автореферат диссертации по транспорту, 05.22.08, диссертация на тему:Повышение эффективности работы специальной техники коммунальных служб

контрольны] экземпляр

На правах рукописи

ГРИЦЕНКО Андрей Александрович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ СПЕЦИАЛЬНОЙ ТЕХНИКИ КОММУНАЛЬНЫХ СЛУЖБ

(05.22.08 - Управление процессами перевозок)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА 2005

Работа выполнена в Московском автомобильно - дорожном институте (государственном техническом университете) на кафедре «Логистика».

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор

Коноплянко В.И.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Курганов В.М.,

кандидат технических наук, доцент

Крюков В.П.

Ведущая организация: Министерство промышленности, транс-

порта и связи ставропольского края

Защита состоится «29» декабря 2005 г. в «10» часов на заседании диссертационного совета Д 212.126.06 ВАК Министерства образования РФ при Московском автомобильно - дорожном институте (государственном техническом университете) по адресу: 125319, г. Москва, Ленинградский проспект, 64, аудитория 42.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МАДИ (ГГУ).

Автореферат разослан «29» ноября 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

/£6/3

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Для обеспечения эффективности и

безопасности движения транспортных средств и пешеходов в не зависимости от метеоусловий, а также снижения себестоимости перевозок, увеличения срока службы дорожных одежд, подземных инженерных сетей и дорожно-транспортных сооружений, поддержания необходимого уровня санитарного состояния городских улиц и дорог необходим своевременный их ремонт и содержание.

Темпы автомобилизации вызвали значительное увеличение интенсивности движения на большинстве магистралей страны. В то же время развитие сети дорог за последние годы составляет менее 3 %, в связи с этим наблюдается перегруженность уже существующих транспортных артерий, и как следствие повышение аварийности, снижение пропускной способности и пр. Наиболее актуальна эта проблема для крупных городов, где фактическая нагрузка на дороги превышает расчетную на 20...70%, что усиливает износ дорожных одежд и приводит к ухудшению состояния покрытия, влекущему за собой снижение скоростей и безопасности дорожного движения. Поэтому существенную роль играет содержание дорог зачастую как единственная мера, позволяющая хоть как-то привести состояние улиц к минимально возможному уровню эксплуатации.

Работа предприятий занимающихся содержанием дорог далека от совершенства в силу не только организационных, финансовых, технических и технологических причин, но и отсутствия единой методики по проведению технологических операций на всех уровнях.

Ввиду многокритериальности этой проблемы затруднено создание системы управления, однозначно ориентированной на максимальную эффективность работы. Прежде всего для решения этой задачи необходим единый количественный критерий эффективности выполнения как всего комплекса работ в целом, так и отдельных технологических операций.

Проведенные исследования показали, что неиспользованным резервом эффективности управления могут служить современные математические и программные метоад-подцдояодвдвд!-

ии работы

:.Пет*ффГ Л У/

» Щ^шжЦТ}^

БИБЛИОТЕКА С. •9

специальной техники (СТ) на линии, а также применение современных информационных технологий.

В связи с этим, в работе доминирующее внимание уделено проблемам использования новейших достижений в области автоматизированного планирования применительно к работе коммунальной техники, современного математического аппарата и совершенствования методов оперативного регулирования и сбора информации.

Цель работы - повышение эффективности работы коммунальной техники на улично-дорожной сети города.

Задачи исследования:

- анализ существующих систем планирования и управления работой специальной техники;

- определение основных факторов, влияющих на эффективность работы коммунальной техники и поиск путей повышения качества работы СТ;

- систематизация методов (способов) планирования и управления работой СТ, оценка их эффективности, разработка единого количественного критерия эффективности работы всего комплекса по содержанию автомобильных дорог (САД) и проведения отдельных технологических операций;

- разработка рекомендаций по использованию предлагаемых методов, поиск и разработка новых технических и методических решений, повышающих эффективность работы специальной техники;

- разработка алгоритмов и программного обеспечения автоматизированного планирования работы ТС на линии;

- оценка эффективности использования предлагаемых методов на УДС города и определение граничных условий целесообразности их применения.

Направление исследования - планирование и управление работой специальной техники с учетом ограничений, диктуемых особенностями технологии производства.

Объект исследования Содержание улично-дорожной сети города.

Поедмет исследования - планирование и управление работой уборочной специальной техники на улично-дорожной сети (УДС) города.

Методы исследования:

современный математический аппарат, факторный, кластерный, многомерный статистический и топографический анализ, информационные технологии и их потенциальные возможности.

Научная новизна:

модифицирована методика определения участка УДС, который может обслуживаться данным предприятием исходя из численности и состава имеющегося на предприятии парка;

найдены общие закономерности эффективности работы автомобилей на маршруте;

разработана методика составления маршрутов движения ТС на линии с учетом специфики выполнения каждой технологической операции;

разработан алгоритм и составлена программа автоматизированного составления маршрутов движения ТС;

введен интегральный критерий эффективности выполнения транспортных операций, позволяющий оценивать в равной степени, как работу всего комплекса работ в целом, так и отдельные технологические операции.

Практическая значимость Разработанные принципы разбивки участка УДС на ездки и распределения ездок по маршрутам позволяют планировать работу специальной техники в более эффективном режиме, что подтверждено в работе экономическими расчетами и соответствующими актами внедрения. Предложенные методы планирования (составления маршрутов, технологических карт и графиков движения) подтвердили свою работоспособность в реальных условиях и приняты к использованию для решения задач соответствующими авто-дородными механизированными базами (АДМБ).

Разработанные алгоритмы и программы позволили и дают возможность получать исходные данные для расчета потерь, связанных

с несовершенством существующей системы планирования и управления работой специальной техники на линии.

Разработаны рекомендации, позволяющие совершенствовать методику исследования и управления администрацией предприятий отрасли процессом содержания УДС города.

Отдельные результаты исследований внедрены в работу ООО «Автодормехбаза - 2000», проектная кампания «ТАЙССИС», ГУП ДЭСУ-2 имени В.И. Демидова, используются в учебном процессе Ир-ГТУ на кафедре «Менеджмент на автомобильном транспорте» и Сев-КавГТУ на кафедрах «Организация и безопасность дорожного движения», «Техническая эксплуатация автомобилей» и «Логистика» при изучении студентами дисциплин «Специальный подвижной состав автотранспорта», «Экономика автотранспортного предприятия», «Организация коммерческой работы» и «Технология, организация и управление ГАП».

Апробация работы. Основные результаты исследований доложены, обсуждены и одобрены на ежегодных научно-технических конференциях в СевКавГТУ, заседаниях кафедры «Организация и безопасность дорожного движения» СевКавГТУ (2001 - 2004 гг.), «Логистика» МАДИ (ГТУ) (2004 -2005 гг).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликованы 3 печатные работы.

Структура и объем работы. Диссертация содержит 146 страниц основного текста и состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованных источников, приложений, включает 14 таблиц, и 40 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования, отмечена научная новизна и практическая значимость, представлены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проводится анализ состояния проблемы, излагаются теоретические предпосылки и структура организации содержания автомобильных дорог, рассмотрен процесс содержания городских улиц с позиции повышения эффективности работы специальной техники на маршрутах.

Проанализировав зависимости средних технических скоростей движения потока автомобилей от состояния проезжей части дороги (от ровности и шероховатости), можно сказать, что с ухудшением состояния покрытий средняя скорость движения автомобилей снижается: на 15... 16 % при снижении показателей состоянии покрытий от нормативов на 5...7 %; на 33...34 % при снижении показателей от нормативных на 15. ..20%. Снижение скорости движения вызывает увеличение себестоимости перевозок, удлинение сроков оборачиваемости оборотных средств, увеличение количества заторовых ситуаций на УДС города. Соответственно, во избежание этого был предложен комплекс работ по содержанию городских дорог в виде набора различных по назначению, трудоемкости и методам выполнения операций, среди которых приоритетной является уборка городских дорог. От эффективности функционирования этого зависит уровень состояния дорожных покрытий.

Очевидно, что технологией уборки нужно предусматривать такие машины, а работу их с такой периодичностью и последовательностью, чтобы количество загрязнений на дорожных покрытиях в любой момент времени было менее допустимого.

Для выполнения этих требований необходимо либо идти по пути насыщения организаций ресурсами для содержания дорог (финансами, техникой, людскими ресурсами и пр.), либо искать пути совершен-

ствования систем планирования и управления содержанием АД имеющимися в распоряжении предприятий средствами.

Нужно заметить, что на сегодняшний день концептуальные и методологические основы системы управления производством работ по содержанию дорог разработаны не в полной мере. Согласно существующим документам планирование работ необходимо осуществлять по единым правилам для всех видов содержания дорог Практический опыт и анализ проведенных работ по планированию САД показали, что использование данной методики приводит к ошибкам в определении видов и объемов работ в силу отличительных специфических особенностей производственного процесса в конкретных условиях.

Ведутся работы в направлении определения транспортно-эксплуатационных показателей дороги, способов оценки технического состояния и степени соответствия данных показателей нормативным требованиям и требованиям потребителя (автомобилистов). Однако ничтожно мало работ об эффективном содержании автомобильных дорог. В последние годы был проведен ряд исследований в области содержания и ремонта, автомобильных дорог, направленных на повышение эффективности работы АДМБ в зимний период, прогнозирование работы дорожных бригад, создание системы эффективного прогнозирования метеорологических предпосылок планируемых работ и т.д. В них не в полной мере учитывается возможность повышения эффективности путем заблаговременного планирования и последующего управления маршрутами движения специальной техники. Проведенный анализ позволил систематизировать все проводимые исследования и предлагаемые мероприятия по ряду основных признаков, представленных в первой главе.

На сегодняшний день при выборе парка специальной техники, необходимого для обслуживания закрепленного за предприятием участка УДС, и прокладке маршрутов работы отдельных автомобилей, руководствуются не всеми основными факторами, определяющими эффективность работы автомобилей, что приводит в итоге к снижению коэффициента использования пробега. Вследствие чего

имеет место большое количество холостых пробегов, которые по величине зачастую существенно превышают минимально необходимую величину.

Вся специальная техника может быть условно разделена на две категории: осуществляющая транспортную работу и не осуществляющая.

В дальнейшем будет рассматриваться только первая категория.

В работе был проведен анализ выполнения различных видов технологических операций (ТО) и выявлены их особенности. Ввиду того, что методика проведения работ по содержанию городских улиц очень специфична, для большего ее понимания приведем ряд примеров по летнему содержанию. Основной комплекс содержания дорог в летний период представляет собой набор из пяти ТО, а именно: поливка проезжей части (ПЧ), мойка ПЧ, мойка лотковой зоны (ЛЗ), подметание ЛЗ, подметание осевой (подметание производится только в местах скопления мусора). При поливке и мойке происходит смачивание ПЧ водой и удаление пыли и прочего мусора путем смывания его струей воды в ливневую канализацию, расход воды нормирован в расчете на обрабатываемую площадь, поливка и мойка каждой улицы осуществляются в прямом и обратном направлении. Лотковая зона -участок проезжей части находящийся возле бордюрного камня, его ширина принимается независимо от ширины проезжей части и равна 0,5...2 м. При подметании помимо обрабатываемой площади учитывается еще и уровень загрязнения, так как в этом случае происходит не расход ресурсов, а наоборот, заполнение бункера сметой (пылью и мусором, сметаемым с ПЧ). Следует вывод, что протяженность участка, на котором может быть проведена обработка без возвращения на базу, ограничена некоторыми конструктивными параметрами используемых машин, к примеру объемом бочки (при мойке и поливке) либо бункера (при подметании). Эти параметры являются технологическим запасом хода (ТЗХ) СТ. Паспортные данные позволяют сделать следующие расчеты по ТЗХ: его величина для поливомоечных машин - 950... 16150 м.; для подметально-уборочных - от 3000 м. (верхняя граница зависит от уровня загрязнения). Весь цикл работ

делится на непосредственное выполнение технологических операций (рабочий ход) и проезд на участок и обратно (холостой ход). Технологический запас хода определяет максимальную величину участка, который может пройти данная СТ рабочим ходом. Из практики видно, что величина пробега рабочим ходом в зависимости от типа используемой техники, оборудования и особенностей участка УДС в действительности колеблется в пределах от 3 до 5 км для мойки и поливки и от 5 до 8 км для подметания ЯЗ. Лишь при подметании осевой энергетических возможностей ТС хватает на беспрерывное выполнение всего объема работ. Также важной особенностью является низкая скорость движения рабочим ходом - по разным ТО, в зависимости от типа СТ она колеблется в пределах от 2 до 10 км/ч.

На основании этих данных предложена классификация типов ТО по технологическому запасу хода используемой СТ. Первый класс -технологические операции, не имеющие ограничений по ТЗХ, связанных с их выполнением; второй класс - операции, ограниченные максимальной загрузкой, связанные с расходом используемых материалов; третий класс - операции, ограниченные максимальной загрузкой, связанные с заполнением полезного объема СТ.

В диссертации предложены два основных направления, способствующих эффективной работе уборочной техники на маршруте. Первое - это составление маршрутной схемы из условия соответствия производительности каждого автомобиля выбранному маршруту движения по критерию минимизации суммарных затрат на выполнение ТО. Второе - использование средств автоматизированного контроля работы ТС, сбора информации о параметрах работы в реальном времени с дальнейшей ее обработкой и корректировкой разработанных маршрутов как на стадии планирования, так и на стадии оперативного управления.

Во второй главе изложены теоретические основы организации содержания автомобильных дорог, включающие общие закономерности использования технических ресурсов, а также принципы проведения работ, их планирования и управления. После закрепления за предприятием обслуживаемого участка и определения всех объемов

и видов работ, которые требуется провести на этом участке, решение задачи сводится к определению оптимальных объемов применения различных технологических способов. Исходными условиями будут характеристика участка УДС и объемы работ, а также виды технологических операций, которые могут найти применение на закрепленном участке, и общая потребность в подвижном составе для каждого вида работ. Вторым этапом будут распределения имеющегося парка ПС и выделение резерва. Для этой цели выбираем критерий и задаем ограничения.

Очевидно, что стоимость всех работ должна быть минимальной:

т п

^ = (1)

1=1

В качестве ограничений выступают: необходимость выполнения всего объема работ. При этом все работы должны быть механизированы, применяемые способы должны соответствовать возможностям их реализации.

С учетом специфики проведения работ по САД можно утверждать, что для многих типов работ т = 1 ввиду невозможности применения для них нескольких способов. В тех же случаях, когда это возможно, для их реализации используются однотипные ТС, представляющие из себя общий массив имеющегося у предприятия подвижного состава данного типа. Как следствие, затраты на их реализацию будут зависеть от внутреннего распределения подвижного состава между ними. Тогда формула (1) будет иметь вид

и' я'

Z = Y + Е x"z"min ■ (2)

где переменные с одним штрихом относятся к тем ТО, суммарные затраты на которые зависят только от внутренней организации работ и никак не влияют на другие ТО, т.е. для них будет справедливо предположение, что z' = £x'tz't -»min при г'->min. Переменные с двумя

штрихами отличаются тем, что они могут быть разбиты не на отдельные операции, а только на группы автономных операций, каждая из которых не зависит от внешних изменений. Для них также справедли-

- 10-

«■ в в ВО утверждение, что: = при -> тт , где - сум-

1-1 ».I

марные затраты на группу в операций, в которых используются однотипные ТС. При допущении, что ПС для каждой группы рассматриваемых работ распределен оптимальным образом, работы могут быть приведены к первой группе ТО. В этом случае для минимизации суммарных затрат на весь комплекс необходимо минимизировать удельную стоимость работ выполнения к—й технологической операции.

При выполнении ТО можно разделить весь комплекс затрат на затраты, связанные с потерей времени, и непосредственные затраты на выполнение каждой составляющей проведения работ. Прежде всего распишем приведенные выше величины для каждой ездки. Время, затрачиваемое на цикл выполнения одной ездки

< ='„. +'» +*„ Чг, (3)

где („I - время нулевого пробега (от базы до пункта заправки (загрузки)); ¿зт - время на заправку топливом; - время загрузки материалов (вода, реагенты и т.д.); . время выезда на участок (холостой пробег); ^ - время непосредственной работы на участке (рабочий ход); - время возврата с участка (холостой пробег); (рс - время

разгрузки (снег, смет и т.д.); tn2 - время нулевого пробега (от пункта разгрузки до базы).

Проанализировав составляющие суммы (3) с учетом специфики работы, можно сделать вывод, что при правильной организации

г-1

будет изменяться в небольших пределах и не будет оказывать существенного влияния на величину затрат. Оставшимся элементом является величина затрат предприятия за е-ю ездку:

= + + + (4)

где затраты ресурсов: 7-ерх . при непосредственном выполнении технологической операции (рабочий ход); 2е„ - во время холостых

пробегов; Zen - при нулевом пробеге; Z'v - связанные с погрузо-разгрузочными работами.

Величины Z^, Z; зависят в основном от технического состояния ПС и также как и Z'„, не могут быть существенно изменены. В то

же время Zеа не только представляют собой весьма существенную часть расходов на маршруте, но и могут быть снижены при более рациональном построении маршрутных графиков.

Теперь возвращаясь к определению затрат по каждой ТО можно сказать, что Z —»min при ¿mm (по отдельным ТО) и ¿¿z¿,-»mm -

¿>1 е-1

(по группам взаимосвязанных операций).

Данным условиям удовлетворяет задача построения оптимальной маршрутной схемы движения ТС по критерию минимизации холостых пробегов. При решении задач оптимизации маршрутов движения на существующих транспортных сетях последние представляются в виде геометрического графа:

G = {V,E], (5)

где V- совокупность множества вершин v¡ (v, е V, i = 1,... N); Е - совокупность множества ребер e¡ (ej € Е, j= 1, ... A/); N- число вершин графа <7; М - число ребер графа G. В виде вершин выступают пересечения, а в виде ребер перегоны. Но для больших величин перегонов допускается введение дополнительных контрольных точек на перегоне, которые также выступают в роли вершин, а перегон делится ими на отдельные дуги. Аналогичные графы строятся для каждой ТО в соответствии с особенностями ее выполнения.

Далее производится разбивка всего рассматриваемого участка на ездки в соответствии с технологическим запасом хода СТ, всеми возможными вариантами (классическая задача комбинаторики). Множеству полученных результатов соответствует матрица холостых пробегов. Из множества ее элементов выбирается минимальный, и назначается соответствующая ему маршрутная схема, состоящая из множества этапов - ездок. Множество всех ездок может быть разбито на три множества:

Тк = TVk yjTP* \jTTk, (6)

где ТУк = {Тк: БТк = 1} - множество завершенных ездок; ТРк = {Тк: 5Г* = 0} - множество не начатых ездок; ТТк = {Тк: 0 < БТк < 1} - множество текущих ездок.

Участок УДС. закрепленный за предприятием

1

Представление участка УДС в виде величин перегонов к

I

Задание участка выполнения \~й технологической опепапии

I

I

Задание участка выполнения 2-й технологической опепапии

Разбивка участка на ездки

Задание участка выполнения к — й технологической опепапии

Составление маршрутов

...

По 1 — й технологической операции ■

Составление общего плана работ

1

Рис. 1. Схема составления общего плана работы ПС

Имея все признаки завершенности этапов и алгоритм построения плана по аналогичному критерию, можно рассчитать время выполнения каждой ездки для каждой ТО, а также остаточное время. Завершающим этапом планирования является составление общего плана работ. Время завершенности можно рассматривать как по оптимальному плану в смысле минимизации времени, так и по плану,

составленному на основании подобия выполнения предыдущих этапов.

При расхождении фактических показателей с плановыми осуществляется перепланировка схем движения и маршрутных графиков для множества незавершенных ездок. Для рационального планирования приведена методика сбора и обработки информации для последующей корректировки входных данных. Созданная база данных является основой для прогнозирования изменения параметров и дальнейшего планирования.

В третьей главе описан алгоритм выбора варианта маршрутизации для каждой ТО с точки зрения рационального использования (распределения) подвижного состава и минимизации затрат на холостые пробеги, а также методика проведения эксперимента, представлены результаты и обоснованы соответствующие выводы.

Разделение ТО по видам в зависимости от того расходуются материалы или накапливаются, диктовалось зависимостью их величин от разных параметров. А именно: при расчете величины расходуемых материалов руководствовались исключительно суммарной площадью проезжей части на перегоне, шириной лотков и величинами нормативного расхода материалов на обрабатываемую площадь. В то время как при уборке добавляется кроме всего прочего еще и уровень фактического загрязнения, который колеблется в широком диапазоне, изменяясь динамически в течение всего года, и зависит от многих плохо прогнозируемых факторов, таких как, например погодные условия. Приведенные особенности не позволяют решить задачу эффективной разбивки участка с использованием стандартных единиц измерения при задании графа в отличие от расчета холостых пробегов. Исходя из сказанного можно сделать вывод, что приемлемым решением поставленной задачи является вариант, при котором отдельно задаются параметры для расчета участков рабочего и холостого хода. Для рабочего хода дугам графа (перегонам) присваиваются весовые коэффициенты, соответствующие расходу энергетических ресурсов обслуживающих их ТС. Эта процедура проводится отдельно для каждой ТО.

Другим набором исходных данных являются параметры имеющегося на предприятии ПС. Это ны - количество ТС и* - го типа, применяющихся для выполнения к - го вида ТО; е,„ - технологический запас хода СТ и- - го типа, при выполнении к - го вида ТО.

Следующим этапом является составление матрицы всех возможных комбинаций дуг графа. Для этого используется комбинаторный метод перестановки. Далее производится перебор всех элементов матрицы перестановок, для каждого из которых выполняется последовательное суммирование всех элементов. После прибавления каждого нового элемента сравнивается полученный результат с ТЗХ. Создается множество всех возможных вариантов отдельных ездок. Заключительным этапом создания выборки возможных маршрутных схем представляется покрытие графа всеми возможными комбинациями полученных ездок, из которых удаляются элементы, не отвечающие возможностям имеющегося парка ПС.

Каждому маршруту соответствует множество контрольных точек (вершин графа). Зная их координаты, находим кратчайшие расстояния от первой точки до пункта заправки (загрузки), а от второй точки до пункта разгрузки. Если участок, проходимый в режиме рабочего хода, прерывается, то находим и расстояние между разрывами. По полученным результатам строим матрицы холостых пробегов, каждому варианту разбивки соответствуют три матрицы, в одной занесены расстояния до точек начала обрабатываемого участка, в другой окончания, в третьей расстояния между разрывами для каждого типа используемых в данной операции ТС.

1=

-^1,2 ^2.2

о

е.

р р ... р

£* =

¿и

I

и

(7)

"" »У

г

где £ - кратчайшее расстояние до е-й точки для н>-го типа транспортного средства, км; £шУ - кратчайшее расстояние до е'-й точки для и>-го типа транспортного средства, км, - промежуточные расстоя-

ния (разрывы), км; е - точка начала обслуживаемого участка; е - точка конца обслуживаемого участка.

Далее находим величину суммарных затрат на холостые пробеги при использовании каяодого из полученных вариантов маршрутизации

= £гы = ¿ш-К^+Ск - (8)

»-I еш1 е-1

г г в

где и " соответственно суммарная длина холостых

«■I е»1

пробегов и» - ого типа транспортных средств до начальных, конечных точек и промежуточные пробеги всех обслуживаемых ими участков при выполнении к - го вида ТО; /!„ < и ■ соответственно расход топлива при выезде на рабочие участки, возвращении с рабочих участков и на промежуточных пробегах - го типа транспортных средств при выполнении к - го вида ТО, - стоимость топлива используемого »V - м типом транспортных средств.

Для упрощения решения задачи величина л* для каждого случая принималась равной большей из величин лил'.

Из всех полученных вариантов прокладки маршрутов выбирается тот, для которого величина суммарных затрат на холостые пробеги является наименьшей.

При использовании одних и тех же видов ТС для выполнения нескольких типов ТО возможен вариант, когда нельзя однозначно определить, как распределить ТС с различными характеристиками между типами ТО для более целесообразного их использования. В этом случае рассчитывается и выбирается не отдельный вариант маршрутизации, а комплекс вариантов по всем типам ТО, где могут быть применены одни и те же ТС, изменяя соотношения их использования. В результате выбирается комплекс вариантов, имеющих минимальную величину суммарных затрат. В этом случае формула (8) примет вид

IX=£ £ ^=£ £ ++(£ ^.-г, (9)

где и' - количество видов ТС, которые могут применяться при производстве любой из п технологических операций.

Хотя для данного случая справедливо утверждение, что величина ¿¿к* = сол5/, но величина кы может изменяться в диапазоне от О

и»!

до и' для каждой ТО. Это обуславливает необходимость выбора комплексного варианта маршрутизации, в остальном процедура проводится аналогично отдельной ТО.

Предложенная методика позволяет в определенных заданных граничных условиях автоматизировать процесс планирования и управления маршрутами движения подвижного состава, что проблематично при использовании существующей системы организации производственного процесса.

На основании описанной методики были составлены маршрутные карты и графики работы для ряда ТО. Эти данные легли в основу эксперимента, в течение которого определялись граничные условия целесообразности применения предлагаемого подхода и величины отклонения прогнозируемых параметров от фактических для различных видов работ. Первые результаты показали значительные величины отклонений расчетных данных по длинам пробегов рабочим ходом. Для повышения точности исходных данных были проведены дополнительные этапы эксперимента, по первичным результатам анализа каждого из этапов предварительного исследования проводилась корректировка входных данных.

Анализ полученных таким образом результатов показывает, что по одним технологическим операциям величины отклонений незначительны (менее 10%), а по другим существенно больше (до 20%). Эти различия характеризуются особенностью проведения ТО, малые величины отклонений были получены по ТО, относящимся ко второму классу, а большие - к третьему. Это обусловлено зависимостью ТО второго класса преимущественно от параметров УДС, типа используемого подвижного состава и его технического состояния, которые изменяются в узком диапазоне и могут рассматриваться как константы.

г

|—И— Вариант 1 —А— Вариант 2 И-- Вариант 3 —Ж— Итог

Рис. 2. Отклонение ТЗХ СТ от планового по трем вариантам приближения при подметании лотковой зоны

Рис. 4. Отклонение ТЗХ СТ от планового по всем этапам приближения для поливки проезжей части

Рис. 3. Отклонение ТЗХ СТ от планового по расчетному и итоговому вариантам приближения при подметании ЛЗ

Рис. 5. Отклонение ТЗХ СТ от планового по всем этапам приближения для мойки проезжей части

Рис. 6. Отклонение ТЗХ СТ от планового по трем вариантам приближения при подметании осевой

18% ---

-Мойка ПЧ - Подметание ЛЗ

10 11

-Поливка ПЧ -И - Мойка ЛЗ

- Подметание осевой

Рис. 8. Отклонение ТЗХ СТ от планового по пяти ТО для последнего варианта приближения

Рис. 7. Отклонение ТЗХ СТ от планового по трем вариантам приближения при мойке лотковой зоны

Рис. 9. Отклонение ТЗХ СТ от планового по пяти ТО для первого расчетного варианта

-19В то же время параметры зависимости протяженности рабочего хода для ТО третьего класса включают в себя помимо параметров зависимости второго класса еще и уровень загрязнения дорожных покрытий, который динамически изменяется в широком диапазоне.

Для снижения базовой ошибки были проведены исследования динамики изменения уровня загрязнения от характеристик ТП и погодных условий. Также в дальнейшем для снижения отклонений работы ТС от оптимальных рекомендуется применение автоматизированной системы сбора информации о загрязненности каждого из участков в реальном масштабе времени и корректировки плана с учетом этих данных.

В четвертой главе описывается методика оперативного управления САД посредством применения современных интеллектуальных транспортных систем, а также программное обеспечение, используемое для составления маршрутов движения.

Процесс оперативного управления САД на сегодняшний день представляется как перепланирование с учетом динамически изменяющейся ситуации. Следовательно, вмешательство в текущий процесс целесообразно только в случае отклонения его от оптимального.

Основной составляющей расходов при работе специальной техники на маршруте является расход топлива, следовательно, для определения эффективности работы СТ необходимо знать фактический расход топлива на каждом из участков движения. Для этого представляется возможным использование бортового устройства РМЭ, позволяющего регистрировать ряд данных (в частности о расходе топлива каждые две минуты) и заносить их в базу. По окончании смены по данным отдельных устройств создается общая электронная база данных. По результатам анализа информации в сводной базе могут быть внесены коррективы на следующий день.

Также при использовании РМЗа на специализированной уборочной технике, при установке дополнительных датчиков представляется возможным получать в реальном масштабе времени информацию о расходе используемых материалов (вода, песок, реагенты и др.) и заполняемости контейнеров сметом.

План работ

Внутренние факторы

Выполнение технической операции

гн

Внешние факторы

Сбор информации на маршруте

Величина фактического загрязнения

Время прохождения контрольных точек

I

Фактическое заполнение объема

. ;л..........

Анализ информации 1 1

Определение отклонения I между плановым и фактиче- | ским загрязнением 1 I Отклонение времени | прохождения кон- ' | трольных точек N Определение скорости к и заполнения бункера 1

Прогнозирование величины отклонения фактической реализации операции от

Сравнение прогнозной величины отклонения с допустимой

I

-1 о

+1

к

0 - отклонений нет, или они в допустимых пределах -1 -операция не будет закончена из-за нехватки возможностей

+1 — останутся нереализованные возможности

Выбор управляющего воздействия

Переброска транспортного средства с маршрута, имеющего показатель +1 И Переброска транспортного средства на ■ Ц маршрут, имеющий показатель-1 1

Изменение маршрутной схемы И Корректировка технологии прове- 1 1 дения операции 1

Рис. 10. Этапы оперативного управления работой ПС на маршрутах

Данная информация позволяет точнее задавать веса дуг в используемых для маршрутизации графах в приведенных единицах, что

обеспечивает существенное снижение расхождения между плановыми (расчетными) и фактическими показателями.

Для эффективного использования собранных данных необходимо не только четко знать весь маршрут движения ТС, время выезда с базы, время возвращения на базу, но и время прохождения контрольных точек. Только после сопоставления этих данных можно получить достаточно точную и пригодную к эффективному использованию информацию.

Для реализации предложенной методики был разработан комплект прикладных программ по составлению и корректировке маршрутов движения СТ. Общий алгоритм которого может быть представлен следующим образом:

"JJ Маршрутизация

-■"а -j4 ' •

<>Щ

я V

î-V

fiai

10

12

<1 1'

Начало маршрута: Юрьевский пер, -ул. Юрьевская (гр.

.3

пр. 1329 до ул. Ухтомская, поворот награво

ул. Ухтомская до ул. Госпитальный вал, разворот

ул. Ухтомская до ул. Лонгиновская, поворот награво

ул. Лонгиновская до пер. Княжекозловский, поворот наг

пер. Княжекозловский до конца, разворот, возв| ул. Лонгиновская, поворот направо

ул. Лонгиновская до ул. Крюковская, поворот награво

ул Крюковская до конца, разворот, возвр ул. Лонгиновская, поворот награво

ул. Лонгиновская до ул. Наличная, поворот направо

ул. Наличная до ул. Солдатская, разворот, возв ул. Лонгиновская, поворот налево_'

ул. Лонгиновская до ул. Ухтомская, поворот направо

ул. Ухтомская до пр. 1329, поворот награво_

гтп 1470 лпт Гпппжяин Ч

Рис. 11. Выбор варианта маршрутизации

В качестве первого шага в электронную базу вводятся данные о всех типах СТ, со всеми атрибутами, которые могут быть использованы при содержании городских улиц: основные характеристики как базовых шасси, так и установленного на них специального оборудования.

-225 качестве второго шага заносятся сначала стандартные данные об участке УДС - протяженность перегонов в метрах (задание первого графа), затем приведенные показатели об участке УДС - весовые параметры перегонов в приведенных единицах (задание второго графа).

В качестве третьего шага заносятся данные о количестве имеющейся на предприятии СТ каждого типа и объемах работ (по видам), которые необходимо выполнить.

В качестве четвертого шага предлагается выбрать один вид технологической операции или комплекс из нескольких видов (в которых возможно использовать СТ одного типа). Затем внести индивидуальные поправки в условия работы ПС на линии (ограничения по использованию каких-либо машин на данном участке или в данной ТО и пр.). Исходя из введенных параметров, в автоматизированном режиме можно произвести расчет вариантов разбивки участка УДС на маршруты, затраты на реализацию каждого варианта и выдать оператору расположенные в порядке увеличения затрат в виде таблицы, из которой ему и предстоит выбрать нужный вариант.

В качестве пятого шага производится расчет эффективности работы каждого ТС и делается вывод о возможном проведении технического обслуживания и ремонта, либо списания и покупки нового ТС.

Затем по окончании смены снимаются и анализируются собранные во время работы данные. По окончании анализа происходит корректировка базы данных и перерасчет маршрутов на следующий день (повторяются шаги 2, 3 и 4).

При возникновении нештатных ситуаций наличие диспетчерской службы позволяет в оперативном режиме внести изменения в программу и пересчитать все этапы планирования заново, исходя из сложившейся ситуации, и в сжатые сроки принять решение о перераспределении задействованных ТС и введении в эксплуатацию резервных, если это представляется необходимым.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Проведен анализ существующих методов планирования и управления работой коммунальной, техники, что позволило структурировать задачи, решаемые предприятием по содержанию автомобильных дорог (САД) и осуществить их ранжирование во взаимосвязи функционирования всего предприятия и его подразделений.

2. Установлено, что существующая система производства работ по САД не располагает эффективными методами, позволяющими учитывать специфические особенности САД. Доказана необходимость совершенствования этой системы в целях повышения эффективности планирования и управления работой специальной техники на линии.

3. Определено направление перспективного совершенствования системы САД. Доказано, что наибольший резерв повышения эффективности управления заложен в использовании современных математических и программных методов и новых информационных технологий при планировании и управлении работой подвижного состава на линии.

4. Предложена методика планирования работы подвижного состава предприятия САД, основанная на относительных показателях технологических операций, минимизирующая совокупные затраты по всей производственно-технологической цепочке.

5. Разработан единый количественный критерий эффективности работы всего комплекса САД, а также отдельных технологических операций, представляющий совокупность отношений прибыли от технологических операций ко времени их выполнения.

6. Создано программное обеспечение, используемое для составления маршрутов движения, с учетом особенностей проведения технологических операций каждого вида и наличия на предприятии разнотипных ТС, применяемых в этих операциях, на основании предложенной методики.

7. Результаты исследования, прошедшие апробацию на ООО «Ав-тодормехбаза-2000», позволяют судить о правомерности основных теоретических положений и практических рекомендаций. Проведенные эксперименты подтверждают эффективность использования предложенной методики и разработанного программного продукта.

8. Эффективным средством повышения качества планирования и управления техникой на линии является система FMS, позволяющая собирать и анализировать ряд основных данных о работе ТС в реальном масштабе времени. В результате использования FMS представляется возможным регулярно перепланировать работу подвижного состава с большой точностью, а также в комплексе с диспетчерской службой в реальном режиме времени устранять нештатные ситуации при минимальных затратах.

9. Подтвержденная актами внедрения экономическая эффективность колеблется в зависимости от этапности, специфики уровня планирования информационной мощности, целевой деятельности предприятия, а также особенностей улично-дорожной сети и имеющегося на предприятии подвижного состава в пределах 11...18%.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Автоматизированная система управления дорожным движением/ В.И. Кожевников, Д.В. Вытяжков, В.В. Толмачев, В.В. Луговенко, A.A. Гриценко. // Вестник. Серия "Естественнонаучная".-2003.-№16.-С. 55-58.

2. Тараканов А.Н., Гриценко A.A. Критерий эффективности автотранспортных операций И Грузовое и пассажирское автохозяйство.-2004,- №8.

3. Гриценко A.A. Повышение эффективности работы коммунальной техники в городских условиях // Современное представление о логистике: Сб. науч. тр. / МАДИ(ГТУ). М., 2005.

«1

i

1

i

Подписано в печать 23. II.2008г. Формат 60x84/16

Печать офсетная Уел печ л 1,5 Уч -изд л 1,2

Тираж хоо экз_Заказ W_

Ротапринт МАДИ (ГТУ) 125319, Москва, Ленинградский проспект, 64

»2439*

РНБ Р « сский фонд

2006-4 26613