Ohrenburg, Orenburg, Russian Federation
UDK 62 Инженерное дело. Техника в целом. Транспорт
GRNTI 73.31 Автомобильный транспорт
The effectiveness of manufacturing equipment use taking into account its productivity and reliability for faulty parts of transmission units in municipal buses is estimated. The on-line mode is the most effective method of control allowing the tracking of the processes of technical state changes in municipal buses. As a result of monitoring there were obtained selected data on PAZ-3205 municipal bus operated under winter conditions in the city of Ohrenburg. During the trip there was recorded 39.1 l/100km petrol consumption. The residual life of the PAZ-3205 municipal bus was 1800km.
safety, municipal buses, winter, residual life, impact, factors, units, transmission
Обеспечение безопасной эксплуатации городских автобусов в зимнее время года является очень важной и актуальной задачей пассажирских автотранспортных предприятий (ПАТП), так как оно напрямую связано со здоровьем и жизнью водителей и пассажиров, а также окружающих [1-3].
В зимнее время года такие факторы, как температура воздуха, скорость ветра, атмосферное давление, гололед и заснеженность дорожного покрытия негативно воздействуют как на работу узлов и агрегатов автобусов в процессе эксплуатации, так и потенциально опасны для здоровья водителей, а в случае внезапного отказа автобуса являются прямой угрозой для человеческой жизни [4-5].
Негативное влияние этих факторов на эксплуатационные процессы автобусов необходимо отслеживать также исходя из результатов анализа уровней влияния, выстраивать стратегию технического обслуживания (ТО) и ремонта [6, 8].
Например, расход топлива при низкой температуре окружающего воздуха возрастает из-за увеличения времени прогрева двигателя и автобуса в целом (рис. 1), увеличения износа деталей двигателя, увеличения сопротивления трансмиссии и шин, повышения аэродинамического сопротивления и т.д.
Рис. 1. Расход топлива городских автобусов при низкой
температуре окружающего воздуха
Увеличение расхода топлива двигателем объясняется ухудшением рабочих процессов, вызванным пониженным тепловым режимом. Холодный воздух имеет повышенную плотность, поэтому возрастает масса всасываемого воздуха. Плотность холодного топлива также выше, но выше его вязкость и ниже испаряемость, поэтому в целом горючая смесь оказывается обедненной. Холодная обедненная смесь горит недостаточно интенсивно, топливо сгорает не до конца, увеличивается его расход. В дизельных двигателях из-за недостаточной температуры конца такта сжатия топливо воспламеняется с большим запаздыванием, что сопровождается повышенной скоростью нарастания давления и неполным сгоранием топлива [7].
Увеличение расхода топлива в зимнее время года обусловлено также длительным прогревом двигателя и его постоянной работой, в большинстве случаев, даже при остановках и стоянках, что также оказывает влияние на степень использования ресурса двигателя.
Негативное воздействие вышеперечисленных факторов сокращает ресурс, значительно влияет на определяющие надежность автобусов параметры, в частности на интенсивность и вероятность возникновения отказов.
Особую роль играет обеспечение безопасной эксплуатации в тех случаях, когда маршрут проложен через местность, отдаленную от населенных пунктов и станций технического обслуживания (СТО) автобусов. Отсутствие должного контроля процессов изменения технического состояния автобуса в таких случаях увеличивает риск возникновения отказа, соответственно повышается вероятность возникновения несчастных случаев [9].
Комплекс мероприятий, обеспечивающий безопасную эксплуатацию городских автобусов, должен включать в себя сбор и анализ ретроспективных данных об отказах, это позволит выявлять для конкретной марки и модели автобуса детали, лимитирующие надежность в зимнее время года и прогнозировать отказы, а также корректировать мероприятия по ТО и ремонту.
Кроме этого, перед выходом автобуса на линию, необходимо диагностировать его с целью определения остаточного ресурса узлов и агрегатов, а также выявления отклонений диагностируемых параметров от нормативных значений [10].
Наиболее эффективным методом контроля, позволяющим отслеживать процессы изменения технического состояния непосредственно на линии, является мониторинг городских автобусов в режиме онлайн (рис. 2) [2].
Рис. 2. Мониторинг городских автобусов в режиме онлайн [2]
В настоящее время существует возможность отслеживать множество процессов эксплуатации, таких как изменение скорости автобусов и крутящего момента двигателя, расход топлива, нагрузка на ось и т.д. Это позволяет удаленно диагностировать автобусы, контролировать манеру и стиль вождения, а также выявлять остаточный ресурс на момент времени контроля.
На рис. 3 показан пример нарушения водителем не только правил дорожного движения, но и техники безопасности. На фото зафиксирован проезд, ради экономии времени городского автобуса ПАЗ-3205 по тротуару (г. Оренбург) в феврале месяце 2018 г. В этом случае автобус мог совершить наезд на пешеходов или задеть световые опоры.
Рис. 3. Проезд городского автобуса ПАЗ-3205 по тротуару в г. Оренбург
Целевую функцию, описывающую безопасность и эффективность эксплуатации городских автобусов в зимнее время года, можно записать следующим образом (1):
, (1)
где Lост – остаточный ресурс городского автобуса, км; Lм – длина предстоящего маршрута, км.
Контролировать величину остаточного ресурса можно с помощью контроля линейного расхода топлива:
, (2)
где Up – предельное отклонение параметра; Lk – фактический пробег городского автобуса, км; u(t) – измеренное отклонение параметра; α – показатель степени функции изменения параметра (для расхода топлива α=0,9).
В результате мониторинга были получены выборочные данные по городскому автобусу ПАЗ-3205, эксплуатируемому в зимнее время года в г. Оренбург.
Определение остаточного ресурса этого автобуса выполнялось следующим образом.
Согласно статистике отчетов за 2018 г. максимальный расход топлива составил 43л / 100 км. Номинальный расход для этого автобуса составляет 36 л/100км. В течение рейса, с помощью онлайн мониторинга был зафиксирован расход 39,1 л/100км. Фактический пробег автобуса на момент контроля составил 2000 км.
Таким образом
Up = 43 – 36 = 7л / 100км; u(t) = 43 – 39,1 = 3,9л / 100км.
Отсюда, согласно (2)
Lост = 2000 * [(7/3,9)1/0,9-1] = 1800 км.
Таким образом, остаточный ресурс городского автобуса ПАЗ-3205 составил 1800 км.
Если этому автобусу предстоит рейс с расстоянием менее Lост = 1800 км, то автобус можно выпускать на линию.
Таким образом, можно сделать вывод о том, что повышение безопасности и эффективности эксплуатации городских автобусов, а также сокращение затрат на ТО и ремонт напрямую зависят от своевременности и качества контроля изменений технического состояния автобусов. В зимнее время года актуальность этих мероприятий повышается и обусловлена негативным влиянием низких температур не только на узлы и агрегаты автобуса, но и на здоровье людей. Экономическая целесообразность контроля состояния городских автобусов с помощью средств мониторинга обусловлена тем, что такая система позволяет вносить коррективы в стратегию ТО и ремонта, прогнозируя и выявляя отказы до их наступления. Описанная система технического контроля формирует предпосылки создания регламента замен деталей, лимитирующих надежность как для отечественных, так и для зарубежных марок автобусов, а также внедрения информационно-технической поддержки эксплуатации автобусов.
1. Gruzdov, G.N. Analiticheskie issledovaniya ekspluatacii avtotransportnyh sredstv / G.N. Gruzdov, M.V. Tekiev, I.G. Klimok. - M.: Rusayns, 2015. - 608 c.
2. Zimanov, L.L. Organizaciya gosudarstvennogo ucheta i kontrolya tehnicheskogo sostoyaniya avtotransportnyh sredstv: Uchebnik / L.L. Zimanov. - M.: Akademiya, 2014. - 336 c.
3. Korniychuk, G.A. Avtotransport na predpriyatii: Osobennosti organizacii i raboty s kadrami / G.A. Korniychuk. - M.: Dashkov i K, 2012. - 220 c.
4. Korshak, A.A. Zapravka avtotransportnyh sredstv goryuchimi i smazochnymi materialami : ucheb. Posobie / A.A. Korshak. - Rostov-na-Donu: Feniks, 2015. - 352 c.
5. Kruglik, V.M. Tehnologiya obsluzhivaniya i ekspluatacii avto-transporta : ucheb. posobie / V.M. Kruglik, N.G. Sychev. - M.: Infra-M, 2016. - 48 c.
6. Mayboroda, O.V. Osnovy upravleniya avtomobilem i bezopasnost' dvizheniya : ucheb. voditelya avtotransportnyh sredstv kategoriy S, D, E. - M.: IC Akademiya, Za rulem, 2011. - 256 c.
7. Moroz, S.M. Obespechenie bezopasnosti tehnicheskogo sostoyaniya avtotransportnyh sredstv v ekspluatacii : ucheb. posobie / S.M. Moroz. - M.: Academia, 2017. - 302 c.
8. Ryabchinskiy, A.I. Bezopasnost' avtotransportnyh sredstv: uchebnik / A.I. Ryabchinskiy. - M.: Academia, 2018. - 384 c.
9. Stukanov, V.A. Nadezhnost' i tehnicheskaya diagnostika avtotransportnyh sredstv: ucheb. posobie / V.A. Stukanov, A.L. Boyarshinov. - M.: Forum, 2015. - 96 c.
10. Hmel'nickiy, A.D. Problemy funkcionirovaniya avtotransportnogo biznesa: evolyuciya preobrazovaniy i strategicheskie orientiry razvitiya: monografiya / A.D. Hmel'nickiy. - M.: Rior, 2018. - 543 c.
