автореферат диссертации по транспорту, 05.22.19, диссертация на тему:Обоснование мероприятий по реконструкции морских причальных комплексов



СЛЕПАНЯН Тигран Арупонович

На правах рукописи

ОБОСНОВАНИЕ МЕРОПРИЯТИЙ ПО РЕКОНСТРУКЦИИ МОРСКИХ ПРИЧАЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ

Специальность 05.22.19 «Эксплуатация водного транспорта. Судовождение»

2 7 ОКТ 2011

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2011

4858544

Работа выполнена в Московской государственной академии водного транспорта

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Козин Борис Сергеевич Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Бик Юрий Игоревич кандидат технических наук Рыбин Алексей Николаевич

Ведущая организация: ОАО «Гипроречтранс»

Защита состоится « 28 » ноября 2011 г. в 15 ч. на заседании диссертационного совета Д 223.006.01 при Московской государственной академии водного транспорта по адресу: 117105, г. Москва, Новоданиловская наб., д^ корп. 1, аудитория 336.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ МГАВТ и на сайте геГега1_уак@топ. gov.ru

Автореферат разослан « »«^5^2011 г.

кандидат технических наук, доцент

Учёный секретарь диссертационного с

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Значительная часть морских и речных портов на территории России построена или реконструирована в 60-80-е годы прошлого столетия. Следовательно, по состоянию на 2010 год значительная доля причалов при нормативном сроке службы 50 лет в среднем достигнет продолжительности эксплуатации 40 и более лет. Произошло старение основных фондов, остаточный ресурс таких причальных комплексов (ПК) либо полностью исчерпан, либо имеет минимальный запас в 5-10 лет.

В связи с этим, в настоящее время и в ближайшие годы потребуется решение вопросов ремонта или реконструкции большого числа причалов в портах на всех морских бассейнах страны.

Выполнить такой объем строительных работ одновременно ни технически, ни экономически невозможно, да и нецелесообразно, поскольку физическое состояние и роль портов в экономике страны или региона отличаются друг от друга. Очевидно, необходимо выполнить классификацию портов с целью предварительного отбора перегрузочных комплексов, и в первую очередь причалов, рекомендуемых для реконструкции, модернизации или полной замены.

Основными показателями в методике предварительного отбора ПК, рекомендуемых для реконструкции, принимаются остаточный ресурс причала и среднесрочный прогноз грузооборота порта.

В качестве критерия наиболее выгодного варианта реконструкции предварительно отобранного причального сооружения применяется метод сравнения суммарных затрат на реконструкцию с многоэтапными капитальными вложениями.

Таким образом, диссертационная работа посвящена актуальной эксплуатационной проблеме реконструкции портовых причальных комплексов.

Цель работы - разработать методику исследования факторов, определяющих дальнейшее развитие причального фронта в порту.

Задачи исследований'.

1. Разработать основные положения методики расчета остаточного ресурса причалов.

2. Выполнить статистический анализ продолжительности эксплуатации и скорости физического износа причалов в основных портах Арктического, Балтийского, Тихоокеанского и Черноморского морских бассейнов и на их основе определить остаточный ресурс.

3. Выполнить статистический анализ грузооборота портов Арктического, Балтийского, Тихоокеанского и Черноморского морских бассейнов и на их основе определить тенденции динамики и среднесрочный прогноз грузооборота.

4. Разработать пример расчета сравнения вариантов реконструкции морского порта с многоэтапными капитальными вложепиями для условий роста грузооборота

Объект исследования - морские порты и причалы.

Предмет исследования - Скорость физического износа и остаточный ресурс причальных сооружений, тенденции и среднесрочный прогноз грузооборота порта, сравнение вариантов реконструкции морского порта.

Методы исследований. Статистический анализ существующих материалов обследований и паспортов причалов портовых перегрузочных комплексов.

Для определения остаточного ресурса причала по сроку физического износа разработана методика, учитывающая основные положения РД 31.3.3-97 "Руководство по техническому контролю гидротехнических сооружений морского транспорта".

Статистический анализ динамики и среднесрочного прогноза грузооборота порта выполнен на базе данных Единой Государственной системы информации об обстановке в мировом океане - ЕСИМО за 2003-2009 годы.

Сравнение вариантов реконструкции морского порта с многоэтапными капитальными вложениями для условий роста грузооборота выполнено на примере одного из морских портов России. Для расчетов на ЭВМ разработана программа на базе Майсас! 14.

Научная новизна. Впервые поставлена задача разработки методики предварительного отбора морских портов и причальных комплексов, рекомендуемых для реконструкции. Для этого разработаны основы методики определения остаточного ресурса причалов и рассчитаны среднесрочные прогнозы грузооборота портов.

Теоретическая значимость

• Результаты статистических исследований остаточного ресурса причалов портовых перегрузочных комплексов;

• статистический анализ динамики и среднесрочного прогноза грузооборота порта;

• сравнения вариантов реконструкции морского порта с многоэтапными капитальными вложениями для условий роста грузооборота

Практическая ценность.

Основные положения и результаты выполненной работы позволяют определить предварительные рекомендации по выбору перегрузочных комплексов для реконструкции.

Разработанная в диссертации методика расчета остаточного ресурса применена при проектировании реконструкции причальных комплексов в порту Петропавловск-Камчатский.

Достоверность полученных результатов обеспечена за счет:

• статистического анализа паспортных данных коррозионного износа причалов портовых перегрузочных комплексов;

• статистического анализа значений грузооборота портов;

• расчетов реальных проектов перегрузочных комплексов (в том числе в порту Петропавловск-Камчатский);

• применения разработанной программы для расчета вариантов реконструкции на ЭВМ.

Научные положения, выносимые на защиту.

• Основы методики определения остаточного ресурса причалов перегрузочных комплексов.

• Статистический аначиз продолжительности эксплуатации и скорости физического износа причалов перегрузочных комплексов.

• Статистический анаше грузооборота порта для определения среднесрочного прогноза.

• Сравнение вариантов реконструкции морского порта.

• Личный вклад автора в получении научных результатов.

Автором лично разработаны все разделы диссертации.

Апробация работы.

Доклады по теме диссертации сделаны на конференциях профессорско-преподавательского состава МГАВТ в 2009 - 2011 годах. На международную конференцию, проходившую в Новосибирской академии водного транспорта в 2011 году, был представлен доклад «Исследования остаточного ресурса портовых перегрузочных комплексов».

Публикации основных положений работы.

Основные положения диссертации опубликованы в журнале «Речной транспорт XXI век» (№ 2, 2011 г.), входящий в перечень ВАК.

Реализация результатов исследований.

На основе проведенных исследований разработаны проектные материалы для реконструкции порта Петропавловск-Камчатский. Материалы исследований могут быть использованы для разработки информационной базы морских портов, а также - в учебном процессе для подготовки специалистов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4-х разделов, заключения по диссертации, списка использованных источников из 39 наименований, в том числе 2 зарубежных и 5 приложений. Работа изложена на 148 страницах машинописного текста, содержит 49 рисунков, 27 таблиц и 31 страницу приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы задачи и цель исследований, изложены новизна и практическая значимость полученных результатов, сформулированы положения, выносимые на защиту.

В первом разделе изложепы результаты обобщения и анализа информации по вопросам сроков эксплуатации, физического износа причалов портовых перегрузочных комплексов и выбора выгодного решения при сравнении вариантов реконструкции.

Исследованиями установлено, что основной причиной физического износа причалов перегрузочных комплексов является коррозионный износ. Изучением проблем коррозионного износа причальных сооружений в разное время занимались: Горюнов Б.Ф., Златоверховников Л.Ф., Смирнов H.A., Курочкин С.Н., Мартыненко Ф.А., Амбарян O.A., Костюков В.Д., Бик Ю.И., Корчагин Е.А., Беляев Н.Д., Колгушкин A.B., Лигвиненко Г.И., Цыкало В.А., Костин И.В., Сахненко М.А. и др.

В 1994 г. Минтрансом РФ введена новая система технического контроля, в соответствии с которой гидротехнические сооружения подлежат освидетельствованию и паспортизации (руководители д.т.н. Литвиненко Г.И. к.т.н. Цыкало В.А., кт.н. В.Л. Меншиков).

Усиление и реконструкция морских портов в процессе эксплуатации обычно связаны со значительными затратами, вызываемыми необходимостью их капитального переоборудования. На морском транспорте за последние 20 лет возникла и продолжает остро стоять задача реконструкции и этапного развития портов.

Поиски разрешения задачи этапного развития транспортных объектов еще в советское время разрабатывались учеными на железнодорожном транспорте, где особенно плодотворно велись исследования Черномордиком Г.И., Козиным Б.С., в работах которых предложены методы оценки экономичности вариантов с растущими эксплуатационными расходами и этапными капитальными вложениями.

В 1969 г. на тему экономичности проектных решений при строительстве и реконструкции морских портов была написана работа Баева С.М. и Обухова С.А.. Суммарные этапные затраты составляют

+ ...+

| К, ^ 5.

где Ет - суммаршю затраты по вариантам;

б„ - нормативный коэффициент эффективности;

- величины капитальных вложений в моменты времени 0,1,

2... годы;

Еч>Е,1,..Еи - эксплуатационные расходы за г2.../„годы;

и - момент окончания периода, за который суммируются затраты.

Сущность предложенных способов следующая. Самым очевидным способом выбора выгодного решения при сравнении вариантов строительства или реконструкции является прямое сопоставление общей суммы затрат по каждому из вариантов, произведенных как при создании какого-либо сооружения, так и в процессе его эксплуатации за весь срок существования.

Второй раздел посвящен разработке основ методики определения остаточного ресурса и статистическому анализу физического износа причалов перегрузочных комплексов в основных морских портах Арктического, Балтийского, Тихоокеанского и Черноморского морских бассейнов. Для этого за основу принято "Руководство по техническому контролю гидротехнических сооружений морского транспорта"(РД 31.3.3-97). В качестве допускаемой принимается «значительная категория дефекта», которая соответствует среднему значению «коэффициента сохранности» сооружения, равному 0.6 и допускаемому значению «показателя физического износа» [Ф]=0,4 (40%).

Исследования надежности морских причалов, выполненные Костюковым В. Д., Костиным И.В., Сахненко М.А., Фам Ван Чунгом показали, что допускаемая надежность конструкции, равная Р = 0.95, приблизительно соответствует диапазону физического износа конструкции, равному Ф = 30%-40%.

Продолжительность эксплуатации и физический износ причалов перегрузочных комплексов определяется по паспортам. По значениям физического из-

носа Ф, и продолжительности эксплуатации I, определяется средняя скорость коррозионного износа за весь срок эксплуатации сооружения

V, =-

Ф,

(2)

Остаточный ресурс причального комплекса составляет

Г =М-, V,

(3)

На примере портов Арктического, Балтийского, Тихоокеанского и Черноморского морских бассейнов в диссертации выполнены расчеты остаточного ресурса причалов по состоянию на 2010 год. На рис. 1, 2, 3 в качестве примеров представлены соотношения нормативных сроков службы, времени эксплуатации и значений остаточного ресурса причалов в портах Мурманск, Петропавловск-Камчатский и Таганрог.

Нормативный хрок служб! Период эксплуатации Остаточный ресурс

□ в

№№ причалов

Рис. 1. Остаточный ресурс причалов в порту Мурманск

Рис. 2. Остаточный ресурс причалов в порту Петропавловск-Камчатский

Рис. 3. Остаточный ресурс причалов в порту Таганрог

I

По данным расчетов для проекта реконструкции порта Петропавловск-Камчатский выбраны причалы №№ 9, 10, 11, 12, у которых по состоянию на 2010 год практически исчерпан остаточный ресурс.

В третьем разделе по данным ЕСИМО за 2003-2009 годы с помощью программы Origin 8.1 построены графики и выполнены расчеты тенденций и среднесрочного прогноза грузооборота морских портов в Арктическом, Балтийском, Тихоокеанском и Черноморском морских бассейнах. В качестве примера представлена динамика грузооборота в порту Мурманск (рис. 4).

Рис. 4. Динамика грузооборота в порту Мурманск. Рассмотрены 4 варианта расчета динамики грузооборота с помощью интерполяционных полиномов: 1, 2, 3, и 4 порядка;

Порядок полинома Интерполяционная функция тренда грузооборота R1

1 Q' =-4.12969е6 +7) »2071.39286 0,4605

2 Q" =-6.09794е8 + 7^ * 605925.1552 -7)2150.5119 0,3387

3 Q" =-5.34306^12 + 7;. *7.99032е9-7]г *3.98306е6 + Т,' »7661.83 0,9852

4 0"" = 8.3203г14-7| *1.66175е12 + Г,2 *1.24458е9-Г/ »414279.94703 + 0,9945

+ Т* * 51.71258

Для определения тенденции динамики грузооборота приняты интерполяционные функции в виде полиномов первого (1) и второго (2) порядка (.Я2=0.4605; Я2=0.3387). Варианты интерполяционных функций третьего (3) и четвертого (4) порядка не могут быть использованы, поскольку они практически повторяют график грузооборота (Я2=0.9852) и не определяют более общие (осредненные) тенденции в этом процессе.

Среднесрочный прогноз на 3-10 лет определяется по интерполяционным функциям первого и второго порядка. Строятся графики грузооборота с доверительным интервалом при вероятности 0.95 и с экстраполяцией на десятилетний период (рис. 5, 6).

Рис. 5. Среднесрочный прогноз грузооборота в порту Мурманск на 2019 год (интерполяционная функция первого порядка)

Рис. 6. Среднесрочный прогноз грузооборота в порту Мурманск на 2019 год

(интерполяционная функция второго порядка) 11

I

Поскольку разница прогнозируемого грузооборота для интерполяционных функций первого и второго порядка может быть значительной, для более точного обоснования варианта реконструкции может потребоваться разработка технико-экономического обоснования.

Таким образом, для принятия решения о необходимости реконструкции или модернизации портовых перегрузочных комплексов, наряду с показателем остаточного ресурса, не менее важное значение имеет показатель динамики грузооборота - тренд и среднесрочный (5-10 лет) прогноз грузооборота порта или перегрузочного комплекса.

По указанным показателям составляется предварительный приоритетный список портов и перегрузочных комплексов, рекомендуемых для реконструкции, модернизации или полной замены. Кроме того, такой анализ дает возможность получить предварительную оценку объемов работ, а также - сроков реконструкции или капитального ремонта ПК.

В четвертом разделе приведен пример сравнения вариантов реконструкции морского порта с многоэтапными капитальными вложениями.

В рассматриваемом порту действующая технология обработки морских судов на рейде включает в себя операции, показанные на рис. рис. 7. Рейдовая перегрузка угля с плашкоутов на грузовые суда является не только затратной и экономически убыточной технологией, но, что еще более важно, - опасной с позиции безопасности мореплавания. Поэтому рассматривается два варианта реконструкции: 1 - замена плашкоутов на конвейерные линии с загрузкой судов углепогрузочными машинами; 2- реконструкция внутренней гавани и грузовых причалов порта.

Первый вариант реконструкции состоит из двух этапов.

I этап. Уголь со склада порта портальным краном подается в бункер, откуда поступает на конвейерную линию (рис.8). По конвейеру уголь поступает к судопогрузочной машине. Судно загружается на открытом рейде.

II этап. Предполагается организация подачи угля второй линией конвейеров непосредственно от склада обогатительной фабрики (рис. 8)

!

I

I

I I I

Рис. 7. Существующая рейдовая технология перегрузки угля по схеме: склад - портальный кран - плашкоут- судно на внешнем рейде

Рис. 8. Первый вариант реконструкции угольного терминала. 1этап: склад порта- загрузочное устройство конвейера—конвейерная линия - судо-погрузчик - судно; 2 этап: склад обогатительной фабрики - загрузочное устройство конвейера—конвейерная линия - судопогрузчик - судно.

Второй вариант реконструкции морского порта

Реконструкции подлежит (Рис.9) набережная, разрушенная часть мола, внутренняя акватория порта и подходной канал. Внутренняя акватория порта должна быть углублена до отметки -5.0м для возможности захода судов река-море типа «Волга» и «Сибирский». Перед набережной возводится оторочка из металлического шпунта с глубиной у причала 5м. Для входа в порт расчетных типов судов необходимо строительство подходного канала протяженностью 0.5 км.

Реконструкция производится в 2 этапа.

I этап. Ремонт мола, строительство оторочки длиной 150 м, дноуглубление 2/3 площади внутренней акватории до расчетной отметки.

II этап. Строительство второй оторочки длиной 50 м, дноуглубление 1/3 площади внутренней акватории до расчетной отметки.

По первому варианту капитальные вложения по отдельным годам их осуществления, составляют:

• в первом году Ко = 24.715+1,709=26.424 млн. руб.,

• на пятом году Л>40.093+1,709=41.802 млн. руб.

Эксплуатационные расходы по первому этапу. Продолжительность первого этапа 5 лет. Эксплуатационные расходы, пропорциональные объему работы, для нулевого года эксплуатации определены в 5.65 млн. руб., расходы по содержанию и амортизации ПК -8.352 млн. руб.

Эксплуатационные расходы по второму этапу. Продолжительность второго этапа 5 лет. Пятый год эксплуатации, как год новых дополнительных капитальных вложений, является нулевым годом, по отношению ко второму этапу. Эксплуатационные расходы, пропорциональные объему работы, для нулевого года эксплуатации определены в 15.59 млн. руб., расходы по содержанию и амортизации ПК 19,01 млн. руб.

По второму варианту капитальные вложения по отдельным годам их осуществления, составляют:

• в первом году Ко = 83,995 млн. руб.,

• на пятом году К5=19,563млн. руб.

Эксплуатационные расходы по первому этапу. Продолжительность первого этапа 5 лет. Эксплуатационные расходы, пропорциональные объему работы, для нулевого года эксплуатации определены в 3,25 млн. руб., расходы по содержанию и амортизации ПК -15 млн. руб.

Эксплуатационные расходы по второму этапу. Продолжительность второго этапа 5 лет. Пятый год эксплуатации, как год новых дополнительных капитальных вложений, является нулевым годом, по отношению ко второму этапу. Эксплуатационные расходы, пропорциональные объему работы, для нулевого года эксплуатации определены в 10,0 млн. руб., расходы по содержанию и амортизации ПК 16 млн. руб.

Выполняется сравнение вариантов реконструкции порта путем прямого сопоставления общей суммы затрат по каждому из вариантов (формула 1).

Минимум общей суммы затрат является достаточным для оценки выгодности варианта.

Для автоматизации расчетов затрат по формуле (1) в работе составлена специальная программа, выполненная в среде МаЛсас! 14.

Расчеты по данным первого варианта реконструкции

loman

Е1пост:=8.35: Е1перем := 5.6.' &=0.1:

5 1 5 t

Еобщ := ЕI пост 7 -+ Е1перем-У^ -= 86.617

1 = 1(1 + 8)' , = 1(1 + 5)'

IIэ man

Е2пост:= 19.01 Е2перем := 15.5! t := 5

Е2общ:=

1

Е2пост ^ --— + Е2перем- ^ --—

, = 1 (1 + 5)' , = i (1 + 5)'

= 127.362

(1 + 5)

В целом суммарные затраты по 1и II этапам: 26.42' К5:= 41.80:

КО + Еобщ + К5--+ Е2обш = 264.122

(1 + 5)'

Расчеты по данным второго варианта реконструкции

Iэтап

Е1пост:= 15 ElnepeM := 3.2Í S»;=0-i:

5 f 5

Еобщ := El пост- ^Г -+ Е1перем-^ -= 86.577

, = 1(1 + 5)' t = 1 С + 5)'

II з m а п

Е2общ := -

1

Е2пост:= 1€ Е2перем:=1С t := 5 5 5 ( Е2пост ^ -+ Е2перем- ^ -

t = i (1 + 5)' ( = i (1 + 5)'

= 89.48

(1 + 6)

В целом суммарные затраты по 1и IIэтапам:

К0+ Еобщ + К5--

73.99: К5:= 19.51 ^=5

1

■ + Е2общ= 261.151

(1 + 5)

Как следует из расчетов, суммарные затраты по первому варианту реконструкции составляют 264,122 млн. руб., по второму - 261.151 млн. руб., что яв-

16

ляется предварительным формальным основанием для выбора второго варианта реконструкции порта.

Второй вариант, хотя и требует больших единовременных капитальных вложений, позволяет значительно снизить эксплуатационные расходы в последующие годы особенно воП этапе, т. е. в 2014—2019 г.г.

Кроме того, второй вариант предусматривает реконструкцию внутренней гавани порта, что важно как для обеспечения безопасной стоянки судов, так и для обеспечения безопасности проведения грузовых операций у причала.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации поставлена и решена важная научно-техническая проблема классификации портов с целью предварительного отбора причалов, рекомендуемых для реконструкции. В ходе ее решения автором получены следующие результаты, отличающиеся научной новизной и практической значимостью:

1. Прежде всего, это касается постановки задачи проведения исследований. На основе анализа развития и состояния морских портов в СССР в прошлом столетии, а также - в последние 20 лет в России определено, что по состоянию на 2010 год значительная доля причалов может достичь продолжительности эксплуатации 30-40 и более лет при нормативном сроке службы 50 лет. Произошло старение основных фондов, остаточный ресурс таких ПК либо полностью исчерпан, либо имеет минимальный запас в 5-10 лет [2]. Поскольку усиление и реконструкция большого числа ПК в морских портах связана со зш-чигельными затратами, разработана методика предварительного отбора причалов, рекомендуемых для первоочередной реконструкции, модернизации или полной замены.

2. Основными показателями в методике предварительного отбора ПК, рекомендуемых для реконструкции, являются факторы, учитывающие время: остаточный ресурс ПК, среднесрочный прогноз грузооборота на основе ретроспективных данных и минимум суммарных затрат на реконструкцию с многоэтапными капитальными вложениями.

3. Разработаны основные положения методики расчета остаточного ресурса портовых причальных комплексов. По данным паспортов причалов и Реестра морских гидротехнических сооружений рассчитаны их значения в крупных портах Арктического, Балтийского, Тихоокеанского и Черноморского морских бассейнов.

Группировка причалов по остаточному ресурсу позволяет своевременно учитывать и планировать необходимые инвестиции для проведения ремонта или реконструкции портсвых мощностей и более точно прогнозировать эксплуатационную деятельность порта с учетом надежности эксплуатируемых ПК.

4. На основании данных «Единой государственной системы информации об обстановке в мировом океане - ЕСИМО» с помощью программы Origin 8.1 построены графики и получены интерполяционные зависимости грузооборотов портов в пределах 2003-2009 годов и определены соответствующие тренды.

5. Для расчета среднесрочного прогноза (5-10 лет) грузооборота порта принимаются интерполяционные формулы в виде полиномов первого и второго порядка. Поскольку разница прогнозируемого грузооборота для интерполяционных функций первого и второго порядка может быть существенной, для более точного обоснования варианта реконструкции или строительства нового ПК разрабатывается технико-экономическое обоснование.

6. Сравнение вариантов реконструкции морского порта с многоэтапными капитальными вложениями для условий роста грузооборота выполнено на примере одного из морских, портов России. Для автоматизации расчетов затрат в работе составлена специальная программа.

7. Разработанная в диссертации методика расчета остаточного ресурса применена при проектировании реконструкции причалов в порту Петропавловск-Камчатский.

8. В целом полученные результаты указывают на необходимость в текущие 10 - 15 лет вложить значительные инвестиции в реконструкцию и капитальный ремонт портовых перегрузочных комплексов, остаточный ресурс которых может быть исчерпан.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Козин Б.С., Степанян Т.А. Исследования факторов, определяющих эффективность дальнейшего развития портовых персфузочных комплексов / Речной транспорт (XXI век). -2011. -№2. - С. 71-74

2. Отчет о научно-исследовательской работе «Оптимизация затрат на строительство и эксплуатацию портовых перегрузочных комплексов»/ Козин B.C., Степанян Т.А. М.: МГАВТ. 2011

3. Степанян Т.А. Исследования остаточного ресурса портовых перегрузочных комплексов (ПК). Материалы международной юбилейной научно-технической конференции «Обновление флота - актуальная проблема водного транспорта на современном этапе. Часть 1». Новосибирск, НГАВТ, 2011

4. Козин Б.С., Степанян Т.А. Необходимость разработки новых подходов к оптимизации инвестиций в развитие портовых терминалов./ Материалы XXX научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и асшфангов.-М.:МГАВТ, Альтаир, 2009.

СТЕПАНЯН ТИГРАН АРУТЮНОВИЧ

ОБОСНОВАНИЕ МЕРОПРИЯТИЙ ПО РЕКОНСТРУКЦИИ МОРСКИХ ПРИЧАЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать « ^¿г» 0? 2011г. Формат 60x90/16 Объем

Заказ тираж экз.

Издательство «Альтаир» Московская государственная академия водного транспорта 117105, г. Москва, Новоданиловская набережная, д.2, корп. 1

Определения, обозначения и сокращения

Введение

1 Обзор существующих работ по теме диссертации

1.1 Сроки службы морских причальных комплексов

ПК). Физический и моральный износ

1.2 Выбор вариантов реконструкция причальных комплексов

Выводы по разделу

2 Исследование остаточного ресурса портовых причальных комплексов

2.1 Предпосылки для разработки методики расчета остаточного ресурса ПК

2.2 Основные положения методики расчета остаточного ресурса причальных комплексов

2.3 Остаточный ресурс ПК в основных портах Арьсгического морского бассейна

2.4 Остаточный ресурс ПК в основных портах Балтийского морского бассейна

2.5 Остаточный ресурс ПК в основных портах Тихоокеанского морского бассейна

2.6 Остаточный ресурс ПК в основных портах Черноморского морского бассейна

Выводы по разделу

3 Тренд и среднесрочный прогноз грузооборота порта

3.1 Тренды грузооборота порта

3.2. Среднесрочный прогноз грузооборота портов

Выводы по разделу

4. Пример сравнения вариантов реконструкции морского порта с многоэтапными капитальными вложениями

4.1 Действующая технология обработки морских судов

4.2 Первый вариант реконструкции морского порта

4.3 Второй вариант реконструкции морского порта

Программа расчета суммарных затрат на ЭВМ

Выводы по разделу

Актуальность темы. После распада СССР из 74 морских портов на территории России осталось 44. Преобладающая часть этих портов построена или реконструирована в 70-80-е годы прошлого столетия. Следовательно, по состоянию на 2010 год значительная доля причальных комплексов может достичь продолжительности эксплуатации 30-40 и более лет при нормативном сроке службы 50 лет [1].

Произошло старение основных фондов, остаточный ресурс таких причальных комплексов (ПК) либо полностью исчерпан, либо имеет минимальный запас в 5-10 лет.

В связи с этим, в настоящее время и в ближайшие годы потребуется решение вопросов о ремонте или реконструкции, а также - о целесообразности строительства дополнительных новых причалов, установки более мощных перегрузочных механизмов в условиях роста грузооборота [2,13,36].

Поскольку усиление и реконструкция большого числа ПК в морских портах связана со значительными затратами, необходимо разработать методику предварительного отбора перегрузочных комплексов, рекомендуемых для реконструкции, модернизации или полной замены.

На стадии технико-экономического обоснования и дополнительного углубленного изучения грузопотоков результаты предварительных исследований могут уточняться и корректироваться.

Основными показателями в методике предварительного отбора ПК, рекомендуемых для реконструкции, являются в основном факторы, учитывающие время: остаточный ресурс ПК, тренд и среднесрочный прогноз грузооборота и минимум суммарных затрат на реконструкцию.

Таким образом, диссертационная работа посвящена важной проблеме учета фактора времени в проектах эксплуатации и реконструкции портовых причальных комплексов.

Цель исследований - разработать методику исследования факторов, определяющих дальнейшее развитие портовых причальных комплексов с учетом роста грузооборота.

Задачи исследований:

• Разработать методику определения остаточного ресурса портовых причальных комплексов.

• Выполнить статистический анализ продолжительности эксплуатации и скорости физического износа причалов.

• Выполнить статистический анализ тренда и среднесрочного прогноза грузооборота порта.

• Разработать пример сравнения вариантов реконструкции морского порта с многоэтапными капитальными вложениями для условий роста грузооборота.

Объект исследования - причальные комплексы в морских портах.

Предмет исследования - Скорость физического износа и остаточный ресурс ПК, тренд и среднесрочный прогноз грузооборота порта, сравнения вариантов реконструкции морского порта с многоэтапными капитальными вложениями для условий роста грузооборота.

Методы исследований. Статистический анализ существующих материалов обследований и паспортов морских причалов [12,24].

Для определения остаточного ресурса причального комплекса по сроку физического износа разработана методика, учитывающая основные положения РД 31.3.3-97 "Руководство по техническому контролю гидротехнических сооружений морского транспорта" [3].

Для случая реконструкции существующего порта в связи с ростом грузооборота принимается метод оценки варианта по величине суммарных затрат за расчетный период [2,4,17,].

Статистический анализ тренда и среднесрочного прогноза грузооборота порта выполнен на базе данных ЕСИМО за 2003-2009 годы [5,24].

Сравнение вариантов реконструкции морского порта с многоэтапными капитальными вложениями для условий роста грузооборота выполнено на примере одного из морских портов России. Для выполнения расчетов на ЭВМ разработана программа на базе МаШсаё 14.

Научная новизна.

Впервые поставлена задача разработки методики предварительного отбора причальных комплексов, рекомендуемых для реконструкции. Для этого впервые разработана методика определения остаточного ресурса причалов портовых перегрузочных комплексов, получены тренды и среднесрочные прогнозы грузооборота портов.

Впервые разработана программа на база МаШсас! 14 для автоматизации сравнительных расчетов вариантов реконструкции ПК.

Теоретическая значимость

• Результаты статистических исследований остаточного ресурса портовых перегрузочных комплексов;

• статистический анализ тренда и среднесрочного прогноза грузооборота порта;

• сравнения вариантов реконструкции морского причального комплекса с многоэтапными капитальными вложениями для условий роста грузооборота с применением разработанной программы на база МаШсас! 14.

Практическая ценность.

Основные положения и результаты выполненной работы позволяют рассчитать предварительные рекомендации по выбору причальных комплексов для реконструкции.

Основными показателями в методике предварительного отбора ПК, рекомендуемых для реконструкции, являются в основном факторы, учитывающие время: остаточный ресурс ПК, тренд и среднесрочный прогноз грузооборота и минимум суммарных затрат на реконструкцию.

Достоверность полученных результатов обеспечена за счет:

• статистического анализа результатов обследований портов и коррозионного износа портовых перегрузочных комплексов;

• статистического анализа значений грузооборота портов;

• расчетов реальных проектов перегрузочных комплексов (в том числе в порту Петропавловск-Камчатский);

• применения разработанной программы на база МаШсас! 14.

Научные положения, выносимые на защиту.

• методика определения остаточного ресурса портовых причальных комплексов;

• статистический анализ продолжительности эксплуатации и скорости физического износа причальных комплексов;

• статистический анализ значений грузооборота для определения тренда и среднесрочного прогноза грузооборота порта;

• поверочные расчеты реальных проектов перегрузочных комплексов в порту Петропавловск-Камчатский;

Личный вклад автора в получении научных результатов.

Автором лично разработаны все разделы диссертации.

Апробация работы.

Доклады по теме диссертации сделаны на конференциях профессорско-преподавательского состава МГАВТ в 2009 - 2011 годах. Кроме того, на международную конференцию, проходившую в Новосибирской академии водного транспорта в 2011 году, был представлен доклад «Исследования остаточного ресурса портовых перегрузочных комплексов» [37].

Публикация основных положений работы.

Основные положения диссертации опубликованы в журнале «Речной транспорт XXI век» (№ 2, 2011 г.), входящий в перечень ВАК.

Реализация результатов исследований. ю

На основе проведенных исследований разработаны проектные материалы для реконструкции порта Петропавловск-Камчатский. Материалы исследований могут быть использованы в учебном процессе для подготовки специалистов водного транспорта.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4-х разделов, заключения по диссертации, списка использованных источников из 38 наименований и 6 приложений. Работа изложена на 148 страницах машинописного текста, содержит 50 рисунков и 44 таблицы.

Выводы по разделу 4

1. При сравнении двух возможных вариантов реконструкции порта основным критерием оптимальности взаимовыгодного варианта является минимум суммарных затрат по каждому из вариантов:

1-й вариант 264,122 млн. руб.,

2-й вариант - 261,151 млн руб.

2. Поскольку разница суммарных затрат не является значительной, дополнительно во внимание принимается два главных показателя:

1. по второму варианту на втором этапе по сравнению с первым вариантом на втором этапе снижаются эксплуатационные расходы;

2. реконструированный внутренний навигационный рейд и перегрузочные комплексы предоставляют возможность обрабатывать расчетные суда без больших потерь по метеорологическим причинам.

3. Программа расчета суммарных затрат на ЭВМ обеспечивает быстрое и надежное выполнение расчетов.

Заключение

В диссертации поставлена и решена важная научно-техническая проблема учета фактора времени в проектах эксплуатации и реконструкции портовых причальных комплексов. В ходе ее решения автором получены следующие результаты, отличающиеся научной новизной и практической значимостью:

1. Прежде всего, это касается постановки задачи проведения исследований. На основе анализа развития и состояния морских портов в СССР в прошлом столетии, а также - в последние 20 лет в России определено что по состоянию на 2010 год значительная доля причальных комплексов может достичь продолжительности эксплуатации 30-40 и более лет при нормативном сроке службы 50 лет. Произошло старение основных фондов, остаточный ресурс таких ПК либо полностью исчерпан, либо имеет минимальный запас в 5-10 лет [2]. Поскольку усиление и реконструкция большого числа ПК в морских портах связана со значительными затратами, разработана методика предварительного отбора перегрузочных комплексов, рекомендуемых для первоочередной реконструкции, модернизации или полной замены.

2. Основными показателями в методике предварительного отбора ПК, рекомендуемых для реконструкции, являются факторы, учитывающие время: остаточный ресурс ПК, тренд и среднесрочный прогноз грузооборота на основе ретроспективных данных и минимум суммарных затрат на реконструкцию с многоэтапными капитальными вложениями. Поставленные в диссертации задачи исследования решены полностью [2].

3. Разработаны основные положения методики расчета остаточного ресурса портовых причальных комплексов. По данным паспортов причалов и Реестра морских гидротехнических сооружений рассчитаны их значения в крупных портах Арктического, Балтийского, Тихоокеанского и Черноморского морских бассейнов.

Группировка причалов по остаточному ресурсу позволяет своевременно учитывать и планировать необходимые инвестиции для проведения ремонта или реконструкции портовых мощностей и более точно прогнозировать эксплуатационную деятельность порта с учетом надежности эксплуатируемых ПК.

4. На основании данных «Единой государственной системы информации об обстановке в мировом океане - ЕСИМО» с помощью программы Origin 8.1 построены графики и получены интерполяционные зависимости грузооборотов портов в пределах 2003-2009 годов и посчитаны соответствующие тренды.

5. Для расчета тренда и среднесрочного прогноза (5-10 лет) грузооборота порта принимаются интерполяционные формулы в виде полиномов первого и второго порядка. Поскольку разница прогнозируемого грузооборота для интерполяционных функций первого и второго порядка может быть значительной, для более точного обоснования варианта реконструкции или строительства нового ПК разрабатывается’ технико-экономическое обоснование.

6. Сравнение вариантов реконструкции морского порта с многоэтапными капитальными вложениями для условий роста грузооборота выполнено на примере одного из морских портов России. Для автоматизации расчетов затрат в работе составлена специальная программа. Программа выполнена в среде Mathcad 14 - системы компьютерной алгебры из класса систем автоматизированного проектирования, ориентированной на подготовку интерактивных документов с вычислениями и визуальным сопровождением.

7. Разработанная в диссертации методика расчета остаточного ресурса применена при проектировании реконструкции перегрузочных комплексов в порту Петропавловск-Камчатский.

8. В целом полученные результаты указывают на необходимость в текущие 10-15 лет вложить значительные инвестиции в реконструкцию и капитальный ремонт портовых перегрузочных комплексов, остаточный ресурс которых может быть исчерпан.

1. СНиП 33-01-2003 «Гидротехнические сооружения. Основные положения»

2. Козин Б.С., Степанян Т.А. Исследования факторов, определяющих эффективность дальнейшего развития портовых перегрузочных комплексов / Речной транспорт (XXI век). -2011. -№2. С. 71-74

3. РД 31.3.3-97 "Руководство по техническому контролю гидротехнических сооружений морского транспорта"

4. Баев С.М., Обухов С.А. Методы оценки эффективности экономических решений на морском транспорте. М.: Транспорт, 1969

5. ЦНИИМФ, Единая Государственной система информации об обстановке в мировом океане — ЕСИМО. http://www.morinfocenter.ru

6. Экономический справочник работника морского транспорта/ Под ред. В.П. Грузинова. М.: Транспорт. 1984

7. РД 31.35.04—71 «Справочник укрупненных показателей стоимости капитального ремонта портовых зданий и сооружений»

8. Костюков В.Д. Надежность морских причалов и их реконструкция. М.: Транспорт. 1987

9. Техническая эксплуатация портовых сооружений/ Под редакцией Б.Ф.Горюнова. М: Транспорт. 1974

10. Альхименко А.И., Беляев Н.Д., Фомин Ю.Н. Безопасность морских гидротехнических сооружений. Учебное пособие. СПб.: Лань. 2003

11. Колгушкин A.B., Беляев Н.Д. Влияние природных факторов на скорость коррозии гтс/ Электронный журнал «Предотвращение аварий зданий и сооружений». -2010. www.pamag.ru

12. Реестр гидротехнических сооружений морского транспорта, Минтранс РФ. 2000 г.

13. Цыкало В.А. Состояние причального фронта морских портов России. Наука и техника транспорта, 2005 №2. Москва, с. 63-70.

14. Инженерное обследование морского терминала Адлер/ Институт ИМИДИС. М.: 2008

15. Леонтьев В.В. Экономические эссе. Теории, исследования, факты и политика / Москва, 2003 — 159 с.

16. Козин Б. С. Выбор схем этапного развития железнодорожных линий. М.: Транспорт. 1964

17. Козин Б.С. Выбор оптимальной этапности транспортных линий. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. 1970 г.

18. Козин Б.С. Этапное развитие транспортных устройств (транспортной инфраструктуры). М.: Транспорт. 1973 г.

19. Черномордик Д.И. Экономическая эффективность капитальных вложений и основных фондов железнодорожного транспорта. М.: Транспорт, 1967. 220 с.

20. Отчет о научно-исследовательской работе «Оптимизация затрат на строительство и эксплуатацию портовых перегрузочных комплексов»/ Козин Б.С., Степанян Т.А. М.: МГАВТ. 2011

21. Фам Ван Чунг. Эксплуатационная надежность морских причалов в портах Вьетнама. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / М.: МГАВТ. 2009

22. Фролов A.C., Кузьмин П.В., Степанец A.B. Организация, планирование и технология перегрузочных работ в морских портах. М.: Транспорт, 1979. 408 с.

23. Карабутов H. Н. Структурная идентификация статических объектов: Поля, структуры, методы. —М.: УРСС: Книжный дом «Либроком», 2011. — 152 с.

24. Перельман И. И. Методология выбора структуры модели при идентификации объектов управления // Автоматика и телемеханика. 1983. № 11. С. 5-29.

25. Краев В.И., Пантина Т.А. Экономическая оценка инвестиций на водном транспорте. Санкт-Петербург. Издат. СПбГПУ. 2003

26. Нормы технологического проектирования морских портов. Минтранс РФ. 2002

27. Будил АЛ. Эксплуатация и долговечность портовых гидротехнических сооружений. М.: Транспорт, 1974

28. Будин А.Я., Чекренева М.В. Усиление портовых сооружений. М.: Транспорт, 1983

29. Воронин П.П., Костюков В.Д. Оценка надежности общей устойчивости причалов с экономической ответственностью. — «Транспортное строительство», 1972, №3, с. 42-44.

30. РД 31.35.10-86. Правила технической эксплуатации портовых сооружений и акваторий. М.: В/О «Мортехинформреклама», 1986.

31. Пясецкий Г.Я. Тенденции и проблемы развития морских портов и подходных каналов. М.: Транспорт, 1979

32. Родин Е.Д. Технико-экономические исследования и изыскания на морском транспорте. М.: Транспорт, 1971

33. Яценко В.А., Проблемы комплексного развития морских портов. М.: Транспорт, 1982

34. Школа А.В., Проекты развития портов Украины. Международная ассоциация гидротехников водного транспорта. Одесса, 2009

35. Мирошниченко В.Г. Эксплуатация морских каналов. М.: Транспорт,1982

36. Татарский Э.А. Перевозки грузов укрупненными местами в смешанных международных сообщениях. М.: Транспорт, 1980