Введение
ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 16
1.1 Анализ научно-исследовательских работ по теме исследования 16
1.2 Выявление и классификация основных групп факторов, влияющих на срок
службы и интенсивность износа шины 35
1.2.1 Давление воздуха в шине 38
1.2.2 Нагрузка на шину 42
1.2.3 Скорость движения 43
1.2.4 Техническое состояние 44
1.2.5 Неоднородность колес и дисбаланс 45
1.2.6 Дорожные и климатические условия 46
1.3 Существующие системы контроля давления шин на предприятии 48
1.4 Системы мониторинга давления в шинах 49
1.4.1 Виды систем мониторинга давления в шинах 51
1.5 Анализ шин и подвижного состава на предприятии 56
1.5.1 Характеристика исследуемого подвижного состава 56
1.5.2 Характеристики и ходимость шин 58
1.6 Методы оценки интенсивности износа шин 63
1.7 Цель, задачи и общая методика исследования 68
ГЛАВА 2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕОРИИ ПЛАНИРОВАНИЯ МНОГОФАКТОРНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА 72
2.1 Определение факторов для учета в регрессионной модели и их влияние на интенсивность износа шин 72
2.2 Интерпретирование модели процесса интенсивности износа шин в виде
«черного ящика» 74
2.3 Методика планирования многофакторного эксперимента 77
2.4 Выбор уравнения регрессии 80
2.5 Построение матрицы планирования эксперимента 82
ГЛАВА 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ПРЕДСТАВЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ 84
3.1 Оценка точности метода измерения интенсивности износа шин 84
3.2 Проведение эксперимента 86
3.3 Множественный регрессионный анализ результатов 92
3.4 Оценка адекватности моделей 95
ГЛАВА 4 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ 109
4.1 Интерпретация результатов исследования 109
4.2 Моделирование ресурса шин в зависимости от уровня варьирования факторов 113
4.3 Экономический эффект от использования системы мониторинга 116
4.4 Оценка эффективности инвестиций на внедрение системы мониторинга 119
4.5 Оценка экологического эффекта от внедрения системы мониторинга 125
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 133
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 134
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 135
Актуальность работы. Доставка автомобильным транспортом на сегодняшний день является самым востребованным видом доставки грузов и пассажиров не только в России, но и во всем мире. Так, по данным федеральной службы государственной статистики за 2016 год [42], автомобильным транспортом было перевезено 5041 млн. тонн груза, что составляет 67,5 % грузоперевозок России по всем видам транспорта. Аналогичная ситуация и с пассажироперевозками: 13 166 млн. человек или 68,9 %. Учитывая большие объемы автомобильных перевозок и их социально-экономическую значимость, проблема повышения эффективности автомобильного транспорта является весьма актуальной. Как указано в работе [53], эффективность автомобильного транспорта зависит не только от организации перевозок или технического состояния подвижного состава, но и от эксплуатационных характеристик и срока службы шин. Мнение авторов можно объяснить тем, что шина является одним из наиболее дорогостоящих элементов конструкции автомобиля, а затраты на поддержание и восстановление работоспособности шины занимают второе место после затрат на топливо.
Снизить затраты на шины можно увеличением показателей ее долговечности, на которые влияет множество факторов. Эти факторы можно выделить в две группы: управляемые и неуправляемые. Управляемые факторы - это факторы, на которые можно влиять для управления ресурсом шин, к ним относятся: давление в шине, дисбаланс (статический и динамический), состояние подвески, нагрузка на автомобиль, скорость движения и мастерство вождения. К неуправляемым относятся: дорожные и природно-климатические условия, а также условия движения. Все перечисленные управляемые факторы, так или иначе, контролируются технической службой на АТП, однако контролю давления зачастую уделяется мало внимания, а чаще всего и вовсе им пренебрегается. В результате чего, в 60 - 90% шин при эксплуатации имеют давление выше или ниже нормы, из-за несоблюдения нормы давления в шине, теряется 6 - 15% ресурса шин и 1,5 - 6,0% топлива.
Проблема контроля давления в шинах вызвана отсутствием нормативных документов, регламентирующих в обязательном порядке осуществлять непрерывный контроль за давлением в шинах, а также отсутствием рекомендаций по использованию методов контроля. В западных странах эта проблема уже давно решена. В США в ноябре 2000 года конгрессом США был одобрен акт The TREAD (Transportation Recall Enhancement, Accountability, and Documentation) Act, согласно которому в автомобилях должна существовать система проверки и сигнализации о значительно недостаточном давлении в шинах. На сегодняшний день в США функционирует федеральный стандарт «Federal Motor Vehicle Safety Standard» (FMVSS) №138, разработанный Национальной Администрацией шоссейного движения NHTSA, предписывающий обязательную установку систем мониторинга давления в шинах. Существует так же международный стандарт ISO/DFIS 21750, опубликованный в марте 2006 года. Эти стандарты поддерживают базовые требования американского стандарта. В настоящее время в Европе действуют правила ЕЭК ООН №64, предписывающие с 2012 года оборудовать все новые автомобили датчиками мониторинга давления.
Так же стоит упомянуть о благоприятном воздействии на экологию от эффективной эксплуатации шин: снижается расход топлива, в результате чего происходит меньшее выделение вредных отработавших газов в атмосферу; а так же снижается выброс вредной резиновой пыли. Вся эта пыль оседает преимущественно на придорожной полосе, так согласно [53], почва придорожной полосы содержит около 2% резиновых частиц. А анализ, проведенный тем же автором, показывает, что при изнашивании шин в окружающую среду попадает большое количество канцерогенных полиароматических, прежде всего бензапирена, а также N-нитозоаминов и других вредных для организма человека веществ, добавляемых производителями шин для улучшения эластичных и упруго-прочностных свойств резины.
С учетом изложенного, диссертационное исследование на тему «управление ресурсом шин на основе использования систем мониторинга транспортных средств» является весьма актуальным.
Целью диссертационной работы снижение эксплуатационных затрат и выбросов вредных веществ путем разработки системы управления ресурсом шин на основе использования систем мониторинга транспортных средств.
Научная новизна заключается в разработке способа для управления ресурсом шин на основе использования систем мониторинга управляемых факторов влияния на ресурс шин на межмуниципальных и межрегиональных маршрутах в условиях Сибири [57].
Практическая ценность работы заключается в создании метода учета влияния управляемых факторов на ресурс шин в условиях эксплуатации юга Сибири на примере ОАО «Автоколонна 1967». Создаваемые регрессионные модели для каждого рассматриваемого маршрута позволят прогнозировать остаточную глубину протектора шины в зависимости от сочетания эксплуатационных факторов для каждого конкретного маршрута: давление воздуха в шине и весовая нагрузка на шину.
Разрабатываемые модели и методика позволят управлять ресурсом шин, проводить планово-предупредительные воздействия с учетом фактического состояния на основе данных мониторинга и, как следствие, снизить эксплуатационные затраты на шины и топливо, повысить безопасность движения и уменьшить негативное влияние на окружающую среду.
Задачи исследования:
провести анализ по литературным данным и комплексно рассмотреть влияние факторов на интенсивность износа шины;
провести анализ статистических данных о давлении и ходимости шин, выбрать основные эксплуатационные факторы влияния на интенсивность износа протектора;
составить многофакторные регрессионные модели зависимости глубины протектора шины от основных эксплуатационных факторов;
разработать на основе регрессионных моделей мероприятия, позволяющие уменьшить интенсивность износа протектора шин.
1. В результате анализа научно-исследовательских работ по теме исследования, выделены наиболее значимые факторы: давление в шине и весовая нагрузка.
2. Определены параметры ресурса шин автобусов ОАО «Автоколонна 1967»: средний ресурс Lcp = 143 тыс. км; коэффициент вариации V = 0,09;
cp распределение ресурса подчиняется закону Вейбулла-Гнеденко; средняя остаточная глубина протектора - 2 мм; среднее давление в шинах - 7,47 Бар.
3. С использованием теории планирования многофакторного эксперимента проведены исследования интенсивности износа шин, разработаны регрессионные модели для 7 маршрутов, которые позволяют количественно оценивать влияние давления и весовой нагрузки на ресурс шин. Данные модели позволяют прогнозировать и управлять ресурсом шин на основе использовании систем мониторинга давления в шинах.
4. Согласно расчетным данным, при непрерывном контроле давления, ресурс шин можно повысить в среднем на 12 %, что в денежном эквиваленте составит 3 566 798 руб. в год на 49 автобусов ОАО «Автоколонна 1967».
5. Вследствие мониторинга давления и увеличения ресурса шин, снизится выброс в окружающую среду вредной резиновой пыли: снижение выбросов которой составит 189 кг на 49 автобусов в год.
6. Снижение выбросов вредных веществ с отработавшими газами в следствие снижения расхода топлива: выбросы оксида углерода (CO) снизятся на 94,2 кг, углеводородов (CH) на 30,18 кг и оксидов азота (NOx) на 135,33 кг.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
