Содержание к диссертации
Введение
1. Проблемы совершенствования перевозок крупногабаритных тяжеловесных грузов автомобильным транспортом 9
1.1. Особенности крупногабаритного тяжеловесного груза 9
1.2. Полиструктурность спроса на перевозки крупногабаритных тяжеловесных грузов 15
1.3. Анализ существующей структуры парка автотранспортных средств для перевозки крупногабаритных тяжеловесных грузов.. 18
1.4. Логистический подход к подбору специализированного транспортного средства 20
1.5. Обзор исследований по проблеме перевозки крупногабаритных тяжеловесных грузов 24
2. Принципы проектирования структуры парка подвижного состава, приспособленного к крупногабаритным тяжеловесным грузам и условиям эксплуатации 27
2.1. Разработка методики многомерной классификации крупногабаритного тяжеловесного груза. Классы крупногабаритного тяжеловесного груза 27
2.2. Исследование параметров автотранспортных средств для перевозки крупногабаритных тяжеловесных грузов
2.3. Исследование существующей технологической оснастки транспортного средства 56
3. Оптимизация структуры парка подвижного состава и выбор оптимального типа транспортного средства 59
3.1. Методы оптимизации структуры парка автотранспортных средств 59
3.2. Разработка методики многофакторной оптимизации параметрического ряда автотранспортных средств, приспособленных к грузу и условиям эксплуатации 63
3.3. Методика определения параметров автотранспортных средств и технологической оснастки (рамы-вставки) 66
3.4. Разработка интегрального критерия оценки приспособленности АТС для выбора по грузу или условиям эксплуатации из оптимального параметрического ряда 77
Выводы: 87
Список литературы 89
Приложения (1-11) юо
- Полиструктурность спроса на перевозки крупногабаритных тяжеловесных грузов
- Логистический подход к подбору специализированного транспортного средства
- Исследование параметров автотранспортных средств для перевозки крупногабаритных тяжеловесных грузов
- Разработка методики многофакторной оптимизации параметрического ряда автотранспортных средств, приспособленных к грузу и условиям эксплуатации
Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Начиная с конца шестидесятых годов резко увеличилось применение в нашей стране и за рубежом оборудования, габаритные размеры и масса которого превосходят по правилам перевозки и условиям безопасности хотя бы один из ограничивающих по массе, длине, ширине, высоте или нагрузке на дорогу показателей, т.е. так называемых крупногабаритных и (или) тяжеловесных грузов (КТГ).
Эффективное решение проблем транспортирования КТГ в большой степени влияет на дальнейший прогресс ведущих отраслей экономики -строительной, химической, добычи нефти, газа, энергетической, тяжелого машиностроения, станкостроения и т. д.
Так, например, в строительстве монтаж укрупненных блоков заводского изготовления ведет к значительному сокращению себестоимости производства и уменьшению сроков строительства.
Дорожная сеть и искусственные сооружения любого наземного вида транспорта обладают достаточно жесткими ограничениями, что сделало большую часть такого специфического груза нетранспортабельным по железной дороге, как исторически сложившегося основного перевозчика этой группы грузов. При этом значительно возросла роль автомобильного транспорта, габаритно-весовые параметры транспортной сети которого поддаются трансформации (изменению параметров) при дополнительных вложениях средств.
В условиях рынка автомобильный транспорт еще более расширил сферу деятельности как в прямом ("от двери до двери"), так и в смешанном (в основном с водными видами транспорта) сообщениях, что требует логистических подходов для обеспечения доставки грузов «точно в срок» (дополнительное ограничение) с минимальной стоимостью и без риска повреждения груза, автотранспортного средства, дороги и ее искусственных сооружений.
Следовательно, при перевозке этой специфической группы грузов необходим детальнейший подход, прежде всего, к определению возможности безопасного провоза данного груза с его особенностями в конкретных реальных условиях эксплуатации.
Вопросами организации перевозок КТГ занимались ведущие научные организации страны - ИКТП при Госплане СССР (в настоящее время преобразован в ФГУП НЦКТП Минтранса РФ), НАМИ, НИИАТ {в настоящее время ФГУП ГосНИИАТ), МАДИ (ГТУ), ПромтрансНИИпроект и целый ряд других.
Исследованиями [74, 80, 85, 101 и др.] установлено, что безопасность и эффективность перевозок во многом определяется транспортным средством, наиболее приспособленным под груз и особенности региона перевозки.
Но как показал целый ряд исследований [17, 37, 44, 66, 74, 78, 85 и др.] оснащенность автотранспортных предприятий подвижным составом для перевозки КТГ и в качественном, и в количественном отношении не соответствует требуемому, что приводит к снижению итоговой прибыли перевозчика и потере его положения на рынке транспортных услуг.
Особую проблему представляет парк автомобилей - тяжеловозов, так как в структуре такого подвижного состава преобладают автомобили зарубежного производства, закупленные в свое время зачастую с зарубежным оборудованием.
Было установлено, что в последние годы наблюдается тенденция к увеличению тяжеловесности грузов: доля сверхтяжелых грузов возросла почти в 2,5 раза за последние 8 лет, а объемы перевозок КТГ только в международном сообщении возросли в 2 раза за последние пять лет. При этом темп роста автомобильного парка с 1992 г. составил около 70%. Все это происходит при значительно меньшем темпе роста сети автомобильных дорог: с 1992 г. введение новых дорог и искусственных сооружений составило всего 25% [37]. Организация перевозки КТГ осложняет-
ся тем, что перевозчик, проектирующий транспортный процесс, подбирает транспортное средство под конкретный груз, дорожные условия, перегрузочные работы и т.д., но реальные условия данного региона к моменту перевозки требуют дополнительного согласования для выполнения условий безопасности с целым рядом организаций, объекты которых находятся на маршруте.
Имеющий место «разрыв» между проектным и окончательным маршрутом, полученным после согласования с заинтересованными организациями, приводит часто, как показала практика, к замене подвижного состава, маршрута или его части, и следовательно делает неэффективной работу перевозчика или транспортного экспедитора.
Таким образом, еще раз подтверждается необходимость выбора такого транспортного средства, который гарантирует приспособленность к грузу и условиям эксплуатации.
Указанные обстоятельства определили выбор цели и задачи данного исследования.
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Целью работы является повышение эффективности перевозок крупногабаритных и тяжеловесных грузов на основе разработки оптимизированного типоразмерного ряда и выбора наиболее приспособленного к конкретному грузу автотранспортного средства, осуществляющего перевозки в определенных условиях эксплуатации.
Для достижения данной цели были поставлены и решены следующие основные задачи:
анализ параметров и особенностей перевозки крупногабаритных тяжеловесных грузов;
разработка методики классификации крупногабаритного тяжеловесного груза (КТГ), включающая модификацию метода потенциалов многомерного кластерного анализа на основе определения класса с помощью метода поиска сгущения;
анализ параметров автотранспортных средств, применяемых для транспортировки КТГ;
разработка методики многофакторной оптимизации параметрического ряда автотранспортных средств для КТГ;
разработка расчетно-графического метода определения параметров стандартного технологического оборудования;
разработка математической модели выбора АТС с учетом предложенного сложного критерия приспособленности к грузу и конкретным условиям региона перевозки на основе метода квалиметрии.
ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ. Объектом исследования является один из главных элементов системы транспортирования крупногабаритных тяжеловесных грузов - автомобильное транспортное средство, наиболее отвечающее особенностям груза и условиям, в которых осуществляется транспортный процесс.
МЕТОДОЛОГИЧЕСКАЯ ОСНОВА ИССЛЕДОВАНИЯ. Теоретической и методологической основой диссертационной работы послужили основные положения современной экономической теории о развитии транспорта в условиях формирования рыночных отношений.
В разработке методик, выносимых на защиту, применялось сочетание функционального и системного подходов к определению технико-экономических параметров и возможного типоразмерного ряда автотранспортных средств для перевозки КТГ.
Математический аппарат, используемый в решении задач, включает возможности специализированной программы «STATGRAF», математическое моделирование и алгоритмизацию технико-экономических расчетов. По вопросам, входящим в задачи данного исследования, изучена так же отечественная и зарубежная специальная литература, нормативные документы, а так же учтены результаты ранее проведенных работ по транспортировке и транспортной экспедиции КТГ.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Научная новизна работы заключается в раз-
витии логистического подхода к сложным транспортным системам; уточнении многомерной классификации КТГ, учитывающей отсутствие связи между параметрами груза, т.е. особые специфические габаритно-весовые характеристики груза; разработке комплексного критерия оценки приспособленности транспортного средства к грузу с учетом специфики и технологии его перевозки; создании методики многофакторной оптимизации параметрического ряда АТС для КТГ; исследовании и определении типоразмеров технологической оснастки транспортного средства с помощью расчетно-графического метода, а также в разработке модели выбора АТС, приспособленного к грузу и конкретным условиям региона перевозки на основе метода квалиметрии.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Практическая ценность разработанной в диссертационной работе методики состоит в возможности формирования оптимизированной структуры специализированного парка подвижного состава с учетом специфики груза и выбора наиболее приспособленного (эффективного) транспортного средства для конкретной перевозки.
РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Результаты данного исследования могут быть рекомендованы для использования автомобильной промышленностью, прежде всего России и стран СНГ, Ассоциацией международных автомобильных перевозчиков (АСМАП), а главное -предприятиями перевозчиками и транспортными экспедиторами. Теоретические положения диссертационной работы, положенные в основу результатов исследования, дали возможность использовать их в практической деятельности Спецтяжавтотранса и ГИБДД г. Москвы в рамках хоздоговорных работ, а также выработать рекомендации автомобильной промышленности для развития транспортного комплекса страны.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссертационной работы и результаты проведенных исследований излагались и были одобрены на НТС Спецтяжавтотранса и ГИБДД г. Москвы, 51-й - 58 -ой
научно-методических и исследовательских конференциях МАДИ в 1993-1999г.г., на заседаниях кафедры «Организация перевозок и управление на автомобильном транспорте» имени Л.Л. Афанасьева в 1993-2004г.г. НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ следующие положения:
развитие логистического подхода к проектированию перевозки КТГ благодаря разработке оптимизированной структуры наиболее приспособленных транспортных средств и выбора подвижного состава для конкретной системы перевозки;
методика многомерной классификации КТҐ;
методика многофакторной оптимизации параметрического ряда автотранспортных средств.
методика определения параметров стандартной технологической оснастки транспортных средств;
оптимизированный типоразмерный ряд АТС для перевозки КТГ.
ПУБЛИКАЦИИ. По материалам диссертационной работы опубликовано 5 статей и справочник «Современные грузовые автотранспортные средства» (в соавторстве).
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ. Структура и объем работы определены последовательностью изложения материала и взаимосвязанностью элементов, составляющих систему транспортировки КТГ. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов, списка использован-
±Х ной литературы (120 наименований) и приложений. Содержит \Ц5 страниц текста, 28 рисунков, 29 таблиц.
Полиструктурность спроса на перевозки крупногабаритных тяжеловесных грузов
Понятие «спрос на перевозку КТГ» отличается во многом от спроса на перевозки любых других видов груза. Прежде всего, это отличие состоит в разнообразии параметров грузов, что связано не только с разнообразием наименований, следовательно, весовых и габаритных показателей, но и форм (рис. 1.2 - 1.7). Кроме того, параметры грузов и объемы перевозки, отличающиеся многообразием, дискретностью и часто являющиеся единичными, что уже отмечалось в предыдущем параграфе, делают КТГ моногрузом с присущими лишь ему параметрами.
Полиструктурность спроса проявляется также и в распределении производства и потребления этой группы грузов на территориях с часто меняющимися местами потребления, т.е. большим разбросом маршрутов, или, иначе, условий эксплуатации. Можно здесь заметить, что строительные грузы составляют значительную часть КТГ.
Очень сложный момент в организации перевозок связан с длительностью спроса, т.е. временем возникновения и продолжительностью существования спроса на конкретной территории.
Предметная структура спроса, характеризуемая наименованием, конструкцией и формой груза, существенно влияет на тип транспортного средства и нестандартизированное оборудование.
Параметры и объемы, отражающие габаритно-весовые характеристики груза и структуру грузопотоков, прежде всего влияют на специализацию и структуру парка, а также его размещение.
Здесь надо отметить работы отечественных и зарубежных исследователей, неоднократно подчеркивавших, что тяжеловозы повышенной грузоподъемности, а по сегодняшней конструкции они же часто являются длинномерами, не могут и не должны находиться в каждом автотранспортном предприятии или даже в любой стране из-за их стоимости и редкого использования в конкретном регионе, что привело к созданию олига-польного международного рынка услуг по перевозке КТГ, на котором успешно работает ряд стран, например Голландия, Германия, Франция, Япония и др.
Отмеченная особенность привела также к конструированию автомобилей-тяжеловозов в виде модулей относительно небольшой грузоподъемности, которые могут совмещаться до значительных грузоподъ-емностей и габаритов, и удобны в перевозке по железной дороге для экономии моторесурса при переброске АТС к месту работы (эксплуатации).
Дислокация грузовладельцев и условия перевозки также связаны со структурой парка транспортных средств и ее размещением, которая является главной при проектировании маршрутов.
Временная структура спроса, характеризуемая временем и продолжительностью его действия, связана непосредственно с технико-эксплуатационными показателями автотранспортных средств, а именно, со временем задействования транспортного средства на перевозках, что по теории автомобильных перевозок может рассматривать как время использования АТС. Причем временная структура, как показали исследования [44, 60, 75, 85, 101] отличается неоднородностью, нестабильностью, нестационарностью и дискретностью по массе и количеству грузов.
Таким образом, очевидно, что спрос на перевозку КТГ должен рассматриваться в четырех аспектах для полноты информационной основы при разработке структуры парка транспортных средств, определяя сложность, требования и подходы к выбору подвижного состава, время его занятости, многообразие условий перевозок и пр. Кроме того, грузы определенных наименований имеют зачастую свою форму, что предъявляет определенные требования к технологии перевозок и технологическому (нестандартизированному оборудованию).
Вся система транспортировки зависит прежде всего от параметров и объемов груза. Многообразие габаритно-весовых параметров требует введения кроме обязательных параметров массы, длины, высоты, ширины или диаметра такой характеристики груза, как коэффициент поверхностной плотности р, измеряемый в т/м2. В работе [74] установлено, что такой коэффициент изменяется от 0,25 до 8,34 т/м2.
Разнообразие параметров груза требует также изменения подхода к его классификации для поиска сходных групп, только на основе которых возможно решение вопросов об оптимизации структуры парка транспортных средств.
На основе вышеизложенного, спрос Star на данный груз, перевозимый в определенных условиях эксплуатации, характеризуется несколько иначе, чем спрос на любой другой груз. И может быть выражен согласно [101] следующим выражением (1.2): Эктг = {М, L, В, Н, Q, i-j, ТМ , К, V} = f (t) = Z (t), (1.2) где: M, L, В, Н, - параметры груза в транспортном положении; Q, - количество единиц такого груза; i-j -дислокация грузовладельцев; Тм -маршрут движения; К - перегрузка по маршруту следования; V - скорость движения. Представленное выражение (1.2) является функцией от времени t и одновременно ситуацией 2 (t) по спросу на конкретный груз, объем и момент времени (например, сезон). Зависимость спроса от времени объясняется возможностью изменения условий перевозки и также является информационной основой для выбора транспортного средства.
Логистический подход к подбору специализированного транспортного средства
Крупногабаритные тяжеловесные грузы из-за особенностей самого груза, спроса на него, сложности взаимодействия груза в транспортном положении с дорогой и ее искусственными сооружениями требуют как никакие другие грузы применения логистики при проектировании систем перевозки, как управляющего алгоритма, способствующего оптимизации движения материального и информационного потоков с полной гарантией безопасности при высокой эффективности, что отмечено в работах [36,68, 101, 102].
Сложность проектирования систем транспортировки КТГ усугубляется, кроме отмеченных выше особенностей, невозможностью их хранения, т.е. необходимостью доставки по прямому варианту к местам потребления, коими часто являются объекты строительства, работающие по монтажно-сетевым графикам «с колес». Стоимость КТГ обычно достаточно высокая и по условиям рыночных отношений процесс перевозки таких грузов должен быть минимальным по времени.
Кроме того, поиск кратчайшего маршрута с применением известных математических методов, широко распространенных в задачах маршрутизации большинства грузов, не может быть применении к перевозке КТГ в полном объеме, так как требуется построение схемы специальной транспортной сети, параметры дуг которой способны при полной гарантии безопасности пропустить бинарную систему определенных габаритов и массы (осевых нагрузок).
Для расширения возможностей таких сетей при перевозке КТГ создается два варианта: по ограничениям дневного и ночного времени, как вариантов, снижающих риск отказа потребителю, заявившему груз определенных параметров. Ночная сеть благодаря прекращению работы общественного транспорта в ночные часы, а также возможности изменения в организации дорожного движения при контроле и при сопровождении ГИБДД дает возможность провоза груза больших габаритов и масс.
В работе [101] предложена схема проектирования логистической системы перевозки КТГ (рис. 1.8), а ряд дальнейших авторов [36, 68] развили логистический подход, расширяя исследования отдельных элементов системы, в частности блока «трансформация сети» (см. рис. 1.9)
Блок «Анализ выбора другого автотранспортного средства» реализует логистические принципы пассивной адаптации, принятые в системном анализе, т.е. адаптации, не требующей коренной ломки системы (в отличии от активной адаптации, на которой построен блок «Трансформация сети»). Необходимость введения элемента системы (в виде блока) «Трансформация сети» (см. рис. 1.8).вызвана чаще всего качественным и количественным несоответствием структуры транспортных средств структуре КТГ.
Замена автотранспортного средства производится на основе применения теории эксплуатационных свойств и приспособленности, причем для КТГ эта теория развивается на основе многомерной классификации (см. 2.1) с применением кластерного анализа из-за отсутствия корреляции параметров груза.
Поэтому задачей данной диссертационной работы является более детальное и научно обоснованное решение проблемы выбора подвижного состава, приспособленного к грузу и транспортной сети, заданным в блоке «Исходные данные». В связи с этим блок «Анализ выбора другого АТС» может быть представлен расширением содержательной части.
Схема проектирования логистической системы перевозки крупногабаритного тяжеловесного груза При наличии приспособленного автотранспортного средства в отдельных случаях можно будет избавить проектировщиков системы транспортировки КТГ от блока «Трансформация сети», сложность реализации которого представлена, например, схемой трансформации сети с учетом проезда мостовых сооружений [36] (рис. 1.9).
Как видим из схемы (рис. 1.8), на каждом шаге идет детальный анализ ситуации (см. 1.2), возникающей при определенном сочетании параметров бинарной системы «КТГ - транспортное средство» и параметров сети для получения решения, гарантирующего безопасность для груза, транспортного средства, сети и что не менее важно - окружающей среды.
Анализ возможности пропуска КТГ по мостовым сооружениям 1.5. Обзор исследований по проблеме перевозки крупногабаритных тяжеловесных грузов Вопросы проектирования систем транспортировки КТГ в теории автомобильных перевозок и транспортных систем исследованы недостаточно. Большинство публикаций в периодических изданиях и проспектах отдельных фирм носит характер обмена опытом по перевозке конкретных грузов.
Отдельные вопросы, связанные с перевозкой КТГ, нашли свое отражение в работах профессоров Воркута А.И., Иванова A.M., Лукина Н.П., Островского Н.Б., Резника Л.Г., Троицкой НА, Фаробина Я.Е., Че-ботаева А.А., Якобашвили A.M.. а также Амирова Т.К., Возлинского В.И., Бызера Л.Я., Грифа М.И., Диамидова А.С., Завгороднего И.П., Зиброва И.А., Кругловой А.А., Приходько А.П., Позднякова В.А. и др.
Тем не менее можно отметить аспекты данной проблемы, которые освещались более детально. В первую очередь это касается особенностей конструкции специализированных транспортных средств больших и особо больших грузоподъемностей и размеров [3, 58, 67, 82, 86, 95 и др.] и проектирования первоначальных вариантов структур парка подвижного состава [22, 44, 57, 74, 78, 83,105].
Интерес к этому аспекту проблемы естественен, так как от правильности выбора транспортного средства зависит эффективность и безопасность самой перевозки, как от главных принципов проектирования логистической системы транспортировки.
Структуры парка, рекомендованные НАМИ, СТАТ, НИИИАТ и ЦНИИОМТП в основном были предложены как первоначальные, которые нужно было корректировать по результатам эксплуатации на основе отзывов потребителей, т.е. полностью отсутствовал научно обоснованный подход.
Структура парка рассматривалась в диссертационной работе Круг-ловой А.А. [44] в плане размещения существовавших типов транспортных средств по территориям больших размеров с учетом структуры грузопотоков. Основой работы было размещение имеющегося парка транспортных средств для конкретного предприятия, перевозящего КТГ, а именно для Спецтяжавтотранса.
Несколько работ [4, 34, 58, 74] рассматривали вопросы классификации грузов, но лишь в работе Приходько А.П. [74] был представлен кластерный анализ груза по двум параметрам. Рассматриваемая работа [74] преследовала цель выбора из имеющихся транспортных средств для перевозки КТГ такого типа подвижного состава, который бы подходил под сформированный класс груза прежде всего по массе (грузоподъемности).
Другие авторы рассматривали одномерную классификацию, например, по стоимости груза или его формам.
Работы [4, 57,58] посвящались определению сфер деятельности видов транспорта, корреспонденции грузопотоков.
Наиболее значимыми в научном плане были работы по сохранности дорог и их искусственных сооружений при превышении нагрузок от автотранспортного средства с КТГ [36, 68, 77], т.е. работы рассматривали один из существенных принципов логистики - безопасность системы. Однако в работе [77] вообще не учитывалась специфика крупногабаритного груза как такового. В работе [68] дан расчет динамических нагрузок только при проезде железнодорожных переездов, в работе [36] рассматривались возможности пропуска определенных нагрузок от АТС на мосты наиболее распространенных технических параметров с определенными статическими схемами мостовых сооружений, т.е. рассматривались места на транспортной сети с повышенным риском по безопасности проезда.
Исследование параметров автотранспортных средств для перевозки крупногабаритных тяжеловесных грузов
При проектировании логистического транспортного процесса перевозки КТГ встает вопрос замены типа транспортного средства (см. рис. 1.8) для повышения качества перевозок и гарантии их безопасности. Изменение параметров транспортного средства наилучшим образом отвечает теории приспособленности транспортного средства к грузу и условиям эксплуатации [80].
Согласно этой теории эффективность использования автотранспортного средства определяется его особыми качествами, т.е. совокупностью таких свойств, как, например, надежность, экономичность и др., которые обуславливают пригодность подвижного состава к специфике груза и определенным эксплуатационным условиям. Как указывалось, главным принципом выбора транспортного средства под любой груз является соответствие массы груза грузоподъемности подвижного состава, что соответствует требованиям ПДД.
В связи с несоответствием на сегодня структуры парка структуре крупногабаритных тяжеловесных грузов при проектировании транспортного процесса основой выбора транспортного средства являются его габариты, а масса груза и подбор под нее грузоподъемности подвижного состава являются как бы вторичным (естественно, что масса груза должна быть меньше или равна грузоподъемности АТС), так как автомобильная промышленность, выпускающая тяжеловозы, создает большую грузоподъемность транспортных средств обычно с большими габаритами длины и иногда и ширины.
Отечественная промышленность представлена, прежде всего, заводом ЧМЗАП (ОАО «Уралавтоприцеп»), выпускающим прицепы и полуприцепы разнообразных грузоподъемностей и габаритов (см. Приложение 3), в том числе модель 990640 - 057 с раздвижной конструкцией от 13,6 м до 17,8 м при ширине от 2,5 до 3,0 м.
В данной работе, как указывалось выше рассматривались транспортные средства грузоподъемностью до 100 т, что касается АТС большей грузоподъемности, то такие фирмы как ЧМЗАП, Cometto (Италия), Nicolas (Франция), Scheuerle (Германия), наиболее применяемые в отечественной практике перевозки КТГ, стараются исходить из модульного принципа сборки транспортного средства под соответствующие массы и габариты груза.
Коэффициент использования грузоподъемности может быть значительно удален от единицы, что противоречит теории автомобильных перевозок. Анализ перевозок КТҐ, осуществленных в нашей стране, показал, что коэффициент использования грузоподъемности может быть менее 0,2 при транспортировке легковесных длинномеров без несущего корпуса, в практике называемых «мыльными пузырями».
Автомобильная промышленность для легковесных грузов (3-4 класс) создает специализированный подвижной состав с увеличенными габаритами кузова, что достигается, в частности путем наращивания бортов, т.е. изменением стандартного габарита кузова.
Практика перевозки КТГ также требует внесения коррективов в геометрические параметры транспортного средства для его соответствия (приспособленности) к параметрам груза. Такой подход вызван необходимостью учитывать законы теории автомобильных перевозок.
Кроме того, анализ табл. 2.5 показывает, что при низком проценте грузов, например, 0,52 в 4-ом и 11-ом классе; 0,29 и 0,11 в 35 и 36 классах, естественно потребность в соответствующем типе транспортных средств будет ничтожно мала, что ведет к значительной потере эффективности АТС.
Отсюда вывод, что первоначально полученный вариант кластерного анализа грузов не способствует получению эффективной типоразмерной структуры парка и требует ее оптимизации.
Анализ параметров транспортных средств, проводимый с участием автора [85] и рядом других авторов [44, 74, 101], показал конструктивное различие модульных и немодульных транспортных средств.
Значительное отставание в нашей стране идет по строго нормируемому показателю нагрузки на одиночную и спаренную оси, значения которых в мире, соответственно от 80 кН (США, Финляндия, Венгрия) до 130 кН (Бельгия, Испания, Франция) и от 130 кН (Финляндия) до 200 кН (США, Бельгия, Болгария), во Франции 210 кН. В России 60 кН до 110кН (гр. Б) и от 100 кН до 180 кН (гр. А).
Осевая нагрузка рассчитывается из параметров полной массы АТС. Так как при любой массе практически можно распределить нагрузку до нормативной увеличением количества осей, естественно в пределах проходимости автопоезда по дорогам и экономической целесообразности. Исходя из этого масса определена как доминирующий показатель, что соответствует теории эксплуатационных свойств автомобиля.
Анализ параметров 250 единиц автомобилей-тяжеловозов по стандартной программе определения закономерностей связей коэффициента использования массы Мп и qn, а также Q c и qn показал отсутствие связи между этими параметрами, следовательно, в методике создания оптимального типоразмерного ряда необходимо пользоваться средними арифметическими значениями, посчитанными по каждому конкретному АТС {группе прицепов).
Разница в коэффициентах им и Q c модульных и немодульных ТС говорит о значительных различиях в конструкции и лучших качествах модульных ТС.
Масса нестандартизированного оборудования составляет около 10% от массы груза по экспертным оценкам специалистов СТАТ. Следовательно, грузоподъемность ТС должна составлять 1,1 массы груза.
На основании выполненных в НАМИ совместно с ПО "Уралавтопри-цеп" исследований "Конструктивное исполнение прицепных и самоходных тяжеловозов народнохозяйственного назначения" определено, что у немодульных прицепов нецелесообразно располагать подряд более 3-х осей по условиям управляемости. У прицепа с платформой, расположенной между тележками, будет не более шести осей по 8 колес на каждой оси. Предел скорости тяжеловозов согласно Правилам дорожного движения ограничен 50 км/ч, что по расчетам НАМИ не должно превышать нагрузки на одно колесо вЗт, т.е. общая нагрузка на ось будет в пределах 24 т.
Тогда для немодульных прицепов значение собственной массы составит 30,6 т (Qo= Qfo ср. х п), а полная допустимая масса Q п будет около 144 т (Q п = 24 т/ось х 6), следовательно грузоподъемность тяжеловоза будет qn = 144 -30,6 = 113,4 т. При 10% массы нестандартизированно-го оборудования масса перевозимого на данном ТС груза составит около 100 т. Таким образом получено ТС немодульного типа с целесообразной верхней границей грузоподъемности в 100 т (порог модульности).
Создание ТС немодульного типа большей грузоподъемности должно быть доказано достаточным количеством грузов определенной массы с учетом появления их в перспективе (т.е. при стабильном грузопотоке). В остальных случаях целесообразно создание модульного типа.
Проблема оптимизации структуры транспортных средств остается первоочередной и обостряется из-за отсутствия научных рекомендаций в этой области в условиях перехода к рыночным отношениям.
Изменение такого параметра, как длина и (или) ширина благодаря наличию рамы-вставки полностью соответствует теории автомобильных перевозок и принципам логистических систем в части повышения эффективности транспортных средств, так как при получении структуры парка, соответствующей структуре груза, каждый тип подвижного состава будет иметь большее время использования.
Разработка методики многофакторной оптимизации параметрического ряда автотранспортных средств, приспособленных к грузу и условиям эксплуатации
Полученный предварительный ряд рекомендуемых автотранспортных средств на основе многомерного кластерного анализа, как указывалось выше, может рассматриваться лишь как первоначальный вариант (см. 2.2). Поэтому задачей данного диссертационного исследования явилась разработка методики оптимизации параметрического ряда автотранспортных средств как многофакторного анализа, учитывающего приспособленность каждого типоразмера ТС к полученным классам груза, т.е. его габаритно-весовым характеристикам с повышением эффективности автотранспортных средств (см. рис 3.1), как одного из принципов (критериев) логистической системы.
Блок-схема предложенного автором диссертации метода пошаговой оптимизации структуры парка АТС для КТГ представлена на рис. 3.1. Применение рамы-вставки дает возможность использовать транспортное средство данной грузоподъемности для большей номенклатуры КТГ, что естественно повышает его коэффициент использования рабочего времени. Таким образом, предлагаемая методика позволяет снизить затраты на производство структуры парка и их эксплуатационные затраты. При этом надо отметить, что в диссертационной работе рассматривается структура парка, ограниченная грузоподъемностью 100 т, так как исследованиями с участием автора [85] установлено, что 100 т являются пределом порога модульности (см. 2.2), тем более, как видно из табл. 2.5 на грузы массой до 100 т приходится 62,99 % всех перевозимых КТГ. Причем по некоторым типам АТС до 100 т грузоподъемности этот процент составляет 12,25; 8,26 и т.п., а в группе от 100 до 2000 т максимальный процент 5,12. Кроме того, ранее указывалось, что тяжеловесные автомобили формируются из отдельных модулей для соответствия параметрам особо тяжелых грузов, т.е. свыше 100 т.
Исходная информация по крупногабаритному тяжеловесному грузу Формирование классов по трем параметрам с помощью модификации многофакторного кластерного анализа Формирование предварительного типоразмерного ряда автотранспортных средств Анализ ситуации: возможно объединение отдельных типов АТС по близким значениям параметров? Формирование следующего типоразмерного ряда автотранспортных средств Анализ ситуации: возможно изменение конструкции с помощью рамы-вставки? Группировка АТС одинаковой грузоподъемности с близкими параметрами: по длине и ширине Получение типоразмерного ряда обычной конструкции Получение следующего типоразмерного ряда АТС Расчет параметров рамы-вставки расчетно-графическим методом Окончательный типоразмерныи ряд АТС END
Блок-схема метода пошаговой оптимизации структуры парка Анализ данных, представленных в таблице 2.5 и рассматриваемых как первоначальный и следующий типоразмерныи ряд АТС, показал еще одну возможность сокращения количества типов подвижного состава, что соответствует блок-схеме (рис. 3.1).
В результате при внесении изменений в конструкцию подвижного состава в виде рамы-в ставки можно сократить количество типоразмеров АТС. Анализ данных таблицы (2.6) проводился по следующей методике. Были выделены одинаковые грузоподъемности в массиве данных до 100т включительно, представляющие порог модульности транспортных средств (см. 2.2), с указанием разброса по длине, ширине, количеству (суммарному) грузов, имеющих соответствующие параметры, и процент (суммарный) таких грузов.
Затем в полученном массиве транспортных средств были выделены соответствующей дополнительной строкой одинаковые грузоподъемности, группировка которых производилась по значениям длины или ширины. Полученный результат с указанием суммарного количества грузов и их объемов внесен в таблицу 3.1.
Получен типоразмерный ряд АТС с разбросом длины и (или) шири ны, требующий применения такого конструкционного элемента, как рама-вставка, размеры которой рассчитывались по методике {см. 3.3)
Анализ данных полученной таблицы показывает, что возможно увеличение количества перевозимых грузов одной массы на одной и той же грузоподъемности, т.е. повышение коэффициента использования рабочего времени, что дает повышение производительности данного АТС и, в конечном счете, как главного эксплуатационного показателя согласно теории автомобильных перевозок. 3.3. Методика определения параметров автотранспортных средств и технологической оснастки (рамы-вставки)
Таким образом, были вычленены следующие грузоподъемности: 5 т при длине 6 м и ширине 5 м (1412 ед.); 13 т при длине 6 м и ширине 5 м (969 ед.); 550 т при длине 8 м и ширине 2 м (4309 ед.); 76 т - при длине 8 м и ширине 4 м (2906 ед.) и 100 т - при длине 8 м и ширине 3 м (2150 ед.), как параметры, которые без дополнительного исследования нельзя оптимизировать в нашей постановке задачи и рассмотренные как элементы первичного ряда транспортных средств в структуре парка для перевозки КТГ.
АТС грузоподъемностью 19 т должно перевозить грузы 6 и 14 м длины; грузоподъемностью 32 т - 7, 17 и 28 м; грузоподъемностью 39 т -7 и 17 м; грузоподъемностью 62 т - 8, 20 и 34 м, а грузоподъемностью 86 - 8 и 30 м. Следовательно, для рассматриваемых АТС необходимо определить размер рамы-вставки. Проанализируем как распределяется длина и ширина этих автотранспортных средств с учетом их количества (см. рис. 3.3).
Распределение длины, ширины и количества автотранспортных средств данных параметров Анализ рисунка показывает, что наиболее востребованной является длина 8 м (5058 единиц груза или 48, 74%) и 7 м (2665 единиц груза или 25, 67%). Наиболее востребованной является ширина 4 м (6761 единица груза или 65,14%) при разных величинах грузоподъемности, если принять грузоподъемность равной массе, т.е. исходить из коэффициента использования грузоподъемности, равном единице согласно теории автомобильных перевозок.
График (рис. 3.3) позволил выделить однозначно лишь одну группу грузов с параметрами длины от 6 до 8 м, но с разбросом ширины от 2 до 5 м. В связи с отсутствием взаимосвязи между параметрами масса, длина и ширина сделать вывод о параметрах АТС и размерах рамы-вставки на основе проведенного графического анализа не представляется возможным.
Объемное и плоскостное представление параметров полученного ряда АТС с возможным применением рамы-вставки Совокупность рассмотренного ряда составила 10378 единиц груза. Срез полученной поверхности с шагом в 500 единиц выделил также однозначно группу грузов длиной от 6 до 8 м и ряд грузов с разбросом длины от 14 до 20 м и от 28 до 34 м (рис. 3.4), которые условно можно рассматривать как две группы. В табл. 3.3 показано распределение АТС по группам.
Анализ гистограмм по всей совокупности однозначно выделил три группы АТС при средней величине математического ожидания по длине 8,0628 ± 5,6145 и ширине 2,5716 ± 0,1245. В связи с таким разбросом данных по длине был проведен анализ на основе построенных гистограмм по каждой группе в отдельности.
