Разработка телематической автоматизированной системы мониторинга веса транспортных средств
|
ВВЕДЕНИЕ 5
1 АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ УПРАВЛЕНИЯВЕСОВОГО КОНТРОЛЯ ТЯЖЕЛОВЕСНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ НААВТОМОБИЛЬНОЙ ДОРОГЕ 9
1.1 Анализ опыта управления весового контроля транспорта на автомобильных дорогах 9
1.2 Анализ нормативно-правовых актов в сфере перевозок тяжеловесных грузов 18
1.3 Характеристика и особенности факторов, влияющих на процесс доставки тяжеловесных грузов автомобильным транспортом 24
Выводы по разделу 1 27
2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ВЕСОВОГО КОНТРОЛЯ ТЯЖЕЛОВЕСНОГО АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА 29
2.1 Концепция построения телематической автоматизированной системы управления весового контроля тяжеловесных транспортных средств на автомобильной дороге 29
2.2 Разработка модели влияния факторов внедрения телематической автоматизированной системы управления весового контроля ТТС на транспортно-эксплуатационные показатели автомобильной дороги 36
2.3 Обоснование технических средств автоматизированного весового контроля транспортных средств на автомобильных дорогах 40
Выводы по разделу 2 51
3 РАЗРАБОТКА ТЕЛЕМАТИЧЕСКОЙ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА ВЕСА ТЯЖЕЛОВЕСНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ 52
3.1 Методика построения телематической автоматизированной системы управления весового и экологического контроля тяжеловесных транспортных средств 52
3.2 Разработка практических рекомендаций построения телематической автоматизированной системы управления весового контроля тяжеловесных транспортных средств 57
3.3 Программа экспериментальных исследований 64
Выводы по разделу 3 67
4 ОЦЕНКА ИННОВАЦИОННЫХ ПЕРСПЕКТИВ ПРИМЕНЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ВЕСОВОГО КОНТРОЛЯ 68
4.1 Технико-экономическая оценка эффективности предлагаемых решений 68
4.2 Оценка экономической эффективности 73
Выводы по разделу 4 79
5 ОХРАНА ТРУДА И ПРОМЫШЛЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ 80
5.1 Идентификация опасностей 80
5.2 Безопасность труда 81
5.3 Анализ потенциальных источников ЧС 84
Выводы по разделу 5 87
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 88
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 90
1 АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ УПРАВЛЕНИЯВЕСОВОГО КОНТРОЛЯ ТЯЖЕЛОВЕСНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ НААВТОМОБИЛЬНОЙ ДОРОГЕ 9
1.1 Анализ опыта управления весового контроля транспорта на автомобильных дорогах 9
1.2 Анализ нормативно-правовых актов в сфере перевозок тяжеловесных грузов 18
1.3 Характеристика и особенности факторов, влияющих на процесс доставки тяжеловесных грузов автомобильным транспортом 24
Выводы по разделу 1 27
2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ВЕСОВОГО КОНТРОЛЯ ТЯЖЕЛОВЕСНОГО АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА 29
2.1 Концепция построения телематической автоматизированной системы управления весового контроля тяжеловесных транспортных средств на автомобильной дороге 29
2.2 Разработка модели влияния факторов внедрения телематической автоматизированной системы управления весового контроля ТТС на транспортно-эксплуатационные показатели автомобильной дороги 36
2.3 Обоснование технических средств автоматизированного весового контроля транспортных средств на автомобильных дорогах 40
Выводы по разделу 2 51
3 РАЗРАБОТКА ТЕЛЕМАТИЧЕСКОЙ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА ВЕСА ТЯЖЕЛОВЕСНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ 52
3.1 Методика построения телематической автоматизированной системы управления весового и экологического контроля тяжеловесных транспортных средств 52
3.2 Разработка практических рекомендаций построения телематической автоматизированной системы управления весового контроля тяжеловесных транспортных средств 57
3.3 Программа экспериментальных исследований 64
Выводы по разделу 3 67
4 ОЦЕНКА ИННОВАЦИОННЫХ ПЕРСПЕКТИВ ПРИМЕНЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ВЕСОВОГО КОНТРОЛЯ 68
4.1 Технико-экономическая оценка эффективности предлагаемых решений 68
4.2 Оценка экономической эффективности 73
Выводы по разделу 4 79
5 ОХРАНА ТРУДА И ПРОМЫШЛЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ 80
5.1 Идентификация опасностей 80
5.2 Безопасность труда 81
5.3 Анализ потенциальных источников ЧС 84
Выводы по разделу 5 87
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 88
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 90
Актуальность исследования. Одним из ключевых направлений в стратегии развития транспортного комплекса России является внедрение единой интеллектуальной транспортной системы (ИТС). ИТС представляет собой совокупность взаимосвязанных подсистем, основанных на современных телематических технологиях и процессах автоматизации.
«Тренд перехода к прогрессивным цифровым технологиям закреплён Указом Президента «О стратегии научно-технологического развития РФ» и Постановлением Правительства «Об утверждении Транспортной стратегии Российской Федерации на период до 2030 года», а также в рамках национальной программы «Безопасные и качественные дороги».
Развитие ИТС требует применения информационно-коммуникационных технологий, что, в свою очередь, приведёт к увеличению числа разнообразных технических решений в этой области. Поэтому необходимо создать научно обоснованные теоретические принципы для построения подсистем ИТС на всех уровнях их функционирования.
Формирование подсистем должно основываться на научно обоснованных методических рекомендациях и общих принципах.
Несмотря на растущий интерес к интеллектуальным транспортным системам со стороны научного сообщества, анализ отечественных и зарубежных публикаций демонстрирует, что до сих пор некоторые аспекты построения подсистем ИТС остаются невыясненными. В частности:
- не изучен вопрос необходимости комплексной методики для внедрения системы весового контроля;
- существует потребность в разработке методики обоснования необходимости технических средств для автоматизированного весового контроля транспортных средств на автомобильных дорогах;
- необходима методика для оценки эффективности внедрения телематической автоматизированной системы весового контроля перевозок тяжеловесных транспортных средств» [1].
Степень разработанности темы
интеллектуальных транспортных систем (ИТС) активно обсуждается в сборниках научных трудов МАДИ и различных журналах, включая «Вестник гражданских инженеров», «Наука и техника в дорожной отрасли», «Автотранспортное предприятие», «Вестник ГЛОНАСС», «Вестник МАДИ», «Вестник МВД», а также «Транспорт: наука, техника, управление». ИТС рассматриваются как важный инструмент для решения актуальных и будущих транспортных вызовов, и они получили признание за свою роль в обеспечении эффективной, безопасной и устойчивой мобильности. Для дальнейшего прогресса в области единой ИТС необходимо разработать теоретически обоснованные принципы для создания различных подсистем. Несмотря на значительное количество исследований, проведенных в вузах, таких как МАДИ, СПГУ и СПбГАСУ, до сих пор отсутствуют методики для автоматизации систем весового контроля тяжеловесных грузов на автомобильных дорогах. Работы таких авторов, как В.Н. Приходько, В.М. Власов, А.М. Иванов и других, посвящены специфическим аспектам управления дорожным движением, включая планирование, организацию контроля грузоперевозок, прогнозирование и восстановление движения, увеличение пропускной способности дорог и оснащение контрольных пунктов современными средствами автоматизации. Однако, несмотря на обширные теоретические и экспериментальные исследования, вопросы методического обеспечения для создания локальной автоматизированной системы управления весовым контролем тяжеловесных транспортных средств с использованием информационно-телекоммуникационных технологий на автомобильных дорогах остаются недостаточно изученными» [2].
Цель исследования: увеличение эффективности транспортировки тяжеловесных автомобилей с использованием моделей, методик и алгоритмов для создания системы весового контроля автотранспортных средств.
Задачи исследований:
1. Провести анализ текущих тенденций в управлении процессом перевозки тяжеловесных грузов по автодорогам, оценить существующие научные подходы к усовершенствованию данной сферы и изучить методы и
модели работы автоматизированных систем в дорожном транспорте; рассмотреть методы и алгоритмы, используемые для учета влияния различных факторов при решении задач оптимизации доставки тяжеловесных грузов.
2. Создать математическую модель, отражающую влияние факторов, связанных с функционированием систем управления весовым контролем тяжеловесных транспортных средств, на эксплуатационные характеристики автомобильной дороги, что позволит объективно оценить многоаспектные требования к техническим показателям автоматизированной системы управления весом грузового транспорта.
3. Разработать методику, обосновывающую необходимость внедрения технических средств автоматизированного весового контроля для транспортных средств на автодорогах.
4. Создать методику для оценки эффективности применения телематической автоматизированной системы управления весовым контролем грузовых транспортных средств, которая поможет определить, насколько выполняемые системой функции соответствуют требованиям и условиям эксплуатации дорог.
Объектом исследования система контроля веса тяжелых грузовиков на автомагистралях.
Предметом исследования являются управленческие и инфраструктурные решения, которые создают оптимальные условия для функционирования телематической автоматизированной системы контроля веса тяжеловесных транспортных средств на автомобильной дороге, принимая во внимание использование технических средств мониторинга.
Значимость работы: разработаны обоснованные модели и методики создания программно-технического комплекса для автоматизации процесса перевозки тяжеловесных грузов, что способствует повышению эффективности их доставки. В исследовании применялись методы математического и компьютерного моделирования, экспертные оценки, экспоненциальные модели распределения, теория алгоритмов, вычислительные эксперименты, математическая статистика, а также наблюдение и измерение.
«Тренд перехода к прогрессивным цифровым технологиям закреплён Указом Президента «О стратегии научно-технологического развития РФ» и Постановлением Правительства «Об утверждении Транспортной стратегии Российской Федерации на период до 2030 года», а также в рамках национальной программы «Безопасные и качественные дороги».
Развитие ИТС требует применения информационно-коммуникационных технологий, что, в свою очередь, приведёт к увеличению числа разнообразных технических решений в этой области. Поэтому необходимо создать научно обоснованные теоретические принципы для построения подсистем ИТС на всех уровнях их функционирования.
Формирование подсистем должно основываться на научно обоснованных методических рекомендациях и общих принципах.
Несмотря на растущий интерес к интеллектуальным транспортным системам со стороны научного сообщества, анализ отечественных и зарубежных публикаций демонстрирует, что до сих пор некоторые аспекты построения подсистем ИТС остаются невыясненными. В частности:
- не изучен вопрос необходимости комплексной методики для внедрения системы весового контроля;
- существует потребность в разработке методики обоснования необходимости технических средств для автоматизированного весового контроля транспортных средств на автомобильных дорогах;
- необходима методика для оценки эффективности внедрения телематической автоматизированной системы весового контроля перевозок тяжеловесных транспортных средств» [1].
Степень разработанности темы
интеллектуальных транспортных систем (ИТС) активно обсуждается в сборниках научных трудов МАДИ и различных журналах, включая «Вестник гражданских инженеров», «Наука и техника в дорожной отрасли», «Автотранспортное предприятие», «Вестник ГЛОНАСС», «Вестник МАДИ», «Вестник МВД», а также «Транспорт: наука, техника, управление». ИТС рассматриваются как важный инструмент для решения актуальных и будущих транспортных вызовов, и они получили признание за свою роль в обеспечении эффективной, безопасной и устойчивой мобильности. Для дальнейшего прогресса в области единой ИТС необходимо разработать теоретически обоснованные принципы для создания различных подсистем. Несмотря на значительное количество исследований, проведенных в вузах, таких как МАДИ, СПГУ и СПбГАСУ, до сих пор отсутствуют методики для автоматизации систем весового контроля тяжеловесных грузов на автомобильных дорогах. Работы таких авторов, как В.Н. Приходько, В.М. Власов, А.М. Иванов и других, посвящены специфическим аспектам управления дорожным движением, включая планирование, организацию контроля грузоперевозок, прогнозирование и восстановление движения, увеличение пропускной способности дорог и оснащение контрольных пунктов современными средствами автоматизации. Однако, несмотря на обширные теоретические и экспериментальные исследования, вопросы методического обеспечения для создания локальной автоматизированной системы управления весовым контролем тяжеловесных транспортных средств с использованием информационно-телекоммуникационных технологий на автомобильных дорогах остаются недостаточно изученными» [2].
Цель исследования: увеличение эффективности транспортировки тяжеловесных автомобилей с использованием моделей, методик и алгоритмов для создания системы весового контроля автотранспортных средств.
Задачи исследований:
1. Провести анализ текущих тенденций в управлении процессом перевозки тяжеловесных грузов по автодорогам, оценить существующие научные подходы к усовершенствованию данной сферы и изучить методы и
модели работы автоматизированных систем в дорожном транспорте; рассмотреть методы и алгоритмы, используемые для учета влияния различных факторов при решении задач оптимизации доставки тяжеловесных грузов.
2. Создать математическую модель, отражающую влияние факторов, связанных с функционированием систем управления весовым контролем тяжеловесных транспортных средств, на эксплуатационные характеристики автомобильной дороги, что позволит объективно оценить многоаспектные требования к техническим показателям автоматизированной системы управления весом грузового транспорта.
3. Разработать методику, обосновывающую необходимость внедрения технических средств автоматизированного весового контроля для транспортных средств на автодорогах.
4. Создать методику для оценки эффективности применения телематической автоматизированной системы управления весовым контролем грузовых транспортных средств, которая поможет определить, насколько выполняемые системой функции соответствуют требованиям и условиям эксплуатации дорог.
Объектом исследования система контроля веса тяжелых грузовиков на автомагистралях.
Предметом исследования являются управленческие и инфраструктурные решения, которые создают оптимальные условия для функционирования телематической автоматизированной системы контроля веса тяжеловесных транспортных средств на автомобильной дороге, принимая во внимание использование технических средств мониторинга.
Значимость работы: разработаны обоснованные модели и методики создания программно-технического комплекса для автоматизации процесса перевозки тяжеловесных грузов, что способствует повышению эффективности их доставки. В исследовании применялись методы математического и компьютерного моделирования, экспертные оценки, экспоненциальные модели распределения, теория алгоритмов, вычислительные эксперименты, математическая статистика, а также наблюдение и измерение.
1. . Создана модель, оценивающая влияние различных факторов на работу системы весового контроля автодорог и определяющая критерии её эффективности. Она позволяет объективно анализировать многокритериальные требования к измерительным средствам, использованным в данной системе.
2. Выделены ключевые параметры, которые значительно влияют на эффективность автомобильных перевозок: оперативность управления, средняя скорость движения транспортных средств и состояние дорожного покрытия. Эти параметры учитываются при выборе аппаратных средств управления системой весового контроля.
3. Для решения задач аппаратного и технического обеспечения системы весового контроля, учитывая отсутствие требований к измерительным средствам, разработана методика, которая обосновывает технические требования и оценивает характеристики измерительных средств. Это позволяет сформировать требования к измерительным устройствам с учётом экспериментально установленного критерия эффективности идентификации грузовых транспортных средств.
4. Разработана методика, оценивающая эффективность функционирования системы, включая алгоритм для оценки применения альтернативных технических средств контроля и рекомендации по оптимальному выбору в соответствии с установленными требованиями и влиянием технических средств на эксплуатационные характеристики дороги.
5. В рамках доработки аппаратного обеспечения системы создана автоматизированная система мониторинга экологических параметров двигателя, позволяющая осуществлять экологический контроль на дороге.
6. Предоставлены практические рекомендации по созданию аппаратного и программного обеспечения системы весового контроля с учётом созданных моделей информационного и методологического обеспечения, получивших патенты и свидетельства на программное обеспечение.
7. Проведена технико-экономическая оценка предложенных решений по повышению эффективности управления автомобильными перевозками.
Результаты показывают, что новая система управления более эффективна, так как улучшает ключевые показатели доставки грузов: общее время доставки уменьшается на 20%, а часовая производительность автотранспортных предприятий увеличивается на 26%.
8 Экономический эффект от её внедрения составляет 1,7 млрд рублей в год, что связано с экономией на восстановлении дорожного покрытия. Таким образом, задача по разработке комплексной методики системы управления весового контроля грузовиков, с учётом современных измерительных технологий, выполнена, и поставленная цель по созданию моделей, методов и алгоритмов для телематической автоматизированной системы достигнута
2. Выделены ключевые параметры, которые значительно влияют на эффективность автомобильных перевозок: оперативность управления, средняя скорость движения транспортных средств и состояние дорожного покрытия. Эти параметры учитываются при выборе аппаратных средств управления системой весового контроля.
3. Для решения задач аппаратного и технического обеспечения системы весового контроля, учитывая отсутствие требований к измерительным средствам, разработана методика, которая обосновывает технические требования и оценивает характеристики измерительных средств. Это позволяет сформировать требования к измерительным устройствам с учётом экспериментально установленного критерия эффективности идентификации грузовых транспортных средств.
4. Разработана методика, оценивающая эффективность функционирования системы, включая алгоритм для оценки применения альтернативных технических средств контроля и рекомендации по оптимальному выбору в соответствии с установленными требованиями и влиянием технических средств на эксплуатационные характеристики дороги.
5. В рамках доработки аппаратного обеспечения системы создана автоматизированная система мониторинга экологических параметров двигателя, позволяющая осуществлять экологический контроль на дороге.
6. Предоставлены практические рекомендации по созданию аппаратного и программного обеспечения системы весового контроля с учётом созданных моделей информационного и методологического обеспечения, получивших патенты и свидетельства на программное обеспечение.
7. Проведена технико-экономическая оценка предложенных решений по повышению эффективности управления автомобильными перевозками.
Результаты показывают, что новая система управления более эффективна, так как улучшает ключевые показатели доставки грузов: общее время доставки уменьшается на 20%, а часовая производительность автотранспортных предприятий увеличивается на 26%.
8 Экономический эффект от её внедрения составляет 1,7 млрд рублей в год, что связано с экономией на восстановлении дорожного покрытия. Таким образом, задача по разработке комплексной методики системы управления весового контроля грузовиков, с учётом современных измерительных технологий, выполнена, и поставленная цель по созданию моделей, методов и алгоритмов для телематической автоматизированной системы достигнута