Повышение эффективности разработки индивидуальных маршрутных норм расхода топлива для городских автобусов

С учетом сложившихся обстоятельств вопросы нормирования маршрутного расхода топлива городских автобусов требует дополнительных исследований и уточнений. Это будет способствовать дальнейшему развитию методов индивидуального нормирования расхода топлива для городских автобусов в эксплуатации и приведет к определенной экономии эксплуатационных затрат автобусного парка в целом.

Во второй главе сформулирована рабочая гипотеза исследования, теоретически обоснована и предложена классификация факторов, влияющих на маршрутный расход топлива городских автобусов, описываются предложенный методический подход к процессу нормирования и особенности построения регрессионной модели маршрутного расхода топлива для городских автобусов.

В качестве исходной базы для выбора и классификации факторов  рассматривалось «дерево систем» технической эксплуатации, разработанное профессором Е.С. Кузнецовой и дополненное профессором В.А.Максимовым применительно к городским автобусам.

Анализ работ, рассмотренных  в первой главе, показал, что маршрутный расход топлива городских автобусов  в рассматриваемой системе в  основном определяется рядом факторов конструкционного, технологического, эксплуатационного, организационного и природно-климатического характера:

,

где Q_МТ – маршрутный расход топлива городских автобусов, л/100 км;

Хi (i=1,2, …, n) – факторы, влияющие на маршрутный расход топлива городских автобусов.

При этом факторы могут  быть как простыми, так и сложными, управляемыми, частично управляемыми и учитываемыми, зависимыми и независимыми между собой.

Анализ факторов, определяющих маршрутный расход топлива автомобилей, позволил сформировать их классификацию  применительно к городским автобусам (рис. 1).

Алгоритм определения  маршрутного расхода топлива для городских автобусов представлен на рис. 2.

В основе данной теории лежит  расчетно-статистический подход по методу «черного ящика», идея которого сводится к следующему:

1) Подконтрольные автобусы, обслуживающие конкретные городские  маршруты, рассматриваются как отдельная  система, имеющая внешнюю среду;

2) Внешняя среда (совокупность  эксплуатационных, природно-климатических факторов) воздействует на систему через входы:

Х_j = {Х_1j, Х_2j,…,Х_рj}                                    

3) Система выдает на  выходе данные по маршрутному  расходу 

топлива по каждой марке  городских автобусов, измеряемому  в л\100км пробега:

Q_МТ = {Q_МТ1, Q_МТ2,…, Q_МТj}

4) Внутреннее состояние  системы характеризуется конструкционными, технологическими и организационными  факторами, которые, кроме «возраста»

 

автобусов, находятся на определенном постоянном уровне:

Б = {₁, Б₂,…,Б_m}

В определенный момент времени  состояния выходов определяются состояниями входов и внутренним состоянием системы:

Q_t = f ( X_t, Б_t ).

Таким образом, формируется  матрица наблюдений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1. Классификация факторов, влияющих на маршрутный расход топлива городских автобусов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2. Структурная схема научно-методического подхода к индивидуальному нормированию маршрутного расхода топлива городских автобусов

 

Далее проводится корреляционно-регрессионный анализ полученной матрицы, по результатам которого производится отбор значимых факторов, оказывающих существенное влияние на величину маршрутного расхода топлива городских автобусов. Для отобранных факторов с использованием статистических данных, полученных из ЕАСУ ФХД ГУП «Мосгортранс» строятся однофакторные регрессионные математические модели линейного, степенного, экспоненциального, полиномиального видов.

В третьей главе представлены общая и частные методики проведения исследований, сбора и предварительной обработки статистического материала, априорного ранжирования факторов, влияющих на маршрутный расход топлива городских автобусов, представлен процесс учета расхода топлива городских автобусов в ЕАСУ ФХД ГУП «Мосгортранс», а также приведена методика формирования и анализа математических моделей маршрутного расхода топлива городских автобусов.

Схема проведения экспериментальных исследований представлена на рис. 3.

Для проведения экспериментальных  исследований в качестве объекта  наблюдения были выбраны городские  автобусы ЛиАЗ-5256.25, которые являются наиболее распространенной моделью  автобусов в условиях ГУП «Мосгортранс».

При выборе полигона проведения эксперимента были также проанализированы и учтены особенности проведения компонентного анализа по методам R, Q, Р и О – техники.

При R-технике объектом исследования должны являться несколько автобусных автотранспортных предприятий, которые сравниваются по ряду параметров, образующих систему показателей, влияющих на нормативную базу городских автобусов. При этом изучается взаимосвязь между параметрами и факторами. Для интерпретации используется, как правило, т (т <n) наиболее весомых главных компонент.

R-техника позволяет анализировать различные комбинации общих свойств объектов и обобщить характерные признаки объектов исследования.

При помощи Q-техники определяется степень взаимной близости N объектов на основе корреляций признаков. При этом выделяется группа объектов, наиболее близких друг другу по рассматриваемым признакам. Эти объекты объединяются в группу, характеризующуюся близкими величинами нагрузки той или иной главной компоненты для данных объектов.

Р – техника применяется  не к N объектам исследования, а к одному объекту. В этом случае одно автобусное автотранспортное предприятие оценивается по небольшому числу признаков в разные интервалы времени. Можно производить оценку через сутки, неделю, месяц, год и т.д. Исследования могут проводиться через разные интервалы времени. При этом, сталкиваясь с колебаниями условий процесса, имеется возможность получать контролируемые измерения признаков при меняющихся условиях.

O-техника используется при изучении одного объекта, но по большому числу признаков. Оценка проводится в некоторые моменты времени по всем признакам. Корреляция рассматривается не между парами тестов, а между парами дней (недель, месяцев и т.д.).

По итогам анализа было решено, что при индивидуальном нормировании маршрутного расхода топлива  городскими автобусами в условиях ГУП  «Мосгортранс» целесообразно на первом этапе применять принципы Р-техники, поскольку нормирование для конкретной модели городского автобуса начинается в каждом конкретном автобусном парке, а на втором этапе для проверки полученных нормативов и их уточнения  для всей совокупности маршрутов (св. 500 ед.) можно использовать и R-технику.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.3. Структурная схема общей методики экспериментальных исследований

 

С учетом изложенного в  качестве полигона эксперимента были выбраны производственные условия  и маршрутная сеть филиалов «9 автобусный парк» и  «14 автобусный парк» ГУП  «Мосгортранс».

При проведении эксперимента регистрировались и учитывались параметры и характеристики маршрутов движения городских автобусов: количество технологических остановок; количество регулируемых перекрестков; количество перекрестков и пересечений с главной дорогой; количество поворотов; количество светофоров; средняя длина перегона; среднесуточный пробег; время в наряде; средняя эксплуатационная скорость; средняя скорость сообщения; плотность транспортного потока; количество перевезенных пассажиров.

Указанные показатели определялись из отчетных данных предприятий с  использованием ЕАСУ ФХД и АСКП, паспортов маршрутов, или по результатам  обследования маршрутной сети (в случае отсутствия паспортов маршрутов).

При сборе экспериментальных  данных фиксировался также «возраст»  автобусов в годах, пробег с начала эксплуатации в тыс. км и фактический  расход топлива в л\100 км.

Итоговые значения фиксируемых  параметров для маршрутов рассчитывались как среднее арифметическое от значений, полученных при каждом из обследований или данных паспорта маршрута, или  принимались в абсолютном виде по данным паспорта маршрута.

На маршрутный расход топлива городских автобусов, оценивалось влияние пяти групп факторов: конструкционных (К); организационных (О); природно-климатических (КЛ); технологических (Т); эксплуатационных (Э).

Для формирования объективной картины по факторам, влияющим на маршрутный расход топлива городских автобусов, кроме их экспертизы, были построены и проанализированы однофакторные и многофакторные математические модели, с помощью которых можно оценить и выделить наиболее значимые признаки.

В четвертой главе приводятся результаты, полученные на основе теоретических и экспериментальных исследований.

Для экспертной оценки степени  влияния факторов на расход топлива городских автобусов составлена специальная анкета, проведен экспертный опрос и произведена обработка его результатов.

В качестве экспертов привлекались научно-технические и практические работники, по роду своей деятельности связанные с вопросами управления расходом топлива городскими автобусами в эксплуатации. Общие результаты ранжирования, а также диаграммы влияния эксплуатационных  и организационных факторов второго уровня приведены на рис. 4-6.

 

 

 

               

Рис. 4. Степень влияния  факторов на расход топлива

Рис. 5. Степень влияния  эксплуатационных факторов на расход топлива

Рис. 6. Степень влияния  организационных факторов на расход топлива

Результаты ранжирования факторов были учтены при их отборе для построения однофакторных и  многофакторных моделей.

Проверка значимости факторов, влияющих на маршрутный расход топлива, была продолжена и при однофакторном  регрессионном анализе, в ходе которого по каждому предварительно отобранному фактору были построены модели линейного, логарифмического, полиномиального, степенного и экспоненциального видов.

С учетом результатов экспертизы и ранее проведенных исследований в качестве исследуемых были выбраны  следующие факторы (Х_n): средняя эксплуатационная скорость; скорость сообщения; средняя длина перегона; коэффициент использования пассажировместимости; удельное число поворотов; средняя плотность транспортного потока; среднесуточный пробег;  пробег автобусов с начала эксплуатации в тыс. км; «возраст» автобусов в годах. Оценка значимости выбранных факторов проводилась по коэффициентам корреляции и детерминации.

Построение и анализ однофакторных регрессионных математических моделей маршрутного расхода топлива городскими автобусами в эксплуатации (Q_МТ) выявили ряд значимых факторов, определяющих величину данного расхода. К ним относятся: средняя эксплуатационная скорость (V_Э); скорость сообщения (V_C); средняя длина перегона ( ); коэффициент использования пассажировместимости ( ); средняя плотность транспортного потока ( ); пробег автобусов с начала эксплуатации в тыс. км (L) и «возраст» автобусов в годах (B). В качестве примера на рис. 7 приведена зависимость маршрутного расхода топлива от средней длины перегона на маршруте.