено варіанти використання системи моніторинга витрати палива відповідно до АТП різного призначення і потужності.

Апробація результатів дисертації. Дисертаційна робота обговорена на розширених засіданнях кафедри “Автомобілі” СНУ ім. В. Даля (м. Луганськ) і кафедри “Системотехніки і діагностики транспортних машин” Харківського національного автомобільно-дорожнього університету. Основні положення та результати дисертації доповідалися і обговорювалися на Міжнародній науково-практичній конференції “Проблеми створення нових машин і технологій” (м. Луганськ, УСП, СНУ, ЛДЦНТЕІ, 2001 р.), щорічних науково-технічних конференціях професорсько-викладацького складу СНУ ім. В. Даля (1994-2001 р.).

Публікації. За результатами виконаних досліджень опубліковано 10 робіт, у тому числі 5 статей в наукових журналах, 4 авторських свідоцтва.

Структура дисертації. Дисертаційна робота складається з вступу, 5 розділів, загальних висновків, списку використаних джерел і додатків. Повний обсяг роботи становить 204 сторінки, в тому числі 144 сторінки основного тексту, 9 рисунки (56 рисунків), 2 таблиці (30 таблиць), 41 додатки (4 додатки), 8 список використаних джерел, який включає 104 найменування.

2. Основний зміст

У вступі дається обґрунтування обраної теми та її актуальності, сформульовано мету і задачі досліджень.

У першому розділі зроблено аналіз розвитку автомобільного транспорту і його підсистеми ТЕА, який показав, що автомобільний транспорт як глобальну систему можна уявити у вигляді сукупності одиничних систем: водій - автомобіль - дорога - середовище (ВАДС).

ТЕА безпосередньо пов'язана з ключовим елементом системи ВАДС - автомобілем і тому повинна удосконалюватися з урахуванням діючих міжелементних і міжсистемних зв'язків.

Великий внесок у розвиток ТЕА як науки внесли учені Ф.М. Авдонькін, І.М. Арінін, М.Н. Бідняк, В.М. Варфоломєєв, М.Я. Говорущенко, Є.С. Кузнєцов, Г.В. Крамаренко, И.П. Курніков, І.А. Луйк, В.М. Міхлін, Я.І. Несвітський та ін., а також науково-дослідні (НДІАТ, Державтотранс-НДІпроект, КазНДПІАТ та ін.) і навчальні (МАДІ, КАДІ, ХАДІ, ВПІ, СибАДІ та ін.) інститути.

Раціональну стратегію підтримки і відновлення працездатності автомобільного парку визначає система технічного обслуговування і ремонту рухомого складу автомобільного транспорту. Однак “Положення-98” з ТО і ремонту машин, що на сьогодні діє в Україні, не задовольняє потребам транспортних підприємств, і, як наслідок, вони продовжують керуватися в організації робіт з обслуговування машин “Положением-84”, яке базується на застарілій концепції їх проведення по напрацюванню.

Прогресивною системою забезпечення працездатності автомобілів є система обслуговування і ремонту за їх фактичним технічним станом, яка при заданому (розрахунковому) рівні експлуатаційної надійності забезпечує мінімум трудових і матеріальних витрат.

Найбільш ефективним рівнем управління технічним станом автомобіля є система моніторингу, яка базується на безперервних спостереженнях і вимірюваннях, із застосуванням відповідних оціночних процедур і автоматичного прийняття оперативних рішень.

Проведений аналіз методів оцінки паливної економічності автомобілів і розрахунку витрати палива, а також засобів вимірювання витрати і кількості рідкого моторного палива показав, що витрата палива залежить від стану пов'язаних між собою елементів системи ВАДС, тобто від багатьох конструктивних і експлуатаційних чинників і може бути використана як більш чутливий показник (в порівнянні з пробігом) щодо вибору раціональної періодичності профілактичних впливів.

Таким чином, реалізація раціональних режимів технічного обслуговування на основі інформації про фактичну витрату палива є комплексна задача, що включає в себе вибір методів і засобів контролю витрати палива, розробку методів збору і математичної обробки первинної інформації та програмного забезпечення (рис. 1). Її практичне вирішення дозволить реалізувати нову концепцію профілактичного обслуговування і ремонту ТЗ за їх фактичним технічним станом на основі діагностичної інформації при індивідуальному підході до ТЗ з використанням сучасних методів контролю.

У другому розділі розглянуто теоретичні передумови розробки раціональних режимів технічного обслуговування і ремонту та обґрунтування існуючих методів визначення періодичності профілактичних впливів, що дозволило виявити їхні недоліки. У результаті визначено методологічну основу задачі оптимізації системи ВАДС, яка полягає в тому, щоб враховувати як фактичні умови експлуатації ТЗ, так і організаційно-технічні можливості існуючої ремонтної бази - технічної служби АТП. Таким чином, параметри системи ВАДС повинні бути отримані через узгодження таких різнорідних чинників, як економічна ефективність, безпека руху, інтенсивність експлуатації, позбавлена індивідуальності форма ремонту, можливості ремонтної бази і безпосередні характеристики самого ТЗ.

У такій ситуації об'єднуючим елементом всіх вищенаведених чинників може бути технічний стан ТЗ в експлуатації.

Як єдиний формально-математичний аналог, що об'єднує перераховані чинники, для задачі оптимізації системи ВАДС був використаний принцип планово-попереджувального обслуговування і ремонту ТЗ, який передбачає тривалість j-го інтервалу між впливами в межах i-го інтервалу між капітальними ремонтами. Число j-х інтервалів обумовлює кількість запланованих технічних обслуговувань певного вигляду у i-му інтервалі.

На основі цього визначене математичне формулювання задачі пошуку оптимальної системи ТО і Р, яка будується на наступних принципах:

1. Система повинна бути економічно ефективною.

2. Система не повинна знижувати допустимий рівень безвідмовності.

3. Система повинна відповідати можливостям технічної служби АТП.

Як узагальнений показник, який визначає витрати АТП на технічне обслуговування і ремонт ТЗ, прийнято сумарну витрату палива. Як критерій оптимізації безвідмовності був взятий максимум імовірності безвідмовної роботи ТЗ за проміжок часу, зумовлений технологією обслуговування. В цьому випадку оптимізаційна задача має вигляд:

(1)

де - цільова функція задачі оптимізації; - гранична умова задачі оптимізації, в якій , - відповідно допустимі оптимальний і фактичний рівні імовірності безвідмовної роботи.

Як цільова функція оптимізації параметрів системи може бути прийнята залежність питомих витрат технічної служби АТП на профілактичне обслуговування (ПО) і ремонт одиничного ТЗ від сумарної витрати палива:

(2)

де n - число капітальних ремонтів; m - число профілактичних впливів; - витрати на проведення щоденного обслуговування в кожному i-му ремонтному інтервалі, грн; - витрати на технічне обслуговування і поточний ремонт ТЗ в кожному i-му ремонтному інтервалі, грн; - витрати на проведення інструментального контролю в кожному i- му ремонтному інтервалі, грн; - витрати на проведення i-го капітального ремонту, грн; - витрата палива одиничного ТЗ в i-му ремонтному інтервалі, л.

З урахуванням тенденції, що склалася за останній час, яка полягає у відмові від повнокомплектних капітальних ремонтів, початкова залежність набуває вигляду:

(3)

де m - число профілактичних впливів; - витрати на проведення часткових (агрегатних) капітальних ремонтів за m профілактичних впливів, грн; - витрата палива одиничного ТЗ в кожному j-му інтервалі, л.

Існування мінімуму (оптимуму) цільової функції n змінних передбачає характер залежності цих витрат від періодичності обслуговування (техніко-економічний метод).

Реалізовуючи необхідну умову екстремуму цільової функції, отримана система рівнянь вигляду:

(4)

де .

За допомогою виразу (4) отримано рівняння для економічно доцільного першого інтервалу між ПО:

, (5)

; ;

.

Кожне значення може бути визначене при відомому за формулою

, (6)

де .

Узагальнений показник - сумарна витрата палива, що визначає періодичність проведення профілактичних впливів ТЗ, може бути використано при розв'язку задачі локального прогнозування раціонального моменту проведення профілактичного впливу певного вигляду.

При цьому:

- в процесі експлуатації контролюється узагальнений параметр -, що повністю описує стан системи в моменти часу; , де i = 1, 2, …, n, - область контролю;

- за відомими значеннями необхідно визначити стан працездатності системи , тобто на заданому інтервалі часу в майбутньому - , де ; ; - область невідомих значень.

Узагальнений параметр може бути представлений через щоденну розрахункову витрату палива - або як щоденна фактична витрата палива - . Розрахункова витрата палива може бути отримана з використанням загальноприйнятої методики розрахунку та нормування, як, наприклад, для автобусів:

, (7)

де - базова лінійна норма витрати палива, л/100 км; - пробіг автобуса в i - й день експлуатації, км; - сумарний коригуючий коефіцієнт, що враховує умови експлуатації автобуса в i - й день.

Фактична витрата палива може бути визначена тільки із застосуванням відповідних технічних засобів вимірювання витрати.

Для розв'язку задачі локального прогнозування введемо у розгляд безрозмірний коефіцієнт k_i, що враховує відносну динаміку зміни витрати палива на i-й день в експлуатації та обчислюється як:

, (8)

де - розрахункова витрата палива в i-й день експлуатації, л; - фактична витрата палива в i-й день експлуатації, л.

Застосуємо отриманий коефіцієнт для обчислення скоригованого значення :

, (9)

де - скориговане значення.

Отримані результати дозволяють визначити кількість днів, що прогнозуються до проведення чергового ПО, на n-й день в експлуатації в інтервалі між суміжними обслуговуваннями:

, (10)

де - нормативне значення періодичності ПО певного вигляду, л; і - відповідно сумарні значення скоригованого і фактичного значень витрати палива, л.

Оптимальний параметр безвідмовності пропонується визначати в зв'язку з максимально допустимим напрацюванням між профілактичними впливами, відображеним через сумарну витрату палива за умови, що він підкоряється нормальному закону розподілу. Ця модель математично описується центральною граничною теоремою А.М. Ляпунова. В свою чергу, цільова функція задачі оптимізації повинна реалізовуватися з урахуванням того, що ТЗ є виробом, що відновлюється, отже, необхідно також враховувати можливості технічної служби АТП за умови раціональної організації робіт. На підставі цього можна вжити показники (табл. 1).

Таблиця 1. Показники граничної умови задачі оптимізації

Імовірністні	Статистичні

Беручи до уваги зв'язок імовірністних та статистичних показників безвідмовності з організацією процесу відновлення працездатності ТЗ, можливо розв'язувати задачу оптимізації із застосуванням комплексних показників безвідмовності. З усіх можливих показників (ГОСТ 27.002-89) був вибраний коефіцієнт готовності - як чисельна міра імовірності того, що ТЗ буде прецездатний в довільний момент часу, крім періодів, протягом яких застосування його за призначенням не передбачається:

, (11)

де - робочий час; - неробочий час; - період перебування автомобіля в справному стані в робочий час; - період перебування автомобіля в справному стані в неробочий час; - період, протягом якого автомобіль в робочий час знаходиться на плановому ПО або в ремонті; - період, протягом якого автомобіль в неробочий час знаходиться на плановому ПО або ремонті.

З метою практичного використання вибраних критеріїв на стадії планування експерименту виконано обґрунтування переліку показників, що контролюються, а також подальша деталізація обраних критеріїв, що необхідно для обробки емпіричних (статистичних) даних, які базуються на показниках: - щоденний фактичний пробіг, км; - щоденна розрахункова витрата палива, л; - щоденна фактична витрата палива, л; - базова лінійна норма витрати палива, л/100км; - середня часова тарифна ставка ремонтного працівника, грн/год; -час виконання обслуговування, год; - кількість ремонтних працівників; , - норми витрат на матеріали та заробітну платню, відповідно приведені до обслуговування певного вигляду; - кількість машин що контролюються у групі; - підсумкові витрати на усунення несправностей за термін що контролюється; - запланований час перебування машини на лінії, год; - час перебування машини в непрацездатному стані в робочий час, год; - час планового обслуговування машини, год.

З метою отримання емпіричних даних про фактичну витрату палива ТЗ виконано теоретичне обґрунтування способу вимірювання залишку палива в баку транспортного засобу. Суть способу полягає в непрямому вимірюванні надпаливного об'єму герметичного баку ТЗ за зміною термогазодинамічних параметрів стану парово-повітряної суміші в даному об'ємі за умови, що ці зміни сталися внаслідок об'єднання його в систему з додатковим об'ємом, що має відомі характеристики.

За умови, що процес об'єднання політропний, його можна описати за допомогою відомих рівнянь, після перетворення яких шуканий об'єм визначається таким чином:

, (12)

де р_b - атмосферний тиск; V_b - невідомий об'єм; p_a - надмірний тиск; V_a - відомий об'єм; р - тиск в об'єднаному об'ємі (системі).

У третьому розділі наведено опис принципу дії, конструкції і методик проведення лабораторних випробувань запропоновоного “Пристрою контролю залишку палива”, призначеного для вимірювання об'ємів паливних баків транспортних засобів та оперативного контролю залишку палива.

Непрямий процес вимірювання об'єму, а також можливість роботи в автономному варіанті або в комплексі із зовнішньою ПЭОМ забезпечується спільною роботою апаратних і програмних засобів “Пристрою контролю залишку палива” (А.С. № 1755054). Пристрій включає вузли, які розділяються за функціональною ознакою.

Методика лабораторних випробувань “Пристрою контролю залишку палива” визначає об'єм, умови і порядок проведення випробувань дослідного зразка пристрою, послідовність і способи обробки результатів випробувань, а також точностні характеристики показників, що вимірюються. У результаті випробувань максимальна похибка при вимірюванні паливного бака об'ємом л становила л, або %, що дозволяє зробити висновок про можливість його практичного використання. У процесі випробувань відпрацьовувалися практичні рекомендації для роботи з пристроєм.

У четвертому розділі наведено методику екпериментальних досліджень, які проводилися поетапно на базі АТП “АТ ЛГАП”, що здійснює міські автобусні пасажирські перевезення в м. Луганську, та приведені результати досліджень.

Зміст першого етапу полягав в порівнянні періодичності проведення ОР-1 (за нормативами ХНАДУ для 1 КУЕ) трьох груп автобусів моделей: ЛАЗ-52523 (1 гр.), та ЛАЗ-695Н (2, 3 гр.) за таких оцінних показників: сумарному фактичному пробігу - ; сумарній розрахунковій витраті палива -; сумарній фактичній витраті палива - , отриманїй шляхом вимірювання за допомогою “Пристрою контролю залишку палива”, та перевірці запропонованого вирішення задачі локального прогнозування.

Експериментально доведено, що в середені кожної контрольної групи, які виконували перевозки на окремих маршрутах, спостерігається варіація періодичності проведення ОР-1 в залежності від вибраного показника (табл. 2).

Значення коефіцієнтів парної кореляції які розраховувались між показниками і меньші, ніж між показниками і (наприклад для 1 групи відповідно 0,999894 та 0,999904). Це дозволило зробити висновок, що показник враховує вплив більшого числа експлуатаційних чинників, ніж показник , тобто є більш інформативним.

Таблиця 2. Тривалість періоду між ОР-1 з розподілом по групам

Показник	Тривалість, дні
	1 група	2 група	3 група
	24	22	22
	26	19	19
	27	18	18

Зміст другого етапу експериментальних досліджень полягав в порівняльній оцінці питомих витрат технічної служби АТП впродовж року, на утримування в працездатному стані двох груп автобусів моделі ЛАЗ-695Н, технічне обслуговування яких проводилося з періодичністю (за нормативами ХНАДУ для 3 КУЕ), зумовленою застосуванням двох різних показників: сумарного фактичного пробігу - (1 гр.) та сумарної фактичної витрати палива - (2 гр.), а також порівняльній оцінці коефіцієнтів готовності - груп автобусів.

Розрахунок питомих витрат здійснювався згідно з нормативними документами, діючими в АТП. Разові сумарні витрати технічної служби АТП на виконання одного ОР-1 (ОР-2) визначалися за елементами: витрати на матеріали; витрати на заробітну платню ремонтних робітників.

Сумарні витрати на виконання робіт по усуненню несправностей (УН) визначалися за елементами: витрати на запасні частини (основні агрегати і системи автобуса); витрати на заробітну платню; витрати на матеріали, що в сумі становило для першої групи 3571 грн і для другої - 3042 грн. за контрольний період.

Для забезпечення можливості порівняльного аналізу двох груп автобусів з сумарних питомих витрат на ОР-1, ОР-2 і УН було виконано умовне приведення моменту виконання обслуговування другої групи до єдиного показника - і прийнято однакову кількість проведених ПО.

Сумарні питомі витрати визначалися за формулою

, (13)

де С_ОР-1, С_ОР-2 - разові витрати на ОР-1 і ОР-2 відповідно, грн..; - частка витрат на УН - , грн., що доводиться на усереднений пробіг між ОР-1 - , км, у обраному діапазон пробігів , км.

Результати розрахунків наведені на рис. 7 у вигляді графіків залежності .

Представлена залежність має екстремум (min), що підтверджує зроблене теоретичне припущення. Відносна різниця між мінімальними значеннями сумарних питомих витрат по групах становить 6,31 %, з урахуванням того, що за контрольний період було проведено 21 обслуговування ОР-1.

Коефіцієнт розраховувався як середній коефіцієнт готовності автобусів кожної групи в робочий проміжок часу за весь контрольний період:

(14)

Було отримано наступні результати: для першої групи становив - 0,8662, а для другої (контрольної) - 0,8807.

П'ятий розділ присвячений практичній реалізації системи моніторингу витрати палива в умовах реального АТП.

Розроблено три варіанти реалізації системи моніторингу, відмінні як за структурою побудови, так і за способом обробки первинної інформації. Вироблено критерії вибору варіанту в залежності від сукупності чинників: тип і потужність АТП; наявність кадрів з необхідною кваліфікацією; наявність відповідного обладнання (ПЭОМ, “Пристрій контролю залишку палива”); наявність програмного забезпечення (ПЗ) “Моніторинг”.

Представлено опис розробленого ПЗ “Моніторинг” - програмного засобу, призначеного для автоматизації обліку витрати палива автотранспортним засобом (АТЗ) і прогнозування дати його постановки на черговий технічний вплив в умовах реального АТП. ПЗ призначено для роботи в операційному середовищі “Windows” в діалоговому режимі спільно з “Пристроєм контролю залишку палива”.

Основними елементами структури ПЗ (рис. 8) є довідники, що містять початкову інформацію, кількість і рівень підлеглості яких визначено розробником, що дає можливість отримувати зведену інформацію з різним рівнем деталізації.

Алгоритми обробки інформації формуються на етапі конфігурування програми у вигляді двох програмних модулів: обробки лицьової карти АТЗ та прогнозування дати постановки АТЗ на кожний вид ТВ, які передбачаються планово-попереджувальною системою технічного обслуговування.

Результати обробки інформації є основою для формування звітів (твердих копій) двох видів: “Лицьова карта АТЗ” і “Прогноз постановки на ТВ”.

Економічний ефект від впровадження системи моніторингу витрати палива як елемента технічної служби АТП в складі: “Пристрій контролю залишку палива” і ПЗ “Моніторинг” становить від 105 до 121 грн. на один середньосписочний автобус парку у рік, в залежності від варіанту.

Висновки

1. Визначений напрямок (концепція) підвищення ефективності використання транспортних машин шляхом впровадження прогресивної системи підтримки їх прецездатності на основі індивідуальної моніторингової інформації з використанням науково обґрунтованих режимів обслуговування.

2. В результаті теоретичних досліджень розроблено математичну модель вибору раціональної періодичності і прогнозування моменту проведення ТВ певного виду, що враховує зміну технічного стану ТЗ в реальних умовах експлуатації, за індивідуальною фактичною витратою палива.

3. На основі розв'язання задачі оптимізації з запропонованим критерієм (мінімум питомих витрат технічної служби АТП) і граничною умовою (значення коефіцієнта готовності) побудовано алгоритм розрахунку, який дозволяє вирішувати дві традиційні задачі технічної експлуатації по управлінню технічним станом ТЗ: оперативне планування для визначення конкретного терміну постановки на обслуговування; поточне планування за результатами діагностування і прогнозування (моніторингова система).

4. Проведені теоретичні і експериментальні дослідження дозволили обґрунтувати і провести емпіричне випробування способу непрямого вимірювання фактичної витрати палива шляхом визначення об'єму палива в баку ТЗ.

5. Розроблено оригінальний засіб вимірювання - “Пристрій контролю залишку палива”, що дозволяє практично реалізувати спосіб непрямого вимірювання фактичної витрати палива.

6. Виготовлено дослідний зразок “Пристрою контролю залишку палива”, що дозволяє провести вимірювання об'ємів паливних баків транспортних засобів (до 200 л) і оперативний контроль залишку палива.

7. У ході експериментальних досліджень встановлено: показник враховує вплив більшого числа експлуатаційних чинників, які діють на ТЗ, у порівнянні з , тобто є більш інформативним; організація обслуговування з періодичністю, встановленою в літрах витраченого палива, в порівнянні з пробігом, дозволила знизити сумарні питомі витрати на 6,31% за контрольний період.

8. Розроблено методику організації моніторинга витрати палива в умовах АТП на базі апаратно-програмного комплексу: “Пристрою контролю залишку палива” і ПЗ “Моніторинг”, і варіанти використання системи моніторинга відповідно до АТП різного призначення і потужності. В результаті дослідної експлуатації встановлено, що економічний ефект становить від 105 до 121 грн на один середньосписочний автобус парку у рік.

9. Виконані теоретичні і експериментальні дослідження широко викорис-товуються в навчальному процесі при виконанні практичних завдань, курсових, дипломних і магістерських робіт за дисциплінами: “Спецкурс ТЕА”, “Основи технічної діагностики”, “Комп'ютерні технології на транспорті” у СНУ ім. В. Даля.

Список опублікованих автором праць за темою дисертації

1. Куликов Ю.А., Сметана С.А., Коваленко П.Г. Аппаратно-программная обработка сигнала первичного преобразователя в системе мониторинга расхода топлива. // Вісн. Східноукр. держ. ун-ту.- № 1 (16). 1999 р.- С. 147-152 (визначено способи обробки сигналу первинного перетворювача, та отримано аналітичні залежності для його корегування).

2. Куликов Ю.А., Сметана С.А. Совершенствование метода управления техническим состоянием транспортных машин. // Вісн. Східноукр. держ. ун-ту.- № 9(31). 2000 р. - С. 208-213 (виконано аналіз існуючих методик, та запропановано нову методику прогнозування терміну виконання профілактичного впливу).

3. Сметана С.А. Применение программных средств в системе мониторинга расхода топлива. // Вісн. Східноукр. нац. ун-ту.- № 6 (40). 2001 р. - С. 97-104.

4. Сметана С.А., Коваленко П.Г. Устройство для оценки расхода топлива двигателем транспортного средства. // Конструирование и производство транспортных машин. К.: ЛМСИ, - 1994. - Вып. 24. - С. 75-79 (наведено принципове вирішення реалізації способу вимірювання).

5. Сметана С.А., Коваленко П.Г. Устройство для настройки двигателей транспортных средств на топливную экономичность. // Транспортне машинобудування: Респ. міжвід. н.т. збірник / Г.С. Носко.- К.: СУДУ, 1995. - 280 с. Рос. мовою. - С. 156-161 (наведено технічні вирішення швидкості та точності процесу вимірювання витрати палива).

6. Сметана С.А. Совершенствование метода определения рационального режима профилактического обслуживания транспортных средств применением мониторинга расхода топлива. Наукове забезпечення вирішення регіональних проблем. // Тез. докл. VI Міжнародна наук. пр. конф. “Університет і регіон”, Луганськ 28-30 листопада 2000 р. С. 92-93.

7. Устройство для определения остатка топлива в баке: А.с. № 1755054 СССР, МКИ G 01 F 1/34. / П.Г. Коваленко, С.А. Сметана (СССР), ЛМСИ. - № 4824186/10; Заявлено 06.04.90; Опубл. 15.08.92, Бюл. № 30. - 5 с. (запропоновано технічні вирішення електронних вузлів пристрою).

8. Устройство для настройки двигателя внутреннего сгорания: А.с. № 1768982 СССР, МКИ G 01 F 9/00. / П.Г. Коваленко, С.А. Сметана (СССР), ЛМСИ. - № 4756362/10; Заявлено 09.11.89; Опубл. 15.10.92, Бюл. № 38. - 3 с. (запропановано технічне вирішення способу обробки первинної інформації).

9. Устройство для настройки двигателя внутреннего сгорания: А.с. № 1768983 СССР, МКИ G 01 F 9/00. / П.Г. Коваленко, С.А. Сметана (СССР), ЛМСИ. - № 4756363/10; Заявлено 09.11.89; Опубл. 15.10.92, Бюл. № 38. - 3 с. (запропоновано технічні вирішення конструкції електронних вузлів пристрою).

10. Устройство для контроля за потреблением топлива двигателем внутреннего сгорания: А.с. № 1767344 СССР, МКИ G 01 F 9/00. / П.Г. Коваленко, С.А. Сметана (СССР). - №4900453/10; Заявлено 09.01.91; Опубл. 07.10.92, Бюл. № 37. - 4 с. (запропоновано технічні вирішення принципу контролювання витрати палива ДВЗ).

Размещено на Allbest.ru

...