Методика прогнозирования расхода топлива автопоездами с учётом скоростного режима движения

Короткий опис

ВВЕДЕНИЕ .......................................................................................................................................... 4
РАЗДЕЛ 1 ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ ........................................ 7
1.1 Развитие законодательства в области нормирования расхода автомобильных топлив ....................... 7
1.2 Развитие научных теорий в области нормирования расхода автомобильных топлив .......................... 15
1.3 Выводы по разделу 1 и задачи исследования ................................................................................. 42
РАЗДЕЛ 2 РАЗРАБОТКА ВЕРОЯТНОСТНО-АНАЛИТИЧЕСКОЙ МЕТОДИКИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РАСХОДА АВТОМОБИЛЬНЫХ ТОПЛИВ ................................................................................................................... 45
2.1 Определение средней скорости движения по маршруту ................................................................. 47
2.2 Построение топливно-экономической характеристики ................................................................... 65
2.3 Построение циклограммы расхода топлива .................................................................................. 71
2.4 Алгоритм вероятностно-аналитической методики прогнозирования расхода автомобильных топлив .. 78
2.5 Выводы по разделу 2 .................................................................................................................. 81
РАЗДЕЛ 3 РАСЧЁТНАЯ ОЦЕНКА АДЕКВАТНОСТИ МЕТОДИКИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РАСХОДА АВТОМОБИЛЬНЫХ ТОПЛИВ ............................................................................................................................................. 82
3.1 Прогнозирование расхода автомобильных топлив согласно действующим нормативам ..................... 83
3.2 Определение расхода автомобильных топлив согласно последовательности вероятностно-аналитической методики и оценка результатов расчёта ............................................................................................... 86
3.3 Последовательность расчёта среднего путевого расхода топлива для АТП ...................................... 111
3.4 Построение циклограммы расхода автомобильных топлив ............................................................ 121
3.5 Выводы по разделу 3 ................................................................................................................. 124
РАЗДЕЛ 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ РАСЧЁТА И ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ МЕТОДИКИ ............................................................................................................. 125
4.1 Проверка гипотезы о неприменимости нормального закона распределения для расчёта средней скорости движения в целях прогнозирования расхода топлива ............................................................................ 126
4.2 Экспериментальная проверка результатов расчёта расхода топлива АТС в заданных условиях эксплуатации ........................................................................................................................................................ 141
4.3 Практические рекомендации по использованию вероятностно-аналитической методики прогнозирования расхода автомобильных топлив ......................................................................................................... 145
4.4 Рекомендации по развитию вероятностно-аналитической методики прогнозирования расхода автомобильных топлив ............................................................................................................................................ 147
4.5 Выводы по разделу 4 ................................................................................................................ 149
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ................................................................................................... 151
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ....................................................................................................................... 153
ПРИЛОЖЕНИЯ ................................................................................................................................. 169
1. Определение максимальной допустимой массы груза .................................................................. 170
2. Справочные таблицы к разделу 2 .............................................................................................. 174
3. Технико-эксплуатационные характеристики АТС ......................................................................... 175
4. Карта маршрута ....................................................................................................................... 176
5. Акт контрольного замера расхода топлива на маршруте .............................................................. 177
6. Акты внедрения ....................................................................................................................... 178

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Затраты на расходы топлива грузовыми автотранс-портными средствами (АТС) являются основной составляющей в себестоимости перевозок. В настоящее время нормирование расхода горюче-смазочных материалов (ГСМ) АТС осуществляется согласно методическим рекомендациям
N AM-23-p «Нормы расхода топлива и смазочных материалов на автомобильном транспорте» (с изменениями от 14 июля 2015 года N НА-80-р), которая носит рекомендательный характер для юридических лиц и индивидуальных предпринимателей, эксплуатирующих автомобили. Автотранспортные предприятия (АТП) согласно полученным нормам списывают затраты на ГСМ и отчитываются за их расход перед налоговыми органами.
Опыт показывает, что полученные таким образом объёмы топлив сущест-венно превышают фактические значения расходов. Всё сказанное говорит о существенных недостатках методики, в которой, в частности, не учитывается прямое влияние скорости движения АТС на расход топлива. Вместе с тем, проведённые учёными в разные годы исследования в области топливной экономичности показывают, что скорость движения АТС признается как определяющий фактор, влияющий на расход топлива при эксплуатации АТС.
Ощущается острая необходимость в современной научно-обоснованной методике определения объективных значений расходов топлив АТС для планирования затрат на перевозки, прежде всего автопоездами, которыми осуществляется наибольшая доля автомобильных перевозок грузов. В основу методики должен быть заложен учёт скоростного режима движения по маршруту как комплексного показателя действия различных факторов (условия эксплуатации, технико-эксплуатационные показатели АТС – их полная масса, дорожное покрытие, характеристики маршрутов движения и т.д.).
Следует отметить, что существующие методики определения средних ско-ростей движения АТС, оборудованных механическими коробками передач (КП), и построения топливно-экономических характеристик автомобилей также требуют доработки для повышения точности прогнозирования значений расхода топлива АТС.
В этой связи исследования, направленные на повышение эффективности
автомобильных перевозок путём обоснованного прогнозирования затрат на
топливо, выполняемые в рамках научного направления ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева» и научно-практических мероприятий Министерства транспорта и автомобильных дорог Нижегородской области, являются актуальными.
Объект исследований – процесс расходования топлива автопоездами в
эксплуатации; предмет исследования – закономерности изменения расхода топлива автопоездами как функции параметров скоростного режима движения.
Цель работы – повышение эффективности автомобильных перевозок
грузов путём увеличения точности прогнозирования расхода топлива
автопоездами.
Методы исследования, достоверность и обоснованность результатов.
Теоретические исследования выполнены с использованием положений теории автомобиля, теории автомобильных двигателей, математической статистики, методов численного моделирования. Экспериментальные исследования выполнялись в лабораторных и дорожных условиях с использованием общепринятых методик и оборудования. Достоверность научных положений работы подтверждена обоснованностью принятых допущений при разработке расчётных моделей, совпадением результатов собственных теоретических и экспериментальных исследований с данными известных работ.
Область исследования соответствует требованиям паспорта научной специальности 05.22.10 – Эксплуатация автомобильного транспорта (п.2 «Оптимизация планирования, организации и управления перевозками пассажиров и грузов...» и п.19 «Методы ресурсосбережения в автотранспортном комплексе»).
Положения, выносимые на защиту, обладающие научной новизной:
1) математическая модель, отражающая зависимость средней скорости движения АТС от вариации условий эксплуатации;
2) математическая модель, отражающая зависимость расхода топлива АТС на маршрутах от средней скорости движения;
3) вероятностно-аналитическая методика прогнозирования расхода топлив автопоездами, отличающаяся учётом изменения средней скорости их движения по маршрутам.
Практическая значимость работы – обеспечение прогнозирования расходов топлива в автопредприятиях с более высокой точностью по сравнению с существующими методиками, снижение планируемых объёмов топлива для выполнения транспортной работы, затрат на перевозки и повышение налоговых отчислений в бюджеты различных уровней.
Реализация результатов работы. Результаты исследований одобрены и приняты к внедрению Министерством транспорта и автомобильных дорог Нижегородской области, внедрены в автопредприятиях ООО «Параллель» и ООО
«Капитал-Логистик», в учебный процесс НГТУ им. Р.Е. Алексеева.
Апробация работы. Материалы исследований представлялись и получили положительную оценку на следующих международных научных конференциях и семинарах: «Безопасность транспортных средств в эксплуатации» (Н. Новгород, 2010, 2012 гг.); «Будущее технической науки» (Н. Новгород, 2008, 2009, 2014, 2015 гг.); «Актуальные проблемы эксплуатации автотранспортных средств» (Владимир, 2016 г.); на научных семинарах кафедр «Автомобильный транспорт», «Автомобили и тракторы» и «Энергетические установки и тепловые двигатели» НГТУ им. Р.Е. Алексеева (2008-2016 гг.).
Публикации. По теме диссертации опубликованы 13 статей, в числе которых 3 статьи в журналах из Перечня изданий, рекомендованных ВАК, а также одна монография.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырёх разделов, заключения, списка использованных источников из 171 наименований, приложений, и содержит 182 страницы машинописного текста, в том числе 27 рисунков и 37 таблиц.

Список літератури

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. На основе теоретических и экспериментальных исследований в области оптимизация планирования, организации и управления перевозками пассажиров и грузов и ресурсосбережения в автотранспортном комплексе автором предложены:
- математическая модель для определения средних скоростей движения автопоездов по маршрутам, отличающиеся учётом вариативности условий эксплуатации;
- математическая модель и методика для определения расхода топлива автопоездами на маршрутах, отличающаяся учётом вероятных значений средних скоростей движения и законов распределения скоростей на участках маршрутов;
- методика построения топливно-экономической характеристики автотранспортных средств, отличающаяся дополнительной операцией определения циклограмм расхода топлива при вариации условий эксплуатации.
2. Предложенные модели и методики положены в основу разработанной вероятностно-аналитической методики прогнозирования расхода топлива автопоездами, обеспечивающей повышенную точность расчётов средних скоростей движения на маршруте и требуемых объёмов топлив для осуществления транспортной работы автопредприятиями.
3. Произведенная оценка степени соответствия нормативных (по методическим рекомендациям N AM-23-p), расчётных (по предложенной методике) и экспериментальных значений расходов топлива автопоездами при фактических распределениях скоростей движения по участкам маршрутов, позволила установить, что:
- нормативные значения расхода топлива в зависимости от условий эксплуатации превышают фактические значения на 18…26 %;
- отклонение фактических значений расходов топлива (данные ГЛОНАСС и контрольные замеры) от расчётных (по предложенной вероятностно-аналитической методике) составляет 4,85 %.
4. Вероятностно-аналитическая методика прогнозирования расхода топлива автопоездами базируется на использовании общедоступного программного обеспечения и не требует высокой квалификации инженерно-технического персонала автопредприятий; в связи с повышенной точностью прогнозирования рекомендуется для практического использования при нормировании расходов топлива автопоездами.
5. Основные результаты исследований одобрены и приняты к внедрению Министерством транспорта и автомобильных дорог Нижегородской области, внедрены в автопредприятиях ООО «Параллель» и ООО «Капитал-Логистик», в учебный процесс НГТУ им. Р.Е. Алексеева. Экономический эффект от внедрения вероятностно-аналитической методики прогнозирования расхода топлива составил 77608 руб. в год на один автопоезд (при среднегодовом пробеге 100 тыс. км).