Введение к работе
Актуальность темы: Эксплуатация дорожной сети страны и ее технический уровень в настоящее время не в полной мере соответствуют социальным и экономическим потребностям Российской Федерации.
Низкий технический уровень механизации при содержании дорог обуславливает высокий размер транспортной составляющей в себестоимости продукции. Себестоимость эксплуатации в 1,5 раза, а расход ГСМ на 30% превышают аналогичные показатели развитых зарубежных стран.
Анализ результатов диагностики федеральных автомобильных дорог, ежегодно проводимой Росавтодором, показывает, что низкий технический уровень дорог и неудовлетворительные дорожные условия, в значительной мере, являются следствием низкого качества производства и организации работ при строительстве, реконструкции, ремонте и содержании автомобильных дорог.
Зимнее содержание автомобильных < дорог и искусственных сооружений играет огромное значение для российских условий с низкой отрицательной температурой и ее частым переходом через 0С, провоцирующим образование гололеда и сокращение срока службы дорожного покрытия и других элементов дороги.
Качество зимнего содержания влияет, в первую очередь, на организацию безопасности дорожного движения, а также на срок службы элементов дороги, главным образом, покрытия дорожной одежды.
В современных условиях, в связи с ростом уровня механизации процессов зимнего содержания дорог, проблема рационального использования машин приобретает высокую актуальность. При этом, следует принимать во внимание тот, факт, что прибыль, получаемая эксплуатационными предприятиями, пропорциональна эффективности использования их основных фондов, а именно их парков машин.
Существенным недостатком является отсутствие методики, позволяющей выбирать рациональные варианты эксплуатации парка машин для зимнего содержания дорог на основе экономических критериев, учитывающих влияние различных эксплуатационных факторов, что обуславливает сложность решения многих задач оптимизации использования парков машин для зимнего содержания дорог и внедрения рациональных вариантов в практику эксплуатации. Поэтому разработка, создание и использование имитационной системы процессов зимнего содержания дорог, основанная на современных математических методах и применении ЭВМ, являются актуальными научными задачами, отвечающими потребности реальной практики использования парков специальных машин для зимнего содержания дорог.
Цель работы - повышение эффективности использования парка специальных машин для зимнего содержания дорог путем рационального формирования парка с разработкой имитационной системы их эксплуатации при содержании, использующей различные критерии оптимизации.
Задачи диссертационной работы:
выявить наиболее значимые факторы, влияющие на систему эксплуатации специальных машин для зимнего содержания дорог (СМЗС) и построить математические модели, описывающие изменения показателей окружающей среды (внешних условий); научно обосновать целесообразность формирования вспомогательной службы, имеющей в своем составе региональную /ihjh шиную компанию, службу содержания машин и производственных баз, мобильные средства ТО и Р, резервный парк специализированной техники;
разработать методику построения имитационной системы эксплуатации машин для зимнего содержания дорог, с возможностью ее внедрения в системы автоматизированного управления дорожным движением дорог федерального уровня, включающую аналитическую модель системы массового обслуживания (СМО).
Объект и методы исследования. Объектом исследования являются машины для зимнего содержания дорог, представленные на отечественном рынке российскими и зарубежными производителями, в условиях федерального и городского уровня хозяйства и системы предприятий дорожного комплекса.
Методика проведения исследования представляет собой комплекс расчетно-теоретических исследований на основе анализа существующих методов проведения технико-экономической оценки и методов разработки имитационных моделей сложных систем, с применением метода обратных функций и теории массового обслуживания при решении задач алгоритмизации процесса отбора СМЗС.
Научная новизна заключается в следующем:
на основе анализа существующей системы производства работ по зимнему содержанию и требований к эксплуатационному СОСТОЯНИЮ дорог, выявлены факторы, в наибольшей степени влияющие на эффективность системы;
научно обоснована необходимость введения в общую организации работ специализированной вспомогательной службы, на начальном этапе эксплуатации дорог федерального уровня, включающей региональную лизинговую компанию, службу содержания машин и производственных баз, мобильные средства ТО и Р, резервный парк коммунальной техники, с целью сокращения затрат времени на производство работ, повышения качества выполнения работ, рационального подбора парка под условия эксплуатации;
впервые разработана методика построения комплексной, комбинированной имитационной системы, позволяющей выбирать показатели парка эксплуатационных служб для задач зимнего содержания в зависимости от вида организации работ, эксплуатационных условий и требований к машинам для зимнего содержания дорог;
впервые разработана модель СМО, позволяющая рационально
выбирать показатели парка эксплуатационных служб для задач зимнего содержания в составе имитационной системы;
впервые построены математические модели в виде аналитических и графических зависимостей изменения метеорологических факторов, влияющих на процесс эксплуатации СМЗС, в зависимости от месяца их эксплуатации, а также впервые построены математические модели в виде
vm mtittavj* і т г TV гаагКтт^пь'тлг 14П НҐ»Т*Ь« П/*1Ч*ТЇ Т*1 я *>UafJt* If nj\tblfri Г\1/^ ППй ЇТі* rT^TJTJO
солей и растворов хлористого натрия, связывающих температуру окружающей среды, температуру замерзания противогололедных материалов (ПГМ) и объем осадков с учетом возможности перехода воды из одного агрегатного состояния в другое (вода, снег, лед).
Достоверность результатов и выводов подтверждается удовлетворительной сходимостью теоретических положений и статистических данных (величина погрешности измерений основных параметров не превышает 5%) и положительным эффектом применения результатов комплексного имитационного моделирования.
Практическая значимость диссертации заключается в следующем:
создана методика построения комплексной, комбинированной имитационной системы, позволяющей выбирать показатели парка эксплуатационных служб для задач зимнего содержания в зависимости от вида организации работ, эксплуатационных условий и требований к СМЗС, разработана программа, позволяющая реализовать данную методику на ЭВМ;
разработана модель СМО, в комплексе имитационной системы, позволяющая рационально выбирать показатели системы эксплуатации парка машин для зимнего содержания;
совместное использование научно-обоснованной специализированной вспомогательной службы и имитационной системы, позволяющей выбирать показатели парка эксплуатационных служб для задач зимнего содержания, позволило повысить качество работ, сократить затраты времени на их выполнение;
построенные математические модели в виде комплексных графических зависимостей изменения нормы распределения солей и растворов хлористого натрия, позволяют повысить качество работ, определить рациональную для текущих условий эксплуатации норму распределения ПГМ.
- разработаны рекомендации по применению методики имитационного
моделирования, позволяющие на уровне предприятий более полно и
эффективно оценить и использовать имеющиеся и необходимые ресурсы для
совершенствования системы зимнего содержания дорог без привлечения
значительных капитальных вложений, при этом рекомендации по
проведенным исследованиям могут быть использованы при проектировании
и эксплуатации парков, не только специальных машин для зимнего
содержания дорог, но и для других типов машин, например, в автомобильной
отрасли, сельском хозяйстве.
Реализация работы Результаты исследований используются в генеральной организации ЗАО «Петербург-Дорсервис», осуществляющей управление работами на кольцевой автомобильной дороге (КАД) вокруг г. Санкт-Петербурга. При этом зафиксировано снижение затрат времени на производство работ в среднем на 10-15%, снижение затрат на организацию и проведение работ по зимнему содержанию в среднем на 11-13%, снижение эксплуатационных затрат на содержание парка машин для работ по зимнему содержанию в среднем на 14-19%.
Апробация работы Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на 6 международных конференциях в рамках: Федеральной целевой программы "Государственная поддержка интеграции высшего образования и фундаментальной науки на 1998-2003 гг." (ФЦП "Интеграция") и Научно-технической программы «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники», на Научной конференции профессоров, преподавателей, научных работников, инженеров и аспирантов СПбГАСУ (1998-2004 гг.), на Международных научно-технических конференциях молодых ученых (аспирантов, докторантов) и студентов (1998-2004 гг., СПбГАСУ), на 2-й межрегиональной научно-технической конференции (2002 г., Братск), на Международных научных семинарах «Надежность и эффективность в строительстве» в Ченстоховском политехническом университете (Польша, 2002-2004 гг.), а также на заседании Научно-технического совета группы предприятий «Дорсервис».
Публикации. По результатам работы опубликовано 12 статей. Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы, 11 приложений. Содержит 149 страниц основного текста, 31 таблицу, 20 иллюстраций и 30 страниц приложений. Список литературы включает 117 наименований. На защиту выносятся:
методика построения комплексной, комбинированной имитационной системы, позволяющей выбирать показатели парка эксплуатационных служб для задач зимнего содержания в зависимости от: эксплуатационных условий и требований к машинам для зимнего содержания дорог,
аналитические модели, в составе комплекса имитационной системы, позволяющие дать агрегированное описание эксплуатационных и технологических факторов имитируемой системы эксплуатации СМЗС, представленные в виде зависимостей изменения нормы распределения солей и растворов хлористого натрия, а также зависимостей изменения метеорологических факторов условий эксплуатации СМЗС;
аналитическая модель СМО в составе имитационной системы эксплуатации машин для зимнего содержания дорог, для формирования рационального парка.
Похожие диссертации на Методика разработки имитационных систем эксплуатации специальных машин для зимнего содержания дорог при формировании рационального парка
