Istraživanja i projektovanja za privredu - Research and Design in Commerce and Industry - broj 15 by JAES

IMPRESSUM

Uređivački odbor

Istraživanja i projektovanja za privredu Zvanično izdanje Instituta za istraživanja i projektovanja u privredi Vatroslava Lisinskog 12a, 11000 Beograd Rešenjem Ministarstva za kulturu i informisanje časopis je upisan u Registar javnih glasila pod brojem 3516. Ministarstvo za nauku i zaštitu životne sredine uvrstilo je časopis u spisak referalnih časopisa. Radovi objavljeni u časopisu redovno se indeksiraju kroz apstraktne baze Elsevier Bibliographic Databases koje uključuju EMBASE, EMNursing, Compendex, GEOBASE, Mosby Yearbooks i SCOPUS. ISSN 1451-4117 UDC 33 Za izdavača: Prof. dr Branko Vasić

Prof. dr Jovan Todorović glavni urednik

Mašinski fakultet Univerziteta u Beogradu redovni profesor u penziji

Dr Predrag Uskoković odgovorni urednik

JKP Beogradski vodovod i kanalizacija pomoćnik generalnog direktora

Prof. dr Gradimir Danon Šumarski fakultet Univerziteta u Beogradu redovni profesor

Uređi vačk i odbor u proširenom sas tavu Dr Robert Bjeković, Nemačka; Prof. dr Jozef Aronov, Rusija; Dr Jezdimir Knežević, Engleska; Dr Nebojša Kovačević, Engleska; Dr Jelica Vujačić, SAD; Adam Zielinski, Poljska; Dr Peter Steininger, Austrija.

Doc. dr Dušan Milutinović Institut „Kirilo Savić“ direktor istraživačko-razvojnog centra za mašinstvo

Izdavački savet Nebojša Divljan, Delta osiguranje, Beograd; Prof. dr Miloš Nedeljković, Mašinski fakultet, Beograd; Milutin Ignjatović, CIP, Beograd; Mr Srećko Nijemčević, Ikarbus, Beograd; Mr Slaven Tica, GSP, Beograd; Dr Miljko Kokić, Zastava, Kragujevac; Dr Zdravko Milovanović, Vlada Rep. Srpske,Banja Luka; Dr Drago Šerović, Jadransko brodogradilište, Bijela; Vladimir Taušanović, JKP BVK, Beograd; Dušan Basara, Ratko Mitrović, Beograd; Ljubiša Vuletić, Narodna Banka Srbije, Beograd; Slobodan Jovanović, Preduzeće za puteve Beograd.

Redakcioni odbor D. Curović; N. Stanojević; B. Mančić; J. Joldžić Redakcija zadržava sva prava redakture tekstova, naslova, međunaslova i tehničkog oblikovanja svih primljenih materijala. Preštampavanje je dozvoljeno samo uz navođenje izvora.

Mr Đorđe Mil osavlj ević IHTM Preduzeće za tehnološki razvoj A.D., Beograd Direktor

Prof. dr Vladan Božić Ekonomski fakultet Univerziteta u Beogradu redovni profesor

Prof. dr Nenad Đajić Rudrsko-geološki fakultet Univerziteta u Beogradu redovni profesor

Prof. dr Vlastimir Dedović

Časopis izlazi četiri puta godišnje. U finansiranju izdavanja časopisa učestvuje Ministrastvo nauke i zaštite životne sredine Republike Srbije. D i z a j n i p r i p r e m a : IIPP Š t a m p a : Libra Institut za istraživanja i projektovanja u privredi, Beograd. Sva prava zadržana.

Saobraćajni fakultet Univerziteta u Beogradu redovni profesor

Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

OD UREĐIVAČKOG ODBORA

Poštovani čitaoci, ovim brojem naš časopis ulazi u petu godinu izlaženja. Posle dva broja objavljena u 2003. godini, u naredne tri godine redovno je objavljivano po četiri broja, kako je to odlukom osnivača – Instituta za istraživanje i projektovanje u privredi, bilo na početku ovog projekta određeno. Pored redovnosti izlaženja, smatramo da je veliki uspeh naš časopis ostvario i kvalitetom objavljenih priloga. Značajno je i to da se radovi iz časopisa IIPP redovno prikazuju u ELSEVIR BIBLIOGRAPHIC DATABASE, preko servisa SCOPUS, čime se ostvaruje neophodna Prof. dr Jovan Todorović komunikacija sa inostranim bazama podataka i zainteresovanim stručnjacima iz drugih zemalja. Ne manje je važno da je po kriterijuma Centra za evaluaciju u obrazovanju i nauci – CEON časopis IIPP ocenjen kategorijom 3 (u dijapazonu od 1 do 5) i da se od svih stručnih i naučnih časopisa koji su se prethodnih godina objavljivali u Srbiji (preko 470) nalazi na 40. mestu, a od 20 časopisa iz oblasti mašinstva i softvera u Srbiji na 2. mestu. Sve je to doprinelo da se o časopisu IIPP u svim sredinama govori sa pohvalama, posebno u krugovima zainteresovanih stručnjaka iz privrednih i drugih organizacija, neposredno ili posredno vezanih za programsku orijentaciju časopisa. Sve je više čitalaca i pretplatnika. Slobodno se može reći da je časopis IIPP našao svoje mesto u našem tehničkom životu i da je posle samo četiri godine postao jedan od činilaca razvoja naše privrede i inženjerstva u svim oblastima tehnike. Značajno mesto u razvoju časopisa IIPP imaju simpozijumi „Istraživanje i projektovanje za privredu“ koji se organizuju svake jeseni. Osnovna ideja je da se na simpozijumima „Istraživanje i projektovanje za privredu“ časopis IIPP još više afirmiše, da se okupi više saradnika i čitalaca. Namera je da se na ovim skupovima, karaktera „usmenih novina“, saopštavaju aktuelni i kvalitetni radovi, koji bi se posle odgovarajućih rasprava i recenzija, objavljivali u časopisu. To već daje rezultate i u ovom broju se, na primer, objavljuju interesantni radovi koji su saopšteni na nedavnom simpozijumu u Nišu. Ovakvih radova će svakako biti sve više. Na Simpozijumu u Nišu je pokrenuta i inicijativa da se u časopisu IIPP povremeno daju prikazi naših novih uspešnih kompanija, pre svega iz reda malih i srednjih preduzeća. Trebalo bi da se prikaže razvojni put ovih firmi, da se objasni kakve su tehničke i druge probleme imali na početku i kako su ih rešavali. Na to bi trebalo da se nadovežu procene daljih kretanja i planovi za dalji razvoj, a u tom okviru bi trebalo da se ukaže i na probleme za čije rešavanje bi eventualno bila potrebna pomoć sa strane, posebno od naučnih i drugih institucija, kakav je i Institut za istraživanje i projektovanje u privredi. Prikazi ovih kompanija, dakle, ne treba da imaju komercijalno – marketinški karakter, već pre svega stručno – tehnički, kako bi iskustva u njihovom dosadašnjem i planiranom razvoju bila od koristi i za druge kompanije sličnog tipa.i veličine.

Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

SADRŽAJ

Aleksandar Radosavljević Nova višesistemska električna lokomotiva za železnice Srbije

Ivan Ivković, Dragan Sekulić, Srećko Žeželj Analiza stabilnosti upravljanja autobusa sa pogonom na prirodni gas

Miroljub Adžić Savremene tehnike sagorevanja gasovitih goriva

Marinko Aleksić, Petar Stanojević RCM – Održavanje prema pouzdanosti

Goran Radoičić, Blagoje Vujović, Goran Stojanović Analiza kvantitativnih pokazatelja efektivnosti sistema sakupljanja i izvoženja smeća na realnom modelu

Ivan Ivković, Snežana Kaplanović, Srećko Žeželj Višekriterijumsko rangiranje konstrukcijsko-koncepcijskih rešenja autobusa u cilju stvaranja održivog JMTP-a u Beogradu

Miloš Milovančević Dijagnostika dinamičkog ponašanja železničkih vozila

Prikazi skupova

Najave skupova

Knjige koje preporučujemo

Institut za istraživanja i projektovanja u privredi, Beograd. Sva prava zadržana.

Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

Istra탑ivanja i projektovanja za privredu 15/2007

NOVA VIŠESISTEMSKA ELEKTRIČNA LOKOMOTIVA ZA ŽELEZNICE SRBIJE Dr Aleksandar Radosavljević, dipl. inž. Saobraćajni institut CIP U radu su dati saobraćajni potencijal Železnica Srbije i glavni sistemi elektrificiranih pruga železnica jugoistočne Evrope. Prikazan je Koridor X koji prolazi kroz Srbiju. Dati su osnovni eksploatacioni pokazatelji rada postojećih električnih lokomotiva na mreži pruga Železnice Srbije. Na osnovu potreba za električnim lokomotivama do 2020. godine izvršen je izbor odgovarajuće višesistemske lokomotive sa osnovnim tehničkim karakteristikama. Na kraju su dati i efekti nabavke novih višesistemskih električnih lokomotiva. Ključne reči: otvorena železnica, električne lokomotive, sistemi napajanja, Koridor X. UVOD Nova filozofija poslovanja železnice započeta Direktivom UIC (Međunarodne železničke unije) 91/440 ulazi u finalnu fazu konkretizacije kroz implementaciju interoperatibilnosti železničkog robnog saobraćaja predviđenu za 01. 01. 2008. godine. Interoperatibilnost podrazumeva da železnički operater sa svojom lokomotivom vrši prevoz preko teritorije više železničkih uprava, a železničkim upravama umesto naknade za prevozne usluge (dok je koristio njihove lokomotive), sada plaća samo naknadu za korišćenje infrastrukture, koja je značajno manja (za oko 75%) od prevoznih troškova. Da je interoperabilnost izvesna potvrđuju brojni paketi mera UIC koji regulišu ovu oblast, kao i priprema organizovanja školovanja mašinovođa za dobijanje dozvole za vožnju svim evropskim prugama. Prvi i najznačajniji korak ka implementaciji interoperabilnosti je nabavka višesistemskih električnih lokomotiva. Ovom poslu pristupile su skoro sve evropske železnice i u ovom trenutku u Evropi sa njima ne raspolažu samo Železnice Bosne i Hercegovine, Republike Srpske, Crne Gore, Makedonije i Srbije. Od 1990. godine, u Evropi je došlo do raspada političkih granica. Evropska unija (EU) motiviše, pospešuje i liberalizuje pravnu harmonizaciju slobodne robne razmene (transporta) na železnici.

Kontakt: Dr Aleksandar Radosavljević, dipl. inž. Saobraćajni institut CIP Nemanjina 6/IV, 11000 Beograd, Srbija E-mail : radosavljevica@sicip.co.yu

Funkcionisanje evropskog robnog železničkog transporta, sve više karakteriše privredni način razmišljanja. Dosledno se teži ka realizaciji novih troškovno-optimizovanih načina prelaza granica, koji omogućavaju da se ispolje u železničkom složenom tehno-ekonomskom sistemu sve prednosti, koje taj sistem ima u odnosu na drumski i rečni saobraćaj; cilj je: treba uspostaviti dugačke, logističke, “bez prekida“ veze između dve tačke. U EU robni železnički transport zahteva takva vučna vozila, koja ispunjavaju uslove međunarodne interoperabilnosti, što znači da i železnička infrastruktura i vozna sredstva moraju ispunjavati takve tehničke zahteve, da se mogu koristiti, najbezbednije, najpouzdanije, najracionalnije i da odgovaraju za upotrebu u svim železničkim upravama Evrope, sa aspekta osovinskog opterećenja, ubrzanja, vučene mase, maksimalne dozvoljene brzine i zaustavnih puteva. Od svih ugrađenih uređaja na lokomotivama čak 85% treba da su standardizovani i modulski građeni, tako da se njihovo korišćenje i održavanje ovim značajno pojednostavljuje. Lokomotive treba da odgovaraju propisima TSI (Technical Specifications of Interoperability), kao i da zadovolje postojeći i budući bezbednosni sistem za automatsko upravljanje vozovima ETCS (European Train Control System) i GSM-R (Railway) integrisani komunikacijski sistem za železnice. Polazeći od toga, da sada u železničkim upravama egzistiraju različiti naizmenični i različiti jednosmerni sistemi napajanja iz električne mreže, uslov je da električne lokomotive imaju takva tehnička rešenja višesistemskog

Institut za istraživanja i projektovanja u privredi, Beograd. Sva prava zadržana.

Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

napajanja da mogu prelaziti granice zemalja bez zaustavljanja na graničnim stanicama. Panevropski saobraćajni koridori koncipirani su i definisani na nekoliko panevropskih konferencija o saobraćaju (Prag 1991, Krit 1994 i Helsinki 1997), sa ciljem poboljšanja i unapređenja saobraćajnog povezivanja dotadašnjih članica EU sa članicama koje su primljene 2004. godine, te budućih članica sa evropskog jugoistoka. Usmeravanje panevropskih koridora preko određenih prostora i država, podrazumeva vrlo ozbiljnu obavezu, da se saobraćajnice na njihovom području podignu na puno viši tehničko-tehnološki i eksploatacijski nivo i to prema kriterijumima i tehničkim standardima koje je preporučila Evropska komisija. SAOBRAĆAJNI POTENCIJAL Područje Republike Srbije je vrlo bogato koridorskom mrežom, jer kroz nju prolazi osnovni Koridor X u dužini 525 km, a JP „Železnice Srbije“ imaju najveću dužinu pruga na osnovnom Koridoru X. Priključni ogranci su XB: Budimpešta – Beograd i XC: Niš – Sofija. Gustoćom koridorske mreže ističu se takođe Hrvatska i Slovenija, a posebno Mađarska. Budimpešta je veliko železničko čvorište čak sa 6 železničkih koridora i njihovih ogranaka. Ako posmatramo od zapada prema jugoistoku Koridor X ima polaznu tačku u Salcburgu, koji je pogranično važno železničko čvorište i važna spojna tačka između Beča i istočne Evrope te Slovenije i jugoistočne Evrope s jedne strane, kao i između preostalog područja zapadne i severne Evrope s druge strane. Udaljenost između Salcburga kao polazne tačke Koridora X i Soluna kao krajnje tačke iznosi 1539 km, računajući udaljenost po sadašnjim prugama. Konkurentnost na čitavoj dužini Koridora X, zavisi od konkurentnosti delova deonica i relacija pruga, pružnih postrojenja i voznih sredstava, delova koridora na područjima železničkih uprava. Na Koridoru X (balkanska osovina), pre 30 godina, deo pruge je bio osposobljen za tehničke brzine Vmax od 120 do 160 km/h tako da su poslovni vozovi na relaciji Beograd-Zagreb vozili manje od 4 časa. Poslovni vozovi ostvarivali su tada komercijalnu brzinu veću od 100 km/h. Zbog navedenog, sve železničke uprave koje imaju svoje delove panevropskog Koridora X obavezne su da svoje pruge podignu na viši 8

tehničko–tehnološki nivo, koji će omogućiti brzinu za mešoviti putnički i teretni saobraćaj od najmanje 120 i 160 km/h. Najnovije mere koje su učinile Železnice Srbije, Hrvatske železnice i Slovenačke železnice što se odnose na uvođenje direktnog teretnog voza „Sava-ekspres“ od Ljubljane do Beograda i ekspresnog voza „Ist-ekspres“ koji je uveden u saobraćaj IX/2004 do Istanbula značajan je pozitivan pomak. Međutim, bez sinhronizovanog zadiranja u temeljne elemente železničkog sistema, a to su infrastruktura i nova vozna sredstva, ne treba očekivati značajnije konkurentske iskorake, jer vreme putovanja od Ljubljane do Istanbula iznosi 60 sati (dužina relacije 1460 km), tako da je komercijalna brzina svega 24,3 km/h, što je za Koridor X skromno. Ograničavajući faktor konkurentske sposobnosti JP „Železnice Srbije“ su pruge, njihove relativno niske brzine, njihovo sadašnje tehničko stanje koje direktno utiče na produktivnost rada i korišćenje vučnih vozila, teretnih i putničkih kola, što posebno ima negativni efekat kroz povećanje troškova za strana kola, koji su veći ako je duže vreme putovanja, veći puni obrt kola i drugo. Niske dozvoljene brzine pruga direktno utiču na angažovanje većeg broja električnih lokomotiva i kola, veći obrt teretnih kola kao i duže zadržavanje stranih kola na prostoru JP „Železnice Srbije“. GLAVNI SISTEMI ELEKTRIFICIRANIH ŽELEZNICA EVROPE Istorijski razvoj električne vuče dao je nekoliko sistema elektrifikacije, ali su se zadržala i učvrstila u svom razvoju samo četiri sistema za elektrifikaciju železničkih pruga. To su dva jednosmerna i dva monofazna naizmenična sistema: • jednosmerni sistem (DC) napona 1500 V; • jednosmerni sistem (DC) napona 3000 V; • monofazni sistem (AC) snižene frekvencije 16,7Hz 15kV; • monofazni sistem (AC) normalne frekvencije 50Hz 25kV. Od ova četiri sistema smatra se najuspešnijim i najsavremenijim monofazni sistem frekvencije 50Hz 25kV, iako se još i dalje izvode jednosmerni sistem 3000 V i monofazni sistem snižene frekvencije 16,7Hz 15kV na onim Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

železničkim mrežama, gde su ranije bili uvedeni ti sistemi. Ocena je, da su mnogo manja finansijska ulaganja u proizvodnju električnih lokomotiva koje se mogu koristiti na više sistema napajanja, nego da se vrši zamena postojećih stabilnih sistema električne vuče. U republikama bivše Jugoslavije dominirajući je monofazni sistem frekvencije 50Hz 25kV, samo je Slovenija odranije zadržala jednosmerni sistem 3000V i Hrvatska na manjem delu pruge Rijeka-Srpske Moravice 1500V, dok je na Koridoru X sistem 50Hz 25kV.

Slika 1: Elektrolokomotiva serije JŽ 441

Analiziranjem panevropskih koridora i sistema elektrificiranih pruga konstatuje se sledeće: • Na koridoru Salcburg-Atina (2050 km) postoje tri sistema napajanja: Grčka AC 25kV, 50Hz; Makedonija: AC 25kV, 50Hz; Srbija: AC 25kV, 50Hz; Hrvatska: AC 25kV, 50Hz; Slovenija: DC 3kV; Austrija: AC 15kV, 16,7Hz; • Na ograncima Koridora XA Zagreb-Grac postoje tri sistema napajanja: Hrvatska: AC 25kV, 50Hz; Slovenija: DC 3kV; Austrija: AC 15kV, 16,7Hz; • Na ogranaku XB Beograd-Budimpešta i koridoru VII Budimpešta-Beč postoje dva sistema napajanja AC 25kV, 50Hz i AC 15kV, 16,7Hz. EKSPLOATACIONI POKAZATELJI I POTREBA ZA ELEKTRIČNIM LOKOMOTIVAMA Elektrolokomotivu serije 441 /2/ izgradila je ujedinjena firma "Traktion - Union" koju su sačinjavale sledeće firme: ASEA iz Švedske, Secheron iz Švajcarske i Elin-Union iz Austrije (slika 1). Sklopove je montirala firma Simmering - Graz Pauker iz Austrije. Kasnije je proizvodnju preuzeo "Rade Končar" iz Zagreba po licenci firme ASEA gde su, kao i u fabrici "MIN" Niš, urađene mnogobrojne modifikacije. Lokomotive su isporučivane od 1970. godine. Elektrolokomotive serije 461 (slika 2) proizvedene su u fabrici "Electroputere" u Rumuniji za potrebe Jugoslovenskih železnica, a popravljane i modifikovane su u fabrikama "Rade Končar" Zagreb i "MIN" Niš. Lokomotive su isporučivane od 1972. godine. Koncept ove lokomotive sličan je seriji 441 jer potiče od istog isporučioca licencne dokumentacije ASEA Švedska.

Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

Slika 2: Elektrolokomotiva serije JŽ 461

Za period od oktobra 2003. do marta 2006. godine ugovorena je modernizacija 30 elektrolokomotiva serije 441 (modernizovane lokomotive nose oznaku 444, slika 3) i 8 elektrolokomotiva serije 461 (nova oznaka 461200). Obim radova obuhvata glavnu opravku, modifikaciju i modernizaciju. Modernizacijom elektrolokomotiva očekuje se ostvarenje sledećih ciljeva: produženje radnog veka, poboljšanje eksploatacionih parametara, smanjenje troškova eksploatacije, poboljšanje uslova rada mašinovođa, maksimalno moguća unifikacija lokomotiva serije 441 i 461, smanjenje obima i troškova održavanja, uvođenje savremenih metoda i postupaka u održavanju. Da bi se sagledalo postojeće stanje električnih lokomotiva serija 441, 444 i 461 dato je aktivno inventarsko stanje (prema /1/ aktivni inventarski park (Nia) predstavlja inventarski park (Ni) umanjen za broj vozila koja očekuju kasaciju), određeno od strane JP „Železnice Srbije“ u cilju realnijeg prikaza imobilizacije vučnih vozila, koje predstavlja inventarsko stanje umanjeno za broj vozila koja se nalaze van saobraćaja ili nisu u posedu JP „Železnice Srbije“, a nalaze se u takvom stanju da za njihovo dovođenje u 9

ispravno stanje treba uložiti velika finansijska sredstva, pa će zbog toga duže vreme morati da čekaju na opravku.

razvoj) jednak je aktivnom inventarskom parku i iznosi 18 lokomotiva, dok će po završetku modernizacije iznositi 30, tako da će aktivni inventarski park 441 lokomotiva iznositi samo 46 lokomotiva prema podserijama /2/ na slici 4. Inventarski park električnih lokomotiva serije 461 iznosi 61 lokomotiva, a ukupni aktivni inventarski park 53 (2 lokomotive čekaju kasaciju, a 6 su ranije prodate Rumunima). Ukupno osam lokomotiva je predviđeno za modernizaciju u 461-200 u okviru prvog zajma Evropske banke za obnovu i razvoj tako da za pravi aktivni inventarski park 461 lokomotiva ostaje 45 lokomotiva prema podserijama datim na slici 5.

Slika 3: Elektrolokomotiva serije JŽ 444

U ovom trenutku inventarski park električnih lokomotiva serije 441 iznosi 73 lokomotive, a aktivni inventarski park 58 lokomotiva (11 lokomotiva čeka na kasaciju, a 4 su u Hrvatskoj). Trenutni inventarski park lokomotiva serije 444 (modernizovanih 441 lokomotiva u okviru prvog zajma Evropske banke za obnovu i

Životni vek električnih lokomotiva iznosi 35 godina od godine nabavke, odnosno puštanja u saobraćaj svake lokomotive pojedinačno. Za pojedine lokomotive ovo vreme se može produžiti tako što se uzima u obzir datum poslednje redovne opravke, plan sledećeg isključenja iz saobraćaja i/ili dozvoljeno vreme, odnosno broj kilometara do sledeće redovne opravke, ali ne duže od 40 godina od godine nabavke, odnosno puštanja u saobraćaj.

Slika 4: Aktivni inventarski park 441 lokomotiva

Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

Slika 5: Aktivni inventarski park 461 lokomotiva

Slika 6: Eksploatacioni pokazatelji rada 441 lokomotiva

Eksploatacioni vek modernizovanih (i koje će biti modernizovane) lokomotiva serija 444 i 461-200 treba da bude najmanje 20 godina sa raspoloživošću do sledeće redovne opravke od minimum 80% i prosečnim godišnjim pređenim kilometrima od 200.000 km. Analizom broja 441 lokomotiva i prosečne starosti podserija na dan 30.06.2006. godine vidi se da je, već u ovom trenutku, 19 lokomotiva podserija 000, 300 i 400 starije od 35 godina. 12 lokomotiva podserija 500 i 600 Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

su starosti oko 30 godina i na njih se može računati samo u narednih 5 do, izuzetno, 10 godina. Jedina podserija 441 lokomotiva na koju se može računati u relativno dužem periodu od 20 godina je podserija 700. Naravno, broju raspoloživih lokomotiva radnog parka bez kontrolnih pregleda (Nrb) koji se dobija odbitkom procenta imobilizacije (p), serije 441 treba dodati i modernizovane lokomotive serije 444 na koje se može računati u dužem periodu od 20 godina.

Kod lokomotiva serije 461 vidi se da je prosečna starost 17 lokomotiva podserije 000 već 34 godine, a 28 lokomotiva podserije 100 preko 27 godina, tako da se do 2010. godine može računati samo na po neku lokomotivu podserije 000, a do 2020. godine na lokomotive podserije 100. Naravno, broju raspoloživih lokomotiva radnog parka bez kontrolnih pregleda koji se dobija odbitkom procenta imobilizacije, serije 461 treba dodati i modernizovane lokomotive podserije 200 na koje se može računati u dužem periodu od 20 godina. Takođe, treba imati u vidu i činjenicu da će modernizovane lokomotive serije 444, koje su nastale od podserija 000, 300 i 400, za 20 godina imati ukupnu prosečnu starost po lokomotivi od oko 55 godina što će uprkos pretpostavljenim redovnim ciklusima redovnih opravaka, imati veliki uticaj na njihovu raspoloživost. Vrednosti raspoloživosti električnih lokomotiva (tabela 1 i 2), u posmatranom periodu, su značajno niže od uobičajenih, odnosno onih koje obezbeđuju njihovu ekonomičnu eksploataciju. Serija 441 ima bezmalo (osim 2003. godine) stalni rast raspoloživosti i najveću vrednost u 2004. godini, što je još uvek daleko od uobičajenih vrednosti na drugim železnicama (oko 80%).

Godina

1 2000 2001 2002 2003 2004

2 93 92 91 91 86

Broj lokomotiva Van U eksploeksploataciji atacije 3 4 39 54 42 49 47 45 44 47 48 38

Raspoloživost [%] 5 42 46 51 48 56

Tabela 1: Raspoloživost 441 lokomotiva Broj lokomotiva Godina

1 2000 2001 2002 2003 2004

2 77 76 76 76 61

U eksplo- Van eksploataciji atacije 3 27 34 35 29 29

4 50 42 41 47 32

Raspoloživost [%] 5 35 45 46 38 48

U sledećim tabelama dat je pregled stanja i procenat imobilizacije u odnosu na aktivni inventarski park (pNia) električnih lokomotiva JP „Železnice Srbije“ početkom 2005. i 2006. godine, kao i za pojedine karakteristične dane. Serija lok. 441 444 461

Nia

Nrb

pNia [%]

91 2 67

74 2 54

49 2 29

33,8 0 46,3

Tabela 3: Stanje lokomotiva na dan 31.12.2004. Serija lok. 441 444 461

Nia

Nrb

pNia [%]

79 12 65

64 12 53

38 12 24

40,6 0 54,7

Tabela 4: Stanje lokomotiva na dan 31.12.2005. Serija lok.

Potreba po EV-40 za 2006.

Nrb

441

34/32/31

444

461

14/17/15 44

27/29/22

pNia [%] 41 / 45 / 46 22 / 6 / 16 49 / 45 / 58

Tabela 5: Stanje na dan 1./7./14.08.2006.

Na osnovu postojećeg stanja raspoloživosti lokomotiva i politike ulaganja u redovne opravke, kakva je u JP „Železnice Srbije“ u poslednje vreme, može se usvojiti raspoloživost aktivnog inventarskog parka 441 lokomotiva od 60% i da se smanjuje 5% godišnje do 2020. godine. Za modernizovane lokomotive serije 444 i 461-200 može se usvojiti raspoloživost od 90% sa smanjenjem 4% godišnje. Procenat raspoloživosti modernizovanih lokomotiva, u garantnom periodu od jedne godine, iznosi minimum 92%. Za raspoloživost aktivnog inventarskog parka 461 lokomotiva može se usvojiti raspoloživost od 55% i smanjenje 5% godišnje do 2020. godine. Na osnovu usvojenih, i u realnosti potvrđenih, procenata imobilizacije električnih lokomotiva dolazi se do broja lokomotiva radnog parka, tj. realno raspoloživih lokomotiva za saobraćaj, kako je to prikazano na slici 7 i u tabeli 6. Pretpostavlja se da će se do kraja 2006., odnosno 2007., godine završiti započeti program modernizacije 441 i 461 lokomotiva u okviru prvog zajma Evropske banke za obnovu i razvoj.

Tabela 2: Raspoloživost 461 lokomotiva

Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

Slika 7: Raspoloživ broj lokomotiva do 2020. godine Lok./Godina 461-200 461 441 444 Ukupno

2008 7 22 25 26 80

2010 6 20 23 24 73

2015 5 16 17 19 57

2020 4 12 13 16 45

Tabela 6: Raspoloživ broj lokomotiva

Samo na osnovu dobijenih vrednosti, a neuzimajući u obzir i navedenu starost lokomotiva i njihov životni vek i trenutak za njihovu kasaciju, može se zaključiti da će u narednim godinama radni park lokomotiva bez kontrolnih pregleda biti vrlo skroman – već 2008. godine 80 lokomotiva, 2010 73 lokomotive, ... Takođe, ovi proračuni su uzeli u obzir i pretpostavku da će se na modernizovane lokomotive moći računati, sa predviđenom imobilizacijom, u periodu od 20 godina. Ukoliko se pokaže neuspešnost modernizacije i neostvarivanje njihove pretpostavljene raspoložovosti, potreba za lokomotivama koje će ih zameniti će se još uvećati. U prethodnoj analizi potreba za elektrolokomotivama pošlo se od pretpostavke da će održavanje lokomotiva biti na istom nivou kao do sada. Naravno, ukoliko bi se kvalitet održavanja znatno poboljšao i znatno više sredstava utrošilo na redovne opravke moglo bi se računati sa većom raspoloživosti postojećih lokomotiva pa bi se samim tim potrebe za nabavkom novih smanjile. Ukupan potreban broj lokomotiva radnog parka za obavljanje perspektivnog obima putničkog i Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

teretnog saobraćaja /3/, za stanje elektrifikacije pruga kao danas, prikazan je u tabeli 7. Lokomotive / godina 2010 2015 2020 Jednosistemske lokomotive 71 79 85 Višesistemske lokomotive 8 9 10 Ukupno 79 86 95 Tabela 7: Potreban broj lokomotiva, elektrifikacija kao danas

Elektrifikacijom pojedinih pruga (Pančevo Varoš Vršac - drž. granica, Lapovo - Kraljevo - Đeneral Janković - drž. granica, Niš - Dimitrovgrad - drž. granica, Stalać - Kraljevo - Požega), prema dinamici izvođenja /3/, ukupan potreban broj jednosistemskih električnih lokomotiva, iz prethodne tabele, treba uvećati prema odgovarajućim podacima iz tabele elektrifikacije pruge. Ukupan potreban broj elektrolokomotiva radnog parka bez kontrolnih pregleda, u slučaju elektrifikacije, prikazan je u tabeli 8. Lokomotive / godina 2010 2015 2020 Jednosistemske lokomotive 76 87 95 Višesistemske lokomotive 8 9 10 Ukupno 84 96 105 Tabela 8: Potreban broj lokomotiva posle elektrifikacije

Iz EV-40 /1/ za 2005. godinu može se videti da je za obavljanje postavljenog reda vožnje potrebna 51 lokomotiva serije 441 i 41 lokomotiva serije 461, ukupno 92 (iskazana je potreba za još 10 13

441 lokomotiva i 3 461 lokomotive za agencijske i kalendarske vozove). U 2006. godini potreba je za 49 441/444 lokomotiva serije 441 i 44 lokomotive serije 461, ukupno 93 (iskazana je potreba za još 13 441 lokomotiva i 9 461 lokomotiva za agencijske i kalendarske vozove). Kao rezultat analize postojećeg stanja električnih lokomotiva i potreba po EV-40 može se zaključiti da već nekoliko godina postoji potreba za najmanje 15 lokomotiva serija 441/444 i/ili 461 za obavljanje redovnog saobraćaja. IZBOR VIŠESISTEMSKE LOKOMOTIVE Na osnovu iznetih činjenica, a imajući u vidu direktive za železnički saobraćaj Evropske Komisije kao i Memorandum o razumevanju u vezi implementacije interoperabilnosti na najznačajnijim transevropskim koridorima (Koridor X je sastavni deo mreže transevropskih koridora) potpisan između Evropske Komisije, CER-a (Zajednice evropskih železnica) i UIC-a nameće se zaključak o neophodnosti primene višesistemskih lokomotiva u tranzitnom međunarodnom saobraćaju. Činjenice o neizbežnoj liberalizaciji železničkog tržišta i omogućavanju pristupa železničkoj infrastrukturi na transevropskim koridorima definisane u direktivama za železnički saobraćaj Evropske Komisije upućuju na zaključak o neophodnosti korišćenja višesistemskih lokomotiva obzirom da se na taj način stvaraju uslovi za povećanje propusne moći koridorskih pruga kao i za primenu interoperabilnosti u svim njenim pozitivnim aspektima. Nije teško zaključiti da sa stupanjem na snagu svih relevantnih propisa vezanih za interoperabilnost i otvaranje železničkog tržišta železnice na Koridoru moraju ispuniti potrebni uslovi za učešće u međunarodnom tranzitnom saobraćaju od kojih će jedan od najvažnijih svakako biti uvođenje u saobraćaj višesistemskih lokomotiva. Tehničko-tehnološki i ekonomski je opravdano, da nove višesistemske lokomotive (velike snage) za teretnu i putničku vuču budu u potpunosti univerzalne, da se mogu nesmetano koristiti na delovima Koridora X i ograncima XB i XC i na svim elektrificiranim prugama evropskih železnica sa tri sistema napajanja: 25kV 50Hz i 15kV 16,7Hz naizmenične struje i 3kV jednosmerne struje. U poslednjih nekoliko godina došlo je do velikog tehničko-tehnološkog progresa u projektovanju, konstrukciji, proizvodnji i univerzalnoj nameni višesistemskih električnih lokomotiva, koje zadovoljavaju tehničke zahteve za uključivanje u 14

liberalizovanu evropsku železničku mrežu. Lokomotive su tako konstrukciono izvedene da mogu nesmetano vući vozove po prugama drugih železničkih uprava bez obzira na njihov sistem napajanja električne mreže. U sledećoj tabeli dat je pregled najsavremenijih tipova i broj lokomotiva po karakterističnim železničkim upravama. Železnička uprava DB AG Nemačka DB AG Nemačka DB AG Nemačka ÖBB Austrija ÖBB Austrija ÖBB Austrija MAV Mađarska SŽ Slovenija (puštaju se u saobraćaj) SŽ Slovenija (naredni planovi) HŽ Hrvatska (pripreme za nabavku) CH Grčka

Tip lokomotive Komada Br152 170 Br182 25 Br189 (ES64F4) 100 Rh1016 (ES64U1) 50 Rh1116 (ES64U2) 282 Rh1216 (ES64U4) 50 1047 (ES64U2) 5 ES64U4 20 ES64U4

ES64U4 10 H560

Tabela 9: Nabavke novih lokomotiva

Tako su Nemačke Savezne železnice (DB AG) 1999. godine od firme SIEMENS naručile 100 lokomotiva serije 189 (EURO SPRINTER 64 F4). Glavni podaci lokomotive su: raspored osovina Bo’ Bo’, masa 87t, masa po osovini 21,75t (22t). Lokomotiva je sposobna za vuču na četiri sistema napajanja električnom energijom: AC15kV/16,7Hz i AC25 kV/50Hz; AC6400kW; DC3kV 6000kW; DC1,5kV 2400kW. Lokomotiva može voziti na prugama svih evropskih železnica. Na probnoj vožnji na usponima od 28‰ vukla je teretni voz mase 800t, brzinom 50 km/h. Namenjena je, pre svega, za vuču teretnih vozova, međutim može se koristiti i za vuču putničkih vozova. Maksimalna brzina je 140 km/h, ali uz prilagođavanje obrtnih postolja može dostići brzinu 230 km/h. Najveća vučna sila pri pokretanju je 300 kN. Lokomotiva ima ugrađenu kontrolu protiv proklizavanja točkova, a signalne lampe i čeoni reflektori mogu se prilagoditi propisima pojedinih železničkih uprava. Jedna od glavnih inovacija na ovoj lokomotivi je upotreba visokonaponskog IGBT-a (Insulated Gate-Biboplar Tranzistors), koji se hladi vodom. IGBT omogućava veliku električnu i prostornu uštedu, tako da ova lokomotiva velike snage od 6400 kW ima masu samo 87t. Od višesistemske električne lokomotive Austrijskih železnica (ÖBB) tip Rh 1116 (ES64U2) i lokomotive serije 189 (ES64F4) Nemačkih železnica DB AG, odabrana su i objedinjena najbolja, proverena tehnička rešenja za univerzalnu lokomotivu, Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

što je bio osnov za proizvodnju nove univerzalne električne lokomotive ES64U4. DB AG železnice i ÖBB otvorile su vrata za upotrebu najsavremenijih višesistemskih serijski proizvedenih električnih lokomotiva, čiji ukupan broj do sada iznosi oko 500 komada. Za univerzalnu namenu, putničku i teretnu vuču na Koridoru X i njegovim ograncima XB i XC (kada bude elektrificiran), na području JP ŽS, kao i na železnicama okruženja (Mađarska, Hrvatska, Slovenija, Austrija, Nemačka, Makedonija, Grčka, Bugarska i dr.), može zadovoljiti po svojim tehničkim karakteristikama ova četvoroosovinska električna lokomotiva. Lokomotiva ES64U4 može saobraćati na AC i DC mreži evropskih pruga. Na slici 8 je prikazana familija ES64 lokomotiva sa lokalnim oznakama železničkih uprava. Analizirajući aktivnosti što ih preduzimaju neke železnice u našem bližem i daljem okruženju u pravcu modernizacije infrastrukture i voznih sredstava, kao i njihove ambicije da budu spremne za uključivanje u liberalizovanu evropsku železničku mrežu, a s obzirom da moraju ispoštovati sve propisane EN, i standarde što se odnose na ovu oblast, ocenjeno je da naš kritički pogled treba da bude usmeren na aktivnosti u Češkoj, Sloveniji, Hrvatskoj, Mađarskoj, Poljskoj, Bugarskoj i Grčkoj Raspored osovina Temperatura okoline Rad na nadmorskoj visini

Trajna snaga

Najveća dozvoljena brzina Masa Vučna sila pri polasku Trajna vučna sila Sila električnog kočenja Faktor snage cosφ (λ) Profil Širina koloseka Dužina Širina Razmak između centara postolja Razmak između osa točkova postolja Prečnik točkova Sistemi napajanja kontaktne mreže

imajući u vidu položaj koridora, kao i napone napajanja električne mreže.

Slika 8: Familija lokomotiva ES64

Na osnovu velikog međunarodnog značaja Železnice Srbije i njenom neposrednom vezom sa železnicama Mađarske, Rumunije, Bugarske kao i bivšim republikama Bosnom, Hrvatskom, Slovenijom, Makedonijom i Crnom Gorom za očekivati je da će u srednjem i dugoročnom periodu porasti međunarodna razmena između zemalja centralne i jugoistočne Evrope, a imajući u vidu da Koridor X sa ograncima XB i XC čini 32% pruga od JP ŽS, opravdano je pristupiti nabavci novih višesistemskih električnih lokomotiva. Sukcesivno treba smanjivati učešće u inventarskom parku lokomotiva 461 i ubuduće obustaviti akcije rekonstrukcije i modernizacije.

Bo’Bo’ -25°C ÷ +40°C 1400 m 6000÷6400 kW (za vuču i regenerativnu kočnicu) sa AC 25kV 50Hz i AC 15kV 16,7Hz 6000 kW (za vuču i regenerativnu kočnicu) sa DC3 kV 4 asinhrona vučna motora svaki snage 1640 kW; 3000÷4200 kW (za vuču i reg. kočnicu) sa DC 1,5kV (opciono) 200÷230 km/h 87 t ± 2,5% ( 84,83 t ÷0 89,18 t) 300 kN, pri koeficijentu adhezije μ = 0,36 i masi lok. 87 t 250 kN 150÷240 kN >0,95 pri P>2 MW UIC 505-1 1 435 mm 19 580 mm 3 019 mm 9 900 mm 3000 mm 1 150 mm / 1 070 mm (nov/istrošen) AC 15kV /16,7Hz AC 25kV /50Hz DC 1,5kV (opciono) DC 3kV

Tabela 10: Tehničke karakteristike savremene višesistemske lokomotive Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

Slika 9: Savremena višesistemska lokomotiva ES64

Kao moguća varijanta višesistemske lokomotive nameće se trosistemska lokomotiva (slika 9) sa dva sistema za naizmeničnu struju (15 i 25kV) i jednim za jednosmernu (3000V) struju. U prilog ovoj odluci govori i odnos cena između dvosistemske i trosistemske lokmotive, pri čemu je procenjeno da je trosistemska lokomotiva za 10-15% skuplja. Treba istaći i činjenicu da relevantni svetski proizvođači odustaju od proizvodnje novih jednosistemskih lokomotiva uz obrazloženje da je daleko isplativije ulagati u višesistemsku lokomotivu nego menjati sistem elektrovuče.

tržišta i prodor na nova tržišta. Ove lokomotive su jedini način za zaštitu 54 miliona eura transportnog prihoda koji će biti ostvaren u 2006. godini /4/. Od 2008. godine, u slučaju da ne raspolažemo višesistemskim električnim lokomotivama, transportni prihod bi bio transformisan u naknadu za korišćenje infrastrukture i taj proces bi već 2009. godine bio završen sa godišnjim efektom od najviše 15 miliona eura. LITERATURA /1/

ZJŽ, ”Uputstvo za vođenje evidencije delatnosti vuče vozova i održavanje vučnih vozila na jugoslovenskim železnicama - Uputstvo 236”, Beograd, 1984.

/2/

Radosavljević, A., Kožulj, T., Bečejac, Lj., ”Tehničko-eksploatacione karakteristike vučnih vozila na JŽ”, Želnid, Beograd, 1998.

/3/

SI CIP, ”Generalni projekat novih elektrolokomotiva za potrebe JP "Železnice Srbije"”, Beograd, 2006.

/4/

SI CIP, ”Preliminarna analiza potreba i nabavke višesistemskih električnih lokomotiva za potrebe JP “Železnice Srbije””, Beograd, 2006.

NEW MULTISYSTEM ELECTRIC LOCOMOTIVE FOR SERBIAN RAILWAYS Slika 10: Italijanska lokomotiva ES64

EFEKTI NABAVKE Efekti nabavke višesistemskih lokomotiva su direktni i indirektni. • Direktni efekti: Procena je da će cena dnevnog zakupa nove višesistemske lokomotive, sa održavanjem, iznositi 1400 eura/dan /4/, a minimalan prihod po lokomotivi 4500 eura/dan. Razlika prihoda i troškova zakupa obezbeđuje pokrivanje svih troškova naknade za infrastrukturu i osoblje. • Indirektni efekti: Indirektni efekti su osnovni razlog nabavke višesistemskih električnih lokomotiva. One garantuju zaštitu postojećeg

The paper describes Serbian Railways transportation potential and main electrification systems of South-Europe railway lines. The Corridor X, which goes through Serbia, is also shown. Basic operational work parameters of existing electric locomotives, at Serbian Railways network, are given in the paper. On the basis of electric locomotive needs till year 2020 selection of appropriate multisystem locomotive, with basic technical characteristics, is performed. Finaly, procurement effects of new multisystem electric locomotives are given. Key words: railway, electric locomotive, power supply voltage, Corridor X.

Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

ANALIZA STABILNOSTI UPRAVLJANJA AUTOBUSA SA POGONOM NA PRIRODNI GAS Ivan Ivković, dipl. inž. Saobraćajni fakultet Beograd Dragan Sekulić, dipl. inž. Saobraćajni fakultet Beograd Prof. dr Srećko Žeželj, dipl. inž. Saobraćajni fakultet Beograd Upotreba prirodnog gasa kao pogonskog goriva autobusa uslovljava pored primene pogonskog agregata prilagođenog korišćenju prirodnog gasa i primenu odgovarajuće gasne instalacije. U prvom delu rada dat je prikaz gasne opreme sa osnovnim elementima koji je čine. Najveća pažnja posvećena je rezervoarima za smestaj gasa kao glavnim nosiocima dodatne mase usled korišćenja ovog energenta za pogon autobusa, položaj istih u sklopu autobusa, i njihov uticaj na konstrukcione karakteristike vozila. Drugi deo rada obuhvata formiranje i analizu diferencijalnih jednačina koje opisuju kretanje autobusa na gas sa svojim konstrukcionim specifičnostima prema definisanom modelu za slučajeve kretanja vozila po pravcu i u krivini konstantnom brzinom. Ključne reči: autobus, stabilnost, upravljanje UVOD Stabilnost motornog vozila u opstem slučaju podrazumeva njegovu sposobnost da se kreće po željenoj trajektoriji u različitim uslovima eksploatacije bez proklizavanja (zanošenja) jednog ili više točkova bilo kog mosta (pogonskog ili nepogonskog) i bez prevrtanja oko uzdužne ili poprečne ose vozila /3/, /5/. Kao poseban vid stabilnosti prilikom kretanja vozila, a koji je obuhvaćen prethodnom definicijom izdvaja se stabilnost upravljanja /9/. Specifičnost ovog pojma je ta što pored uticaja konstrukcionih karakteristika na "stabilno kretanje" vozila, uzima u obzir i kinematiku sistema za upravljanje. Za vozilo se smatra da ima stabilno upravljanje ako se pod dejstvom spoljnih poremećajnih sila početne amplitude oscilovanja oko željenog kursa kretanja smanjuju u što kraćem vremenskom periodu, vraćajući vozilo u prvobitni način kretanja. U ovom slučaju za zadate uslove kretanja "poremećeno kretanje" se u toku vremena malo razlikuje od neporemećenog kretanja.

U slučaju nestabilnog upravljanja početne amplitude oscilovanja se tokom vremena povećavaju, vozilo odstupa od željene putanje što ima za posledicu da vozač nije u stanju da održi kretanje po željenoj trajektoriji ili to čini sa velikim naporom. Analogno prethodnom, poremećeno kretanje se u toku vremena razlikuje sve više od neporemećenog kretanja. Pod poremećajem se podrazumevaju posledice nastale usled: • različitih pojava na putu (neravnine, poprečni i podužni nagib,...); • interakcije vozila i puta po kome se vozilo kreće (tangetne i bočne reakcije,...); • inercionih i aerodinamičkih uticaja (centrifugalna sila, udar vetra, ....). U matematičkoj formi navedena problematika se najbolje opisuje pomoću definicije Ljapunova. Formulacija se zasniva na pretpostavci da je u određenom trenutku vozilu pod dejstvom poremećajnih sila narušena ravnoteža parametara koji opisuju kretanje vozila po željenoj trajektoriji tj.:

Kontakt: Ivan Ivković, dipl. inž. Saobraćajni fakultet Beograd Vojvode Stepe 305, 11000 Beograd, Srbija E-mail : i.ivkovic@sf.bg.ac.yu

Institut za istraživanja i projektovanja u privredi, Beograd. Sva prava zadržana.

X (t o ) = X o + ΔX Y (t o ) = Yo + ΔY Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

gde su: • ΔX i ΔY vrednosti priraštaja parametara u trenutku to izazvanih poremećajnim silama Kretanje vozila biće stabilno ukoliko parametri kretanja (Y(to) i X(to)) posle malog njihovog odstupanja ostanu bliski prethodnim veličinama (Yo) i ostanu takvi u daljem vremenskom toku (Δtmin za ΔX→0). Grafička interpretacija prikazana je na slikama 1 i 2 /7/.

Slika 1: Stabilno kretanje

Slika 2: Stabilno kretanje

Slika 3: Nestabilno kretanje

Kada je kretanje nestabilno parametri koji ga opisuju posle malog odstupanja nisu bliski početnim vrednostima zbog povećanja priraštaja (ΔX i ΔY) tokom vremena (slike 3 i 4). U slučaju da se vrednosti priraštaja ponašaju tokom vremena prema slici 5, kretanje se nalazi na granici stabilnosti i nestabilnosti (labilna ravnoteža) i ukoliko ne dođe do prigušivanja kretanje se smatra nestabilnim.

Slika 4: Nestabilno kretanje

Slika 5: Labilna ravnoteža

Na osnovu prethodnog u radu je izvršena uporedna analiza stabilnosti upravljanja autobusa na gas i autobusa sa pogonom na konvencionalno dizel gorivo. Cilj rada je da se utvrdi u kojoj meri gasna oprema usled pojave dodatne mase utiče na ponašanje vozila pri kretanju po pravcu, i u krivini konstantnom brzinom.

načina skladištenja gasa u sklopu autobusa /11/.

STRUKTURA AUTOBUSA SA POGONOM NA PRIRODNI GAS

Upotreba prirodnog gasa kao pogonskog goriva autobusa uslovljava pored primene pogonskog agregata prilagođenog korišćenju prirodnog gasa i primenu odgovarajuće gasne instalacije. Broj elemenata gasne instalacije i njihova funkcionalna svojstva zavise u najvećoj meri od koncepcijsko konstrukcijskog rešenja motora i 18

U opštem slučaju, bez obzira na vrstu pogonskog agregata gasna instalacija se sastoji i uvek obuhvata sledeće elemente: ulivni sistem, gasovode, zaporne ventile, elektromagnetne ventile, regulatore pritiska, dozator, mešač, kontrolnu i mernu opremu, posebne elemente koji zavise od tipa motora i vozila, rezervoar iIi bateriju rezervoara. Od svih navedenih elemenata najveći uticaj na dinamičko ponašanje autobusa prilikom kretanja imaju rezervoari za smeštaj gasa, pa se na osnovu toga svaka dalja analiza stabilnosti upravljanja vrši preko sagledavanje uticaja dodatne mase koja potiče upravo od ovih elemenata gasne instalacije.

Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

REZERVOARI ZA PRIRODNI GAS

•

Prirodni gas predstavlja mešavinu ugljovodonika alkalnog reda, ugljendioksida, sumporvodonika i merkaptana. Osnovna komponenta je metan čiji se molarni udeo kreće u granicama od 80 do 99%. Donja toplotna moć prirodnog gasa kreće se u granicama od 31-34MJ/m3 pri pritisku od 1 bara i temperaturi od 0ºC što u poređenju sa klasičnim dizel gorivom od 34-35GJ/m3 govori da se radi o energentu sa veoma malom zapreminskom koncentracijom. Navedene činjenice ukazuju na najveći nedostatak gasa kao pogonskog goriva motra SUS, tj. na moguće teškoće oko skladištenja prirodnog gasa.

•

Povećanje zapreminske koncentracije uz bezbednosne uslove je osnovni zadatak koji je potrebno ispuniti pri skladištenju prirodnog gasa i može se ostvariti na tri načina (jedan osnovni i dva alternativna): •

•

smeštanje prirodnog gasa u sabijenomkomprimovanom stanju pod visokim pritiskom (Compressed Natural Gas, CNG (osnovni koncept)); smeštanje prirodnog gasa u tečnom stanju (Liquefied Natural Gas, LNG (alternativni koncept)); smeštanje prirodnog gasa u rezervoarima niskog pritiska u "apsorbovanom obliku" pomoću apsorbenata (Absorbed Natural Gas, ANG (alternativni koncept)).

U svetskim razmerama odnos primene CNG rezervoara prema primeni ostalih alternativnih koncepata daleko ide u korist CNG rezervoara (u svetu preko 85% autobusa sa pognom na prirodni gas koristi CNG rezevoare; izvor: EPA) pa se usled toga sve dalje analize vrše sa aspekta primene prirodnog gasa u komprimovanom stanju za pogon autobusa. Osnovne prednosti korišćenja rezervoara za komprimovani prirodni gas su: • • • • • •

jednostavniji i relativno jeftiniji sistem punjenja rezervoara na pumpnim stanicama; jednostavnija konstrukcija rezervoara; manji uticaj variranja kvaliteta gasa na sastav smeše koja se dozira motoru; ne postoji problem hladnog starta; jednostavnija instalacija na motoru (npr. ne postaoji isparivač); manja cena pratećih uređaja u odnosu na druge načina skladištenja gasa;

Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

•

manja stručnost osoblja pri rukovanju i distribuciji; tehnologije neophodne za manipulaciju su već na raspolaganju; znatno veći stepen komercijalizacije u odnosu na druga rešenja.

REZERVOARI ZA KOMPRIMOVANI PRIRODNI GAS

Rezervoari za komprimovani prirodni gas izrađuju se u obliku cilindričnih boca od visokokvalitetnog čelika standardnih dimenzija u koje je smešten sabijeni prirodni gas pod pritiskom od 200 bara. Boce visokog pritiska se ugrađuju u autobuse u sklopu baterije. Jedna baterija najčešće obuhvata 10 boca. Raspoloživi rezervoarski prostor određuje se u zavisnosti od željene autonomije kretanja, odnosno dužine puta koje vozilo može da pređe sa jednim punjenjem rezervoara. Polazeći od pretpostavke da autobus sa pogonom na komprimovani prirodni gas treba da ima autonomnost kao autobus koji koristi dizel gorivo potrebna zapremina rezervoara se za gas sabijenog na 200 bara određuje na osnovu donje toplotne moći oba goriva: Donja toplotna moć jednog litra dizel goriva iznosi: ⎡ MJ ⎤ ⎡ kg ⎤ ⎡ MJ ⎤ ⎡ MJ ⎤ QD = 850 ⎢ 3 ⎥ ⋅ 42,5 ⎢ = 36125 ⎢ 3 ⎥ = 36,125 ⎢ ⎥ ⎥ ⎣m ⎦ ⎣m ⎦ ⎣ l ⎦ ⎣ kg ⎦ Zapremina koju zauzima prirodni gas sabijen na 200 bara a ima istu toplotnu moć kao jedan litar dizel goriva računa se prema relaciji: QD ⋅ K η ⋅ 1000

36,125 ⋅ 1,2 ⋅ 1000 = 5,13[l ] QNG ⋅ ε 32 ⋅ 264 gde su: Kη odnos između stepena korisnosti dizel motora pri radu sa dizel gorivom; ηd=0,413 i stepena korisnosti pri radu sa prirodnim gasom ηNG=0,343; QNG zapreminska toplotna moć prirodnog gasa; ε stepen sabijanja prirodnog gasa pri temperaturi od 273K i pritisku od 200 bara. VCNG =

Iz ovoga proizilazi da bi jedan litar dizel goriva trebalo da se zameni sa oko 5 litara sabijenog prirodnog gasa (na pritisku od 200 bara i temperaturi od 0ºC) kako bi se zadržao približno isti akcioni radijus vozila. U slučaju gradskog autobusa sa rezervoarom za dizel gorivo kapaciteta 200 litara, isti je potrebno zameniti sa 1000 litara ukoliko autobus koristi komprimovani prirodni gas kao pogonsko gorivo

da bi autonomnost u oba slučaja bila približno ista. Pri tome, količina gasa smeštena u rezervoarima ukupne zapremine od 1000 litara pri normalnim uslovima iznosi:

VNG = =

Vr ⋅ Pmax ⋅ To = Po ⋅ (To + ΔT ) ⋅ 1000

[ ]

1000 ⋅ 200 ⋅ 273,15 = 183,96 m 3 1,013 ⋅ (273,15 + 20 ) ⋅ 1000

gde su: Vr ukupna zapremina baterije sa bocama; Pmax pritisak gasa u rezervoarima kada su potpuno puni (maksimalni radni pritisak u rezervoaru); Po, To, ΔT atmosferski pritisak Po= 1,013 bara; To=0ºC=273,15K; ΔT=20K; Kako je radni pritisak u ostatku instalacije 10 bara raspoloživa količina (zapremina) gasa za sagorevanje je umanjena za 5%, tj kada su rezervoari "prazni" u njima uvek ostaje određena mala količina gasa pri pritisku od 10 bara. Masa u rezervoarima koja potiče od prirodnog gasa iznosi: mCNG = ρ o ⋅

P + Po To V ⋅ ⋅ r = Po To + ΔT 1000

"brzog punjenja" su namenjeni uglavnom za pojedinačno snabdevanje autobusa gasom u kratkom vremenskom periodu i ono iznosi oko 10 min. "Slow-fill" sistemi istovremeno vrše snabdevanje za više vozila i pre svega su namenjeni za "grupni" transport, odnosno za transportna preduzeća, kod kojih se vozila noću pune na parkingu za dnevni rad. SMEŠTAJ REZERVOARA U SKLOPU AUTOBUSA

Rezervoari za komprimovani prirodni gas se mogu smestiti na dva mesta u sklopu autobusa: na krovu ili neposredno ispod poda. Položaj zavisi od tipa autobusa tj. od njegovih odgovarajućih konstrukcionih i funkcionalnih osobina. Osnovni faktori (uz bezbednosne zahteve) koji utiču na lociranje rezervoara su: položaj pogonskog agregata i sistema za prenos snage; visina poda i ukupna visina autobusa; postojanje i veličina prtljažnog prostora. U slučaju gradskih autobusa CNG rezervoari se mogu smestiti ispod poda ako šasija nije niskopodna i ako se motor nalazi pozadi u zadnjem prepustu. Kod gradskih niskopodnih autobusa s obzirom na visinu platforme (320400 mm) jedino mesto za smeštaj je ojačani krov autobusa.

200 + 1,013 273,15 1000 ⋅ ⋅ = 147,91[kg ] 1,013 273,15 + 20 1000 gde je: ρo gustina prirodnog gasa pri normalnim Prigradski i međugradski autobusi po visini platforme (>950 mm) ispunjavaju zahteve uslovima; vezane za smeštaj rezervoara ispod poda Pored zapremine rezervoara koji može da primi ukoliko se motor nalazi pozadi. Problem kod sabijeni gas, veoma važna karakteristika pored međugradskih autobusa u ovom slučaju kvaliteta izrade i atestiranih varova je odnos uzrokovan je postojanjem potrebnog prtljažnog mase rezervoara prema korisnoj zapremini ili prostora tako da se kod ovih autobusa gas 3 specifična masa rezervoara (M/V [kg/dm ]). smešta isključivo na krov. Prema ovom faktoru uočavaju se sledeće Turistički autobusi poseduju rezervoare za dizel grupe: gorivo veličine od 500 do 600 litara što im u • M/V>1,2kg/m3, klasični čelični rezervoari zavisnosti od uslova eksploatacije i načina (teški rezervoari); vožnje omogućava autonomiju od oko 1000 • 0,5<M/V<0,75kg/m3, rezervoari od legiranog kilometara. U slučaju pogona na prirodni gas (u čelika u kombinaciji sa stakloplastikom (laki komprimovanom stanju) za isti radijus kretanja rezervoari); neophodno je obezbediti veću količinu goriva u 3 • M/V<0,4kg/m rezervoari od kompozitnih odnosu na gradske, prigradske i međugradske autobuse. U opštem slučaju problem je moguće materijala (ultra laki rezervoari). rešiti: primenom rezervoara u kojima je gas Rezervoari za komprimovani prirodni gas se sabijen pod pritiskom većim od 200 bara, mogu puniti na dva načina: prvi su tzv. "fast-fill" primenom rezervoara većih prečnika (>250 sistemi za brzo punjenje, a drugi su tzv. "slow- mm), primenom standardnih rezervoara manjeg fill" sistemi za spore punjenje. Glavna prečnika (250 mm) ali u većem broju. Kako se komponenta i jednog i drugog sistema je rezervoari visokog pritiska iznad 200 bara ne višestupni kompresor koji omogućuje sabijanje koriste i uz ograničenje ukupne maksimalno gasa do preko 300 bara, iako je radni pritisak dozvoljene visine autobusa od 4 metara, kao 200 bara ali sa tendencijom povećanja pritiska jedino moguće rešenje se nameće smeštanje u cilju proširenja radijusa kretanja. Sistemi Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007 20 = 0,8 ⋅

većeg broja rezervoara pod pritiskom od 200 bara na krovu autobusa i ispod poda. Pri tome smanjeni prtljažni prostor je neophodno proširiti vezivanjem pomoćne kasete na zadnju stranicu autobusa ili opciono uz prisustvo prikolice vučene od strane autobusa. Evidentne teškoće oko primene CNG-a kod turističkih autobusa predstavljaju jednu vrstu razloga i njegove male upotrebe kao pogonskog goriva ovog tipa autobusa. U bilo kojoj varijanti ako se smeštaj vrši ispod poda autobusa, obezbeđuje se odgovarajuće provetravanje prostora u kome se nalaze rezervoari. Ovakav smeštaj, kod savremenih konstrukcija autobusa se izbegava i najčešće se upotrebljava sa idejom dodatnog povećanja rezervoarskog prostora kako bi se povećala autonomija vozila. U praksi u najvećem broju slučajeva rezervoari se smeštaju na krov autobusa, i to u posebno ojačane oslonce sa gumenim podmetačima, za koje se pritežu metalnim trakama i pokrivaju ukrasno-zaštitnim poklopcem. Za ostala dva alternativna koncepta smeštaja gasa važe ista pravila kao i u slučaju komprimovanog prirodnog gasa. Ostalu gasnu opremu (regulator, dozator, elektromagnetni ventili, cevovodi itd.) relativno je lako smestiti u vozilo jer je malih dimenzija i male sopstvene mase, a pored toga postoje namenski kompleti koji su prilagodeni ugradnji za dati tip autobusa. Jedino treba da se vodi računa da oprema bude smeštena na najbezbednijim mestima u vozilu, a da sama gasna oprema bude lako dostupna za održavanje, pregled i opsluživanje, a da pri tome funkcionalno ne smeta postojećim delovima i agregatima na vozilu prilikom korišćenja iIi održavanja. Ukoliko postoji opasnost da se neki delovi gasne instalacije oštete usled udesa, dejstva toplote, dejstva atmosferilija, mogućih oštećenja prilikom odgovarajućih postupaka održavanja iIi opsluživanja, a nemoguće je da se smeste na neko drugo mesto u vozilu, potrebno je montirati odgovarajuće štitnike. UTICAJ GASNE INSTALACIJE NA KONSTRUKCIONE KARAKTERISTIKE AUTOBUSA

Da bi se odredio uticaj gasne instalacije na konstrukcione karakteristike autobusa, pre svih na položaj težišta, vozilo se posmatra kao heterogeno telo sačinjeno od dve kruto povezane koncentrisane mase sa svojim Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

specifičnim karakteristikama. Prvu masu sačinjava model autobusa sa pogonom na konvencionalno dizel gorivo (u daljem tekstu konvencionalni autobus) dok drugu masu sačinjavaju čelični rezervoari1 u kojima se nalazi gas pod pritiskom od 200 bara. Usled stalne promene mase i rasporeda putnika u vozilu tokom rada neprestano se menjaju i dinamički osovinski pritisci i položaj težišta autobusa. Svaka analiza koja se sprovodi mora uzimati u obzir i ovu činjenicu. Pored promene radnog opterećenja usled ulaska i izlaska putnika u i iz autobusa na konstrukcione karakteristike utiče i položaj rezervoara sa gasom. U okviru ovog rada razmatraće se granični uticaji (maksimalno mogući) dodatne mase, te se smatra da se rezervoari smeštaju samo na krovu vozila ali ne i ispod poda između prednje i zadnje osovine. Koncepcija gradnje autobusa zavisi od više faktora: namene autobusa, dužine, ukupne visine, visine poda, tipa šasije, položaja motora itd. Prema nameni razlikuju se gradski, prigradski, međugradski, turistički i autobusi specijalne namene. Prema dužini postoje sledeće grupe: minibusevi (dužine do 6,6m, kapaciteta 16-382 mesta), midibusevi (6,5-10m, kapaciteta 45-651 mesta), veliki (standardni) autobusi (dužine 12m, kapaciteta 59-115), megabusevi (dužine 12-15m, kapaciteta 73-140 mesta), zglobni autobusi (dužine do 18m, kapaciteta do180 putnika). U odnosu na visinu poda razlikuju se kod gradskih autobusa: visokopodni (700-950mm), srednjepodni (500650mm), niskopodni (320-440mm); Visina autobusa ograničena je na maksimalnih 4 metra. Uobičajena visina gradskih i prigradskih autobusa je oko 3 m, dok kod turističkih ta visina iznosi za visokokrovne do 3,8 m /1/. Predmet istraživanja u radu je dvoosovinski autobus standardne dužine od 12 m. U cilju kvantifikacije uticaja gasne opreme na konstrukciju autobusa, kao polazna osnova odabran je model IK 104 (konvencionalni autobus) čija je sopstvena masa Mo=9850 kg dok je masa maksimalno opterećenog vozila Mp=18000 kg, visina 3090 mm, visina podesta 900 mm, međuosovinsko rastojanje 5650 mm, ukupna dužina 11862 mm, prednji prepust 2820 mm, zadnji prepust 3392 mm. 1 Masa ostale gasne opreme, ulivnog sistema, cevi, dozatora mešača itd. je neznatna u odnosu na masu rezervoara pa se njen uticaj na KK-e autobusa zanemaruje 2 Kapacitet pored dužine zavisi i od namene autobusa

Rasponom mase od Mo do Mp obuhvaćene su sve kategorije vozila (slika 6) iz podele prema nameni (zbog specifičnosti gradnje ne razmatraju se "specijalni autobusi"). 20000 masa autobusa 16000 [kg]

korisna nosivost

12000

sopstvena masa

8000 4000 0 gradski autobus

prigradski autobus

međugradski autobus

turistički autobus

tip autobusa

Slika 6: Odnos korisne nosivosti i sopstvene mase različitih kategorija autobusa

Visina težišta ht i odnos lp/l kreću se (sumarno za gradske, prigradske, međugradske i turističke autobuse) u granicama od 0,7m do 1,25m i od 0,4 do 0,8 respektivno. Navedene vrednosti za Mo i Mp uz varijacije veličine ht i lp/l opisuju celokupan raspon uslova eksploatacije prema svim tipovima autobusa. Primera radi, ukoliko je Mo=10000kg, ht=0,75, lp/l=0,53m, navedeni podaci opisuju kretanje praznog niskopodnog autobusa; ukoliko je Mo=18000kg, ht=1,0, lp/l=0,60m, navedeni podaci opisuju kretanje maksimalno opterećenog međugradskog autobusa. Promena broja putnika u autobusu izaziva promenu ukupne mase i dinamičkih pritisaka, ali nikako ne može da uzrokuje vrednosti veličina ht i lp/l van granica 0,7m do 1,25m i od 0,4 do 0,8 respektivno. U cilju maksimizacije uticaja gasne opreme na različite konstrukcije autobusa i njegovo ponašanje pri različitim uslovima kretanja analiza se sprovodi u odnosu na primenu klasičnih čeličnih rezervoara u kojima je prirodni gas pod pritiskom od 200 bara. Odnos ukupne mase prema korisnoj zapremini iznosi 1,24kg/dm3, tj. masa jedne boce od 50 litara i prečnika od 250mm bez gasnog punjenja je 62,1kg. Akcioni radijus od najmanje 350km (sa jednim punjenjem do pritiska od 200 bara) zahteva 1000 litara ukupne zapremine rezervoara. Dvadeset boca smešteno je u jednu bateriju ukupne dužine 7,5m na krovu autobusa. Masa prirodnog gasa u 1000 litara korisnog prostora, pri pritisku od 200 bara iznosi 160kg, tako da je ukupna masa jedne baterije od 20 boca sa uležištenjem, spojevima i sa 160kg gasa 1560kg. Napomena: Prirodni gas 22

se može smestiti i u pojedinačne boce većih prečnika od 250mm ali se to ne može značajno odraziti na visinu težišta autobusa sa pogonom na CNG uvažavajući činjenicu da se baterija smešta na krov vozila tj. na visinu od oko 3000mm. Položaj težišta modela autobusa sa pogonom na prirodni gas (konvencionalni autobus+rezervoari za CNG) određuje se u odnosu na referentni koordinatni sistem (slika 7) sa sledećim osobinama /2/, /3/:

Slika 7: Referentni koordinatni sistem za određivanje položaja težišta

•

• •

•

koordinatni početak se nalazi na podlozi, u preseku ravni simetrije vozila i projekcije prednje osovine; l osa se nalazi u ravni simetrije vozila i usmerena je unazad; Y osa je paralelna sa pednjom osovinom i usmerena je udesno (gledano u pravcu kretanja vozila); h osa je vrtikalna i usmerena prema gore.

Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

PROMENA VISINE TEŽIŠTA

Pri određivanju uticaja gasne instalacije na visinu težišta autobusa a na osnovu postupka prikazanog u prethodnoj tački, analiza se sprovodi za dva slučaja: za prazno (Mo) i za puno vozilo (Mp). 1. Prazno vozilo (Mo); Početni podaci:

gde su: ht, Mo, hg, Mg, visina težišta konvencionalnog autobusa, masa konvencionalnog autobusa, visina težišta baterije sa bocama komprimovanog prirodnog gasa, masa baterije, respektivno Visina težišta CNG autobusa računa se prema formuli: n

ht=0,7m; Mo=9850kg;hg=3,215m; Mg=1560kg; ht=1,25m; Mo=9850kg; hg=3,215m; Mg=1560kg;

ht =

⋅ hi

i =1

, G rezultati proračuna:

Na slici 8 prikazani su

50,00 povećanje visine težišta CNG autobusa [%]

1,600 visina težišta CNG autobusa htCNG [m]

∑m

1,500 1,400 1,300 1,200 1,100 1,000 0,900 0,60

0,70

0,80 0,90 1,00 1,10 visina težišta konvencionalnog autobusa ht [m]

1,20

45,00 40,00 35,00 30,00 25,00 20,00 0,60

1,30

0,70

0,80

0,90

1,00

1,10

1,20

1,30

visina težišta konvencionalnog autobusa ht [m]

Slika 8: Odnos visine težišta konvencionalnog autobusa i CNG autobusa za M=Mo

gde su: ht, Mp, hg, Mg, visina težišta konvencionalnog autobusa, masa punog ht=0,7m; Mp=18000kg; hg=3,215m; Mg=1560kg; konvencionalnog autobusa, visina težišta baterije ht=1,25m; Mp=18000kg; hg=3,215m; Mg=1560kg; sa bocama komprimovanog prirodnog gasa, masa baterije, respektivno. 2. Puno vozilo (Mp); Početni podaci:

Na slici 9 prikazani su rezultati proračuna:

30,00 povećanje visine težišta CNG autobusa [%]

visina težišta CNG autobusa htCNG [m]

1,500 1,400 1,300 1,200 1,100 1,000 0,900 0,800 0,60

0,70

0,80

0,90

1,00

1,10

visina težišta konvencionalnog autobusa ht [m]

1,20

1,30

26,00

22,00

18,00

14,00

10,00 0,60

0,70

0,80

0,90

1,00

1,10

1,20

visina težišta konvencionalnog autobusa ht [m]

Slika 9: Odnos visine težišta konvencionalnog autobusa i CNG autobusa za M=Mp

Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

1,30

PROMENA ODNOSA LP/L

Pri proračunu položaja težiša u odnosu na prednju osovinu (osu l) uočavaju se četiri različita slučaja: baterija sa gasom nalazi se u zadnjem delu vozila, prazan autobus; baterija sa gasom se nalazi napred, pun autobus; baterija sa gasom se nalazi u zadnjem delu vozila, prazan autobus; baterija sa gasom se nalazi napred, pun autobus.

autobusa, visina težišta baterije sa bocama komprimovanog prirodnog gasa, masa baterije, respektivno.

1. Prazan autobus (Mo), baterija sa CNGom pozadi (slika 10); Početni podaci: lp/l=0,4m; Mo=9850kg; hg=3,215m; Mg=1560kg; lp/l=0,8m; Mo=9850kg; hg=3,215m; Mg=1560kg; gde su: lp/l, Mp, hg, Mo, odnos položaja težišta i međuosovinskog rastojanja konvencionalnog autobusa, masa praznog konvencionalnog

Slika 10: Položaj baterije sa CNG-om u zadnjem delu autobusa

Položaj težišta (lp) CNG autobusa računa se prema formuli: n

lT = l p =

∑m

⋅ li

i =1

Na slici 11 prikazani su rezultati proračuna: 20,00

0,85 0,80 povećanje lp/l, CNG autobus

17,00

lp/l, CNG autobus

0,75 0,70 0,65 0,60 0,55 0,50 0,45 0,35

0,40

0,45

0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 lp/l, konvencionalni autobus

0,75

0,80

14,00 11,00 8,00 5,00 2,00 0,35

0,85

0,40

0,45

0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 lp/l, konvencionalni autobus

0,75

0,80

0,85

0,75

0,80

0,85

Slika 11: Odnos veličine lp/l konvencionalnog autobusa i CNG autobusa za M=Mo

Na slici 12 prikazani su rezultati proračuna: 12,00

0,78

10,00 povećanje lp/l, CNG autobus

0,84

lp/l, CNG autobus

0,72 0,66 0,60 0,54

6,00 4,00 2,00

0,48 0,42 0,35

8,00

0,40

0,45

0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 lp/l, konvencionalni autobus

0,75

0,80

0,85

0,00 0,35

0,40

0,45

0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 lp/l, konvencionalni autobus

Slika 12: Odnos veličine lp/l konvencionalnog autobusa i CNG autobusa za M=Mp

Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

2. Pun autobus (Mp), baterija sa CNG-om pozadi Početni podaci: lp/l=0,4m; Mp=18000kg; hg=3,215m; Mg=1560kg; lp/l=0,8m; Mp=18000kg; hg=3,215m; Mg=1560kg;

gde su: lp/l, Mo, hg, Mg, odnos položaja težišta i međuosovinskog rastojanja konvencionalnog autobusa, masa praznog konvencionalnog autobusa, visina težišta baterije sa bocama komprimovanog prirodnog gasa, masa baterije, respektivno.

gde su: lp/l, Mp, hg, Mg, odnos položaja težišta i međuosovinskog rastojanja konvencionalnog autobusa, masa maksimalno opterećenog konvencionalnog autobusa, visina težišta baterije sa bocama komprimovanog prirodnog gasa, masa baterije, respektivno. 3. Prazan autobus (Mo), baterija sa CNGom napred Početni podaci: lp/l=0,4m; Mo=9850kg; hg=3,215m; Mg=1560kg; lp/l=0,8m; Mo=9850kg; hg=3,215m; Mg=1560kg;

Slika 13: Položaj baterije sa CNG-om u zadnjem delu autobusa

Na slici 14 prikazani su rezultati proračuna: 11,00

0,75 0,70 smanjenje lp/l, CNG autobus

10,50

lp/l, CNG autobus

0,65 0,60 0,55 0,50 0,45

9,50 9,00 8,50

0,40 0,35 0,35

10,00

0,40

0,45

0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 lp/l, konvencionalni autobus

0,75

0,80

0,85

8,00 0,35

0,40

0,45

0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 lp/l, konvencionalni autobus

0,75

0,80

0,85

Slika 14: Odnos veličine lp/l konvencionalnog autobusa i CNG autobusa za M=Mo

4. Pun autobus (Mp), baterija sa CNG-om napred (slika XX) Početni podaci: lp/l=0,4m; Mp=18000kg; hg=3,215m; Mg=1560kg; lp/l=0,8m; Mp=18000kg; hg=3,215m; Mg=1560kg;

Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

6,40

0,81 0,74 smanjenje lp/l, CNG autobus

6,10

lp/l, CNG autobus

0,67 0,60 0,53 0,46

5,50 5,20 4,90

0,39 0,32 0,35

5,80

0,40

0,45

0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 lp/l, konvencionalni autobus

0,75

0,80

0,85

4,60 0,35

0,40

0,45

0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 lp/l, konvencionalni autobus

0,75

0,80

0,85

Slika 15: Odnos veličine lp/l konvencionalnog autobusa i CNG autobusa za M=Mp

STABILNOST UPRAVLJANJA PRI KRETANJU CNG AUTOBUSA PO PRAVCU I U KRIVINI

Pojam "stabilnost upravljanja vozila" definisan u uvodu rada a u odnosu na CNG autobus moguće je analizirati na osnovu metode Ljapunova. Prema metodu Ljapunova, kretanje materijalnog sistema biće stabilno ako se izvrši mali poremećaj osnovnog kretanja i ako je to poremećeno kretanje takvo da se malo razlikuje od osnovnog kretanja, bez obzira koliki je vremenski interval protekao od trenutka kada je poremećaj izvršen. Ako se vozilu koje se kreće na pravolinijskom i krivolinijskom delu puta konstantnom brzinom saopšti mali poremećaj reprezentovan kroz brzinu centra mase u bočnom , i ako se pravcu VTn i početnu ugaonu brzinu Ψ vozilo i dalje bude kretalo pravolinijski ili krivolinijski a dobijeni poremećaj se pri tome prigušuje kretanje vozila biće stabilno. Ukoliko se poremećaj ne prigušuje kretanje je nestabilno3. U ovom dela rada vrši se proučavanje stabilnosti upravljanja autobusa sa pogonom na komprimovani prirodni gas sa bočno elastičnim točkovima u odnosu na navedene karakteristične slučajeve kretanja uzimajući u obzir naravno specifičnost konstrukcije vozila usled korišćenja gasne instalacije. DIFERENCIJALNE JEDNAČINE KRETANJA

Diferencijalne jednačine kretanja formiraju se prema modelu autobusa prikazanog na slici 16. Autobus se posmatra kao kruto telo koje vrši ravno kretanje. 3

Na šemi modela bočne reakcije u kontaktnoj površini pneumatika i puta zamenjene su sa po jednom silom, koje deluju u centru prednje i zadnje osovine. Takođe za tangencijalne sile smatra se da deluju u centru mase vozila "T" u pravcu uzdužne ose vozila. Takođe prema šemi modela, kretanje autobusa se prati u odnosu na nepokretni koordinatni sistem Oξη. Kako se radi o ravnom kretanju, sam položaj vozila određen je sa dve koordinate ξ i η koje određuju položaj trenutnog pola i ugla obrtanja (Ψ) tela oko ose koja je upravna na ravan kolovoza a prolazi kroz pokretni (trenutni) pol. Diferencijalne jednačine koje opisuju kretanje autobusa su: l ⋅K − l ⋅K ⎞ K ⋅θ ⎛ K + Kδz ⎞ dVTn ⎛ ⎟⎟ ⋅ VTn + δp = 0 (1) − ⎜⎜ v + p δp z δz ⎟⎟ ⋅ ω + ⎜⎜ δp ⋅ dt m ⋅ V m V m ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ 2 2 l ⋅ K ⋅θ ⎛ l p ⋅ Kδp − l z ⋅ Kδz ⎞ dω ⎛⎜ l p ⋅ Kδp + l z ⋅ Kδz ⎞⎟ ⎟⎟ ⋅VTn − p δp = 0 ( 2) + ⋅ ω − ⎜⎜ dt

⎜ ⎝

⎟ ⎠

Ii ⋅ V

⎝

⎠

Uz V≈const u jednačinama (1) i (2) konstantni članovi su: l p2 ⋅ K δp + l z2 ⋅ K δz Ii ⋅V

⎛ l ⋅K − l ⋅K ⎞ = A , ⎜⎜ p δp z δz ⎟⎟ = B , Ii ⋅ V ⎝ ⎠

l ⋅K − l ⋅K ⎞ ⎛ ⎜⎜ v + p δp z δz ⎟⎟ = C , m ⋅V ⎝ ⎠

l p ⋅ Kδp ⋅ θ Ii

=μ,

K δp ⋅ θ m

⎛ Kδp + Kδz ⎞ ⎜⎜ ⎟⎟ = D ⎝ m ⋅V ⎠

pa će uz odgovarajuće diferenciranje po vremenu biti:

Napomena: Na osnovu prethodnog, svakako da se ovde pod terminom stabilnosti upravljanja podrazumeva praktično bočna stabilnost CNG autobusa u datim uslovima kretanja: po pravcu i u krivini.

Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

Slika 16: Kinematska šema modela CNG autobusa ⎡ d ω dω μ ⎛ 1 dω A + A⋅ − B ⋅ ⎢C ⋅ ω − n ⋅ θ − D ⋅ ⎜ ⋅ + ⋅ω − dt B dt B B ⋅θ dt 2 ⎝ ⎣ 2

dθ d 2ω dω = + A⋅ − B ⋅C ⋅ ω + B ⋅ n ⋅θ + dt dt dt 2 dω dθ +D⋅ + A ⋅ D ⋅ ω − μ ⋅ D ⋅θ − μ ⋅ dt dt

⎞⎤ ⎟⎥ ⎠⎦

−μ⋅

(3 )

tj.: d 2ω dω + (A + D ) ⋅ + (A ⋅ D − B ⋅C) ⋅ ω = dt dt 2 dθ = (μ ⋅ D − n ⋅ B ) ⋅ θ + μ ⋅ ( 4) dt

Analiza stabilnosti upravljanja podrazumeva ispitivanje korena homogenog dela diferencijalne jednačine (4). Ako se pretpostavi da je rešenje jednačine u obliku: ω = e λt ; posle odgovarajućih zamena i diferenciranja sledi:

λ + ( A + D) ⋅ λ + ( A ⋅ D − B ⋅ C ) = 0 2

(5 )

Rešenja jednačine su: 2

A+B ⎛A+B⎞ ± ⎜ (6) ⎟ − (A ⋅ D − B ⋅ C ) 2 ⎝ 2 ⎠ Stabilnost kretanja uslovljena je oblikom rešenja λ. Ukoliko je λ konjugovano kompleksni broj sa negativnim realnim delom priraštaji ugaone brzine

λ1,2 = −

Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

(Δω) i komponente brzine težišta autobusa (ΔVtn) od trenutka to (kada je prestalo dejstvo poremećajne sile) tokom vremena se menjaju prema slici 2 što odgovara stabilnom kretanju. U slučaju kada su koreni karakteristične jednačine realni i pozitivni (diskriminanta D>0) ili konjugovano kompleksni sa pozitivnim realnim delom promena veličina Δω (ΔVtn) i ΔVtn tokom vremena prikazana je na slikama 3 i 4 respektivno. Tada je kretanje nestabilno. Ako su koreni jednačine imaginarni promena parametara Δω i ΔVtn u funkciji vremena data je na slici 5, kretanje je na granici stabilnosti i nestabilnosti i ukoliko se početne oscilacije ne priguše kretanje se smatra nestabilnim.Na osnovu prethodnog sledi da je potreban i dovoljan uslov stabilnog upravljanja prilikom stacionarnog kretanja autobusa u odnosu na pravolinijski ili kružni put predstavljen nejednačinama: A +D > 0

A ⋅D − B ⋅C > 0

Zamenom vrednosti za konstante A,B,C,D, potreban i dovoljan uslov stabilnog kretanja dobija oblik:

l p2 ⋅ K δp + l z2 ⋅ K δz

⎛ K δp + K δz ⎞ ⎟ > 0 (7 ) + ⎜⎜ ⎟ Ii ⋅V ⎝ m ⋅V ⎠ Kako su vrednosti svih fizičkih veličina u izrazu (7) uvek veće od nule nejednakost je uvek zadovoljena. A+D >0⇒

A ⋅ D − B ⋅C > 0 ⇒

l p2 ⋅ K δp + l z2 ⋅ K δz ⎛ K δp + K δz ⋅ ⎜⎜ I i ⋅V ⎝ m ⋅V

l 2 ⋅ K δp ⋅ K δz − m ⋅ V 2 ⋅ (l p ⋅ K δp − l z ⋅ K δz ) I i ⋅ m ⋅V 2

⎞ ⎛ l p ⋅ K δp − l z ⋅ K δz ⎟−⎜ ⎟ ⎜ I i ⋅V ⎠ ⎝

l ⋅K − l ⋅K ⎞ ⎛ ⎟ ⋅ ⎜ v + p δp z δz ⎟ ⎜ m ⋅V ⎠ ⎝

⎞ ⎟ > 0 (8 ) ⎟ ⎠

(9)

Uzimajući u obzir da su lp, lz, Kδp, Kδz, Ii, m, materijalne konstante (pojedine stalne tokom ukupnog vremena posmatranja, pojedine u trenutku to kada je prestalo dejstvo poremećajne sile) rešenje nejednačine daje vrednost kritične brzine pri kojoj vozilo pod uticajem bilo kakve male bočne sile počinje kretanje po krivoj sa sve manjim poluprečnikom (po spirali), što dovodi do gubitka upravljivosti odnosno stabilnosti vozila4. Prema izrazima (8) i (9) kriterijumi stabilnosti u analitičkoj formi mogu se napisati: 1. lp ⋅ K δp < l z ⋅ K δz

nejednakost (7) zadovoljena; kretanje vozila je stabilno

2. lp ⋅ K δp > lz ⋅ K δz

V < Vkr , kretanje vozila je stabilno

V > Vkr , kretanje vozila je nestabilno

V > Vkr , stanje labilne ravnoteže gde je:

Vkr =

K δp ⋅ K δz ⋅ l2 ⋅ g G ⋅ (lp ⋅ K δp − l z ⋅ K δz )

PRORAČUN KRITIČNE BRZINE

Proračun kritične brzine za konvencionalni i CNG autobus sprovodi se za različite kategorije autobusa i različite uslove eksploatacije a koji su, kako je ranije navedeno, određeni karakterističnim veličinama položaja težišta ht i lp/l. Detalji proračuna dati su u tabelma 1 i 2, na osnovu koje su formirani dijagrami zavisnosti kritične brzine stabilnog upravljanja od konstrukcionih parametara konvencionalnog i CNG autobusa (slika 17, slika 18, slika 19, slika 20).

Slika 17: Zavisnost kritične brzine stabilnog upravljanja od konstrukcionih karakteristika konvencionalnog i CNG autobusa, (prazno vozilo M=Mo, gas pozadi) 4

Nejednačina (9) opisuje uslove stabilnog stacionarnog kretanja autobusa na pravolinijskom i krivolinijskom kružnom putu.

Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

Vkr [m/s] Konvencionalni autobus 0,400 0,667 n.d. 0,420 0,724 n.d. 0,440 0,786 n.d. 0,460 0,852 n.d. 0,480 0,923 n.d. 0,500 1,000 n.d. 0,520 1,083 n.d. 0,540 1,174 n.d. 0,560 1,273 n.d. 0,580 1,381 n.d. 0,600 1,500 n.d. 0,620 1,632 n.d. 0,624 1,659 n.d. 0,640 1,778 n.d. 0,660 1,941 n.d. 0,667 2,000 n.d. 0,680 2,125 54,219 0,700 2,333 34,291 0,720 2,571 27,110 0,740 2,846 23,119 0,760 3,167 20,493 0,780 3,545 18,597 0,800 4,000 17,146 lp/l

lp/lz

Vkr [m/s] CNG autobus, pozadi gas 0,473 0,899 n.d. 0,491 0,963 n.d. 0,508 1,032 n.d. 0,525 1,106 n.d. 0,542 1,185 n.d. 0,560 1,271 n.d. 0,577 1,364 n.d. 0,594 1,464 n.d. 0,611 1,574 n.d. 0,629 1,694 n.d. 0,646 1,825 n.d. 0,663 1,970 n.d. 0,667 2,000 n.d. 0,681 2,130 49,356 0,698 2,309 32,956 0,704 2,374 30,278 0,715 2,510 26,435 0,732 2,736 22,696 0,750 2,994 20,197 0,767 3,290 18,375 0,784 3,633 16,971 0,801 4,036 15,847 0,819 4,515 14,920 lp/lnovo

lp/lz

Vkr [m/s] CNG autobus, napred gas 0,368 0,582 n.d. 0,385 0,626 n.d. 0,402 0,673 n.d. 0,420 0,723 n.d. 0,437 0,776 n.d. 0,454 0,832 n.d. 0,471 0,892 n.d. 0,489 0,956 n.d. 0,506 1,024 n.d. 0,523 1,097 n.d. 0,540 1,176 n.d. 0,558 1,261 n.d. 0,575 1,353 n.d. 0,592 1,453 n.d. 0,598 1,488 n.d. 0,610 1,561 n.d. 0,627 1,680 n.d. 0,644 1,809 n.d. 0,661 1,953 n.d. 0,667 2,000 n.d. 0,679 2,111 53,259 0,696 2,288 34,044 0,713 2,486 26,987 lp/lnovo

lp/lz

Tabela 1: Proračun kritične brzine praznih autobusa, M=Mo Vkr [m/s] Konvencionalni autobus 0,400 0,667 n.d. 0,420 0,724 n.d. 0,440 0,786 n.d. 0,460 0,852 n.d. 0,480 0,923 n.d. 0,500 1,000 n.d. 0,520 1,083 n.d. 0,540 1,174 n.d. 0,560 1,273 n.d. 0,580 1,381 n.d. 0,600 1,500 n.d. 0,620 1,632 n.d. 0,640 1,778 n.d. 0,643 1,803 n.d. 0,660 1,941 n.d. 0,667 2,000 n.d. 0,680 2,125 40,108 0,700 2,333 25,367 0,720 2,571 20,054 0,740 2,846 17,102 0,760 3,167 15,160 0,780 3,545 13,757 0,800 4,000 12,683 lp/l

lp/lz

Vkr [m/s] CNG autobus, pozadi gas 0,443 0,795 n.d. 0,461 0,856 n.d. 0,480 0,922 n.d. 0,498 0,992 n.d. 0,516 1,068 n.d. 0,535 1,150 n.d. 0,553 1,238 n.d. 0,572 1,334 n.d. 0,590 1,439 n.d. 0,608 1,554 n.d. 0,627 1,680 n.d. 0,645 1,819 n.d. 0,664 1,973 n.d. 0,667 2,000 n.d. 0,682 2,145 35,805 0,688 2,207 30,278 0,700 2,339 24,165 0,719 2,557 19,444 0,737 2,806 16,719 0,756 3,093 14,891 0,774 3,426 13,555 0,792 3,819 12,525 0,811 4,288 11,698 lp/l

lp/lz

Vkr [m/s] CNG autobus, napred gas 0,381 0,616 n.d. 0,400 0,666 n.d. 0,418 0,718 n.d. 0,436 0,774 n.d. 0,455 0,834 n.d. 0,473 0,898 n.d. 0,492 0,967 n.d. 0,510 1,041 n.d. 0,528 1,121 n.d. 0,547 1,207 n.d. 0,565 1,300 n.d. 0,584 1,402 n.d. 0,602 1,513 n.d. 0,620 1,635 n.d. 0,627 1,678 n.d. 0,639 1,769 n.d. 0,657 1,918 n.d. 0,667 2,000 n.d. 0,676 2,084 46,733 0,694 2,269 26,819 0,713 2,478 20,749 0,731 2,716 17,527 0,749 2,989 15,453 lp/l

lp/lz

Tabela 2: Proračun kritične brzine punih autobusa, M=Mp Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

Slika 18: Zavisnost kritiÄ?ne brzine stabilnog upravljanja od konstrukcionih karakteristika CNG autobusa, (prazno vozilo M=Mo, gas napred)

konvencionalnog i

Slika 19: Zavisnost kritiÄ?ne brzine stabilnog upravljanja od konstrukcionih karakteristika CNG autobusa, (puno vozilo M=Mp, gas pozadi)

konvencionalnog i

IstraĹživanja i projektovanja za privredu 15/2007

Slika 20: Zavisnost kritične brzine stabilnog upravljanja od konstrukcionih karakteristika CNG autobusa, (puno vozilo M=Mp, gas napred)

ANALIZA REZULTATA I ZAKLJUČNA RAZMATRANJA

Diferencijalne jednačine date u prethodnom tekstu opisuju ravnomerno kretanje autobusa u krivini i po pravcu bez pojave delimičnog ili čistog klizanjai i proklizavanja u bilo kom pravcu. Uslov stabilnog kretanja dat je u odnosu na definisanost i veličinu kritične brzine dobijene na osnovu Rauth-Hurwitz-ovog kriterijuma: Vkr =

K δp ⋅ K δz ⋅ l 2 ⋅ g

G ⋅ (l p ⋅ K δp − l z ⋅ K δz )

Prema dijagramima prikazanim na slikama 17, 18, 19, 20, granice stabilne zone određene su zavisnošću kritične brzine od konstrukcionih karakteristika konvencionalnog i CNG autobusa dobijenih prema lokaciji CNG rezervoara u sklopu autobusa i iskorišćenja kapaciteta autobusa. U prvom slučaju (slika 1) kada su CNG rezervoari smešteni na krovu autobusa (prazan autobus) u zadnjem delu, oni negativno utiču na stabilnost kretanja. Kritična brzina je beskonačno velika za vrednost lp/lCNG=0,667, što u odnosu na vrednost lp/l konvencionalnog autobusa ukazuje da je negativna vrednost potkorene veličine prisutna za manji opseg vrednosti lp/l konvencionalnog autobusa tj. od 0,400 do 0,624. U početnom slučaju kada vozilo nije opremljeno CNG opremom taj opseg je u granicama od 0,400 do 0,667. Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

konvencionalnog i

Sa desne strane asimptote 1 i asimptote 2 za obe koncepcije autobusa kritična brzina ima konačne vrednosti. Svakako da su vrednosti definisane krivom Vkr=f(lp/l) u slučaju CNG autobusa manje od odgovarajućih vrednosti konvencionalnog autobusa pošto se date funkcije ne seku pa su i veličine Vkr za CNG autobus manje. Uticaj gasne opreme na položaj težišta u odnosu na prednju osovinu je takav da je primena CNG ograničena za konvencionalne autobuse svih kategorija kod kojih je lp/lmax=0,780 jer se instsalacijom CNG rezervoara na zadnjem delu krova autobusa tada opterećenje prednje osovine smanjuje ispod 20% ukupnog opterećenja autobusa. Ovo ukazuje da je i sa desne strane asimtote 2 stabilnom zonom obuhvaćen manji opseg odnosa lp/l konvencionalnog autobusa tj. od 0,667 do 0,780. Prema slici 18, smeštanje CNG rezervoara na krovu autobusa u prednjem delu uzrokuje povoljnije efekte po pitanju stabilnosti u odnosu na konvencionalni autobus. S` obzirom da su krive zavisnosti Vkr=f(lp/l) više međusobom udaljene nego u prethodnom slučaju time su i pozitivne posledice više izražene nego negativne vezano za smeštaj rezervoara u zadnjem delu autobusa. Za opseg vrednosti lp/l CNG autobusa od 0,400 do 0,667 kretanje je stabilno jer je prema Rauth-Hurwitz-ovom kriterijumu ispunjen uslov (9). Intenzitet pozitivnih posledica (a u odnosu na moguću primenu CNG za pogon autobusa) može se 31

sagledati prema vrednostima konvencionalnog autobusa.

lp/l

Vrednosti lp/l CNG autobusa levo od asimtote 2 na slici 18 (stabilna zona u slučaju negativne vrednosti potkorene veličine u izrazu za Vkr) odgovaraju vrednostima lp/l konvencionalnog autobusa koje se kreću u granicama od 0,400 do 0,748 dok su vrednosti u ostala tri slučaja (praznog vozila): •

asimtota 1 (slika 1), konvencionalni autobus, lp/lmax=0,667 asimtota 1 (slika 2), konvencionalni autobus, lp/lmax=0,667 asimtota 2 (slika 1), CNG autobus, CNG nazad, lp/lmax=0,624

• •

Zavisnost kritične brzine od konstrukcionih karakteristika kod maksimalno opterećenog autobusa prikazana je na slikama 19 i 20. Sve što je napred navedeno u tekstu ove tačke važi i u ovim slučajevima. Dodatno se uočava uticaj povećanja mase (ukupne mase obe koncepcije autobusa) na smanjenje vrednosti kritične brzine za ceo opseg lp/l konvencionalnog autobusa od 0,400 do 0,800, što znači da se izražena suvišna upravljivost autobusa postiže za manje brzine što je nepovoljno sa aspekta stabilnog upravljanja pošto se smanjivanjem poluprečnika zakretanja povećava centrifugalna sila a time dalje povećava povođenje. Sve krive su takođe bliže jedna drugoj usled smanjenog procentualnog učešća mase CNG rezervoara u ukupnoj masi maksimalno opterećenih autobusa pa je samim tim i uticaj instalacije za prirodni gas manji na ponašanje autobusa pri kretanju. LITERATURA:

/1/

Glumac S., Žeželj S., (2002) "Projektovanje proizvodnja i eksploatacija autobusa", IKARBUS AD, Beograd.

/2/

Mitschke M., (2004) "Dynamic der Kraftfahrzeuge", Springer Verlag, Berlin.

/3/

Dedović V., (1998) "Nezavisno oslanjanje automobila", Saobraćajni fakultet, Beograd.

/4/

Lenasi J., Žeželj S., Danon G., (1995) "Motorna vozila" Saobraćajni fakultet, Beograd.

/5/

Dedović V., (2004) "Dinamika vozila", Saobraćajni fakultet, Beograd.

/6/

Ćućuz N., Rusov L., (1973) "Dinamika motornih vozila", Privredni pregled, Beograd.

/7/

Janković D., Todorović J., (1990) " Teorija kretanja motornih vozila", Mašinski fakultet, Beograd.

/8/

Janković A., (1996) "Bezbednost automobila", Mašinski fakultet, Beograd.

/9/

Simić D., (1979) " Motorna vozila", Naučna knjiga, Beograd.

/10/ Janković D., Todorović J., (1996) " Konstrukcija motornih vozila". /11/ "Compressed Natural Gas, Freedom CAR and Vehicle Technologies Program" (2002), U.S. Department of Enegy, CD izdanje. DIRECTIONAL STABILITY ANALISYS OF NATURAL GAS BUS

Usage of natural gas as power bus fuel requires adequately adapted power unit and gas facility. First part of this paper presents gas facility and its basic elements. In particular it gives detailed information about gas tanks, their setting up in ng bus and influence on vehicle construction characteristics. Formulation and analysis of differential equations of bus movement according to models for movement in straight line and bend with constant speed are done in the second part of the paper. Key words: natural gas bus, stability, handling

Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

SAVREMENE TEHNIKE SAGOREVANJA GASOVITIH GORIVA Prof. dr Miroljub Adžić, dipl. inž. Mašinski fakultet Beograd

U ovom radu je u kratkim crtama opisano stanje savremenih tehnika sagorevanja gasovitih goriva u svetlu trenutnih i budućih zahteva koji se postavljaju u smislu zaštite okoline, efikasnosti i stabilnosti rada uređaja za sagorevanje. Detaljnije su objašnjena ograničenja i zahtevi koji diktiraju stanje i razvoj uređaja za sagorevanje. Posebno su analizirane tehnike smanjenja emisije oksida azota i ugljen monoksida, ključnih zagađivača okoline pri sagorevanju gasovitih goriva. Zatim je data sistematizacija tehnika sagorevanja gasovitih goriva, podela gorionika i razmotreni su uticajni parametri na emisiju i stabilnost sagorevanja. U radu je obrađen i uticaj kvaliteta goriva imajući u vidu tendencije korišćenja obnovljivih izvora energije i klasičnih gasovitih goriva pogoršanog kvaliteta. U radu se na kraju ukratko obrađuje problematika numeričkih istraživanja u sagorevanju. Ključne reči: sagorevanje, gasovita goriva, pregled. UVOD

Proizvodnja energije je jedan od osnovnih izazova sa kojima se sreće čovečanstvo. Ograničenost izvora energije, geopolitička nestabilnost, svetska ekonomija i ekološki problemi dramatično pogađaju energetiku. Rešenja se traže u korišćenju svih raspoloživih energeteskih izvora, posebno obnovljivih, povećanju energetske efikasnosti, racionalnom korišćenju, povećanju sigurnosti snabdevanja i skladištenju energenata. Homo sapiens je pre milion godina svoje energetske potrebe zadovoljavao isključivo sagorevanjem. Upotreba i kontrola energetskih izvora je jedan od stubova razvoja civilizacije. Danas, preko 90% svetskih potreba za energijom se i dalje dobija sagorevanjem goriva. I ako je pre pola veka nuklearna energija predstavljena kao mogući ključni energetski izvor budućnosti, a alternativni izvori energije u današnje vreme, izvesno je da će klasična goriva još dugo biti osnovni energetski izvor čovečanstva. Uostalom, živa bića na našoj planeti žive isključivo na bazi procesa sagorevanja, što je krunski dokaz značaja sagorevanja jer priroda kroz evoluciju bira optimalni put nastanka, funkcionisanja i produženja života.

Kontakt: Prof. dr Miroljub Adžić, dipl. inž. Mašinski fakultet Beograd Kraljice Marije 16, 11000 Beograd, Srbija E-mail : mikce2001@yahoo.com

U užem smislu sagorevanje je proces razmene ili pregrupisavanje atoma pri sudaru molekula uz odgovarajuće energetske pojave. Sagorevanje je složen nestacionarni termohemijski proces koji kontrolišu hemijska kinetika, strujanje i prenos toplote i mase. Pre nekoliko decenija sagorevanje je uglavnom tretirano kao kvazistacionarni proces sa beskonačno brzim hemizmom. Savremena nauka o sagorevanju tretira sagorevanje kroz prelazne pojave, a predmet istraživanja su stabilnost sagorevanja i borba protiv zagađujućih i otrovnih produkata sagorevanja. U svetlu ovih kretanja, gasovita goriva su, moguće je s punim pravom reći, goriva 21 veka. IEA1 u svom godišnjem izveštaju predviđa porast potrošnje energije na svetskom nivou za 60% u periodu od 2002 do 2030 godine. Porast potrošnje uglja se očekuje da dostigne oko 50%, nafte 60% a gasovitih goriva blizu 100%. Kada se govori o gasovitim gorivima pre svega se misli na prirodni gas i tečne naftne gasove. Međutim, sve se intenzivnije koriste i proizvedena gasovita goriva dobijena preradom uglja, biomase i gradskog i industrijskog otpada. Vodonik je takođe veoma interesantno ali za sada samo perspektivno gasovito gorivo. Prirodni gas je ključni gasoviti energetski izvor kako po svom energetskom potencijalu, tako i ceni i perspektivi. Prirodni gas je ekološki najpovoljnije konvencionalno gorivo i tehnološki jednostavno za transport, distribuciju i korišćenje. Najčešće se koristi za proizvodnju električne energije ali ga takođe koriste svi

Institut za istraživanja i projektovanja u privredi, Beograd. Sva prava zadržana.

Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

OGRANIČENJA I ZAHTEVI

Performanse uređaja za sagorevanje su delom ograničene domaćim i međunarodnim propisima. U smislu ograničenja i zahteva ovde će biti pomenuti propisi koji se odnose na emisiju štetnih produkata sagorevanja i stepen korisnosti uređaja. Pri sagorevanju gasovitih goriva kao štetni produkti podrazumevaju se oksidi azota (NOx), ugljen monoksida (CO), sumpor dioksida (SO2) i čestica (čađ). Mali komentar: NOx je zapravo oznaka za zbir NO i NO2. Sagorevanje se u savremenim uređajima obavlja vrlo efikasno, praktično u potpunosti, što znači da je stepen korisnosti karakteristika uređaja za sagorevanje kao celine te prema tome nije tema ovog rada. Sve strožiji, obavezujući propisi o zaštiti okoline, od globalnih, kao što je Kyoto protokol do lokalnih, kao i ubrzano uvođenje obnovljivih izvora energije postavljaju sve teže zadatke pred istraživače i inženjere u svim oblastima primene goriva. Prema Kyoto protokolu o emisiji gasova staklene bašte, pri sagorevanju ključna je emisija ugljen dioksida. Zemlje potpisnice protokola su u obavezi da u manjoj ili većoj meri smanje emisiju CO2. Pored povećanja efikasnosti uređaja jedan od načina smanjenja 34

emisije je prelazak na gasovita goriva. Emisija ugljen dioksida pri sagorevanju metana je skoro dva puta manja nego pri sagorevanju uglja pri istoj količini oslobođene toplote. Granične vrednosti emisije postrojenja (GVE), odnosno maksimalno dopuštene emisije, su dogovorene veličine, zavisno od zemlje, tipa postrojenja, goriva i nominalne toplotne snage. Što se tiče gasovitih goriva, limitirane su emisije NOx, CO, SO2 i čestica. Na slici 1 dati su podaci za granične vrednosti emisija (GVE) gasnih uređaja za domaćinstva.

100

DIN 4702

Standard

ostali potrošači energenata, od industrije do domaćinstava. U svetu, u urbanim sredinama, prirodni gas je prioritetno gorivo. U našoj zemlji učešće prirodnog gasa za potrebe široke potrošnje je oko 10% dok je u Evropskoj Uniji oko 40%. Oko 25-30% potrošnje naše zemlje podmiruje se iz domaćih izvora. Od toga je oko 30% pogoršanog kvaliteta (povećani sadržaj CO2) čija je upotreba otežana. U smislu povećanja energetske efikasnosti termoenergetskih postrojenja i zaštite okoline, ključ optimalnog korišćenja goriva je u optimalnom vođenju procesa sagorevanja. Tehnologija sagorevanja je relativno malo poznata naučnostručna oblast. Namera ovog rada je da prikaže stanje i pravce razvoja tehnologije sagorevanja gasovitih goriva, pre svega u oblasti malih i mikro snaga. S obzirom na veliku širinu oblasti i ograničenje obima rada autor neće moći da obuhvati sve aspekte ove problematike već samo najvažnije i u najmanje mogućem obimu. U radu su kao ilustrativni primeri isključivo korišćeni rezultati Laboratorije za goriva i sagorevanje na Mašinskom fakultetu u Beogradu.

200 60

Švajcarska

80 60 70

Blue Angel

CO max NOx max

26 17

Hamburški standard 0

100

150

200

250

Emisija u [mg/kWh]

Slika 1: Granične vrednosti emisija uređaja za domaćinstva

Uobičajeno je da se minimalni stepen korisnosti takođe propiše. Prema DIN 4702, za gasne uređaje u domaćinstvu, stepen korisnosti iznosi minimalno 85%. Sa druge strane, kakva je situacija u praksi, interesantni su rezultati istraživanja analize performansi 22 gasna uređaja na tržištu Srbije, slike 2 i 3. Rezultati pokazuju da većina ispitivanih uređaja zadovoljava propise DIN 4702. Jedan uređaj ne zadovoljava potreban stepen korisnosti, 5 uređaja ne zadovoljava GVE NOx i svi uređaji zadovoljavaju GVE CO. Kako se vremenom pooštravaju kriterijumi tako sve manji broj uređaja uspeva da ih zadovolji. Svega tri uređaja zadovoljavaju Blue Angel propise a samo jedan Hamburški standard. Očigledno je da će sagorevanje i razvoj uređaja za sagorevanje još dugo biti predmet rada istraživača i inženjera jer će buduće GVE biti još oštrije.

Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

Koncentracija CO u produktim a sagorevanja

Koncentracija CO [mg/kWh]

120 100 80

kombi bojler

kotao za grejanje

zagrejac vazduha

20 0 0

100

150

Toplotno opterecenje (Ps) u kW

Slika 2: Emisija CO u funkciji toplotnog opterećenja Koncentracija NOx u produktim a sagorevanja

Koncentracija NOx [mg/kWh]

300 250 200

kombi bojler

150

kotao za grejanje

100

zagrejac vazduha

50 0 0

100

150

Toplotno opterecenje (Ps) u kW

Slika 3: Emisija NOx u funkciji toplotnog opterećenja

TENDENCIJE RAZVOJA UREĐAJA ZA SAGOREVANJE

Razvoj uređaja za sagorevanje se koncentriše na: • • • •

• • • •

smanjenje emisije; povećanje energetske efikasnosti; povećanje dinamičkog opsega rada (odnos maksimalne i minimalne toplotne snage); decentralizaciju, poligeneracione sisteme za grejanje, hlađenje, proizvodnju električne energije za lokalne potrošače sa velikim promenama u vršnom i baznom opterećenju od nekoliko kW do više stotina kW – mikro sistemi (gorivne ćelije, mikro gasne turbine, mikro klipni motori); mogućnosti korišćenja lokalnih obnovljivih izvora energije (biomasa - biogas); smanjenje cene; mogućnost korišćenja različitih goriva u jednom uređaju (višegorivost); povećanje pouzdanosti.

Realizacija ovih tendencija ograničena je tehnološkim mogućnostima sagorevanja, konstruktivnim materijalima i cenom. Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

Što se tiče sagorevanja gasovitih goriva normalno je da su koncentracije izvora formiranja sumpor dioksida (sumporvodonik, merkaptani) vrlo male u gasovitim gorivima što znači da je emisija SO2 takođe vrlo mala te nije predmet ovog rada. Slična situacija je sa emisijom čestica (čađi). Samo u akcidentnim situacijama može da se javi povećana koncentracija čestica te to takođe nije predmet ovog rada. To znači da je pitanje emisije gasovitih goriva zapravo pitanje emisije NOx, CO i CO2. Treba pomenuti i emisiju nesagorelih ugljovodonika (HC). Međutim, ugljovodonična gasovita goriva nisu otrovne supstance a osim toga emisije CO i HC su u vrlo bliskoj korelaciji. Zbog toga, iz uspešnog rešavanja emisije CO proističe i uspešno rešavanje emisije HC. Drugi fundamentalni problem sagorevanja je pitanje stabilnosti sagorevanja koji će biti tretiran vrlo kratko. FORMIRANJE OKSIDA AZOTA PRI SAGOREVANJU

Oksidi azota NO i NO2 koji nastaju pri sagorevanju su štetne i opasne materije jer uništavaju stratosferski ozon čime povećavaju UV zračenje na površinu zemlje a što je opasno po živi svet, izazivaju globalne klimatske promene, kisele kiše i stvaraju fotohemijski smog. Poznavanje mehanizma nastanka NOx je neophodno kako bi se realizovali postupci smanjenja emisije NOx. Fundamentalno poznavanje mehanizma nastanka NOx je relativno dobro razvijeno. Smatra se da tri mehanizma kontrolišu NOx: toplotni, brzi i gorivni. Toplotni mehanizam karakterišu tri reakcije: N2 + O = NO + N N + O2 = NO + O N + OH = NO + N

(1) (2) (3)

Reakcija (1) je inicirajuća i dešava se na visokim temeperaturama u prisusutvu O atoma. Reakcija je relativno spora, dešava se u postplamenoj zoni i zapravo kontroliše brzinu nastajanja NOx. Reakcije (2) i (3) prate reakciju (1) i relativno su brze. To znači da su visoka temperatura i prisustvo atomskog kiseonika pogodni uslovi za nastanak toplotnog NO. Brzi NO nastaje u toku procesa sagorevanja goriva. Naime, sagorevanje se odvija kroz niz transformacija molekula goriva pri čemu se javljaju CH radikali koji su vrlo aktivni i reaguju 35

sa molekularnim azotom formirajući cijano grupu HCN: CH + N2 = HCN + N Ova reakcija se odvija na relativno niskoj temperaturi od oko 1000 K, pre svega u zonama gorive smeše bogatoj gorivom. Cijano grupa reaguje sa kiseonikom dajući NO: HCN + O2 = NO + … Brzi NO očigledno nastaje u zoni plamena, znatno pre toplotnog NOx. U praksi, interakcija hemijske kinetike, turbulentnog strujanja, prenosa mase i toplote su komplikovane i povezane pojave čime je otežano razumevanje i predviđanje nastanka NOx. U slučaju klasičnih gasovitih goriva ne postoji hemijski vezan azot u molekulima goriva tako da gorivni mehanizam nastanka NOx nije relevantan. TEHNIKE SMANJENJA EMISIJE NOX

Metode smanjenja emisije NOx mogu da se sistematizuju u primarne i sekundarne mere. Modifikacije procesa sagorevanja su primarne mere, a metode nakon procesa sagorevanja su sekundarne mere. Ovaj rad se bavi samo primarnim merama. Primarne mere su kombinacije prostorne i vremenske raspodele goriva i vazduha. U principu radi se o više tehnika: u jednoj, pripremi se goriva smeša sa viškom goriva koja delimično sagori, čime se postiže niska temperatura plamena i mala koncentracija atoma kiseonika, a zatim se dogorevanje obavi dovođenjem vazduha što takođe rezultuje relativno niskom temperaturom plamena, čime se izbegnu povoljni uslovi za formiranje toplotnog NO. U drugoj tehnici, pripremi se goriva smeša sa viškom vazduha, takozvana siromašna smeša, koja daje nisku temperaturu plamena i time takođe izbegnu povoljni uslovi za nastanka NO. Trećom tehnikom se povoljnom aerodinamikom ostvaruje recirkulacija produkata sago-revanja koji se mešaju sa svežom smešom čime se snižava temperatura plamena i smanjuje koncentracija kiseonika. Četvrta tehnika se zasniva na sagorevanju gorive smeše u koju se naknadno uvodi određena količina goriva čime se ostvaruje redukcija već nastalog oksida azota formiranjem molekularnog azota. Dogorevanje se završava u trećoj zoni uvođenjem potrebne količine vazduha. Ova tehnika zahteva nešto duže potrebno 36

vreme da bi se obavile potrebne hemijske reakcije. FORMIRANJE UGLJEN MONOKSIDA PRI SAGOREVANJU

Ugljen monoksid je veoma opasan krvni otrov. Brzo se formira kao međufaza sagorevanja ugljovodoničnih goriva, koju nije moguće izbeći, a zatim relativno sporo oksidiše u ugljen dioksid, kao neotrovni, konačni produkt sagorevanja. Povoljni faktori za prisustvo CO u konačnim produktima sagorevanja su nedovoljna količina vazduha, loše mešanje goriva i vazduha, niska temperatura plamena i nedovoljno raspoloživo vreme za oksidaciju CO u CO2. Tehnike smanjenja emisije CO se zasnivaju na umanjivanju efekata gore pomenutih faktora. Nažalost, to su istovremeno povoljni uslovi za nastanak oksida azota. Savremene tehnike sagorevanja pokušavaju da obezbede kompromis i time optimalne koncentracije CO i NOx u produktima sagorevanja. Ali to su takođe povoljni uslovi za pojavu nestabilnog sagorevanja, što mora da bude izbegnuto. Kada se tome doda potreba što većeg dinamičkog opsega rada uređaja situacija se višestruko komplikuje. SISTEMATIZACIJA TEHNIKA SAGOREVANJA GASOVITIH GORIVA

Sistematizaciju tehnika sagorevanja moguće je izvršiti prema različitim kriterijumima ali je uobičajena sledeća podela: Prema prostoru gde se odvijaju hemijske reakcije, slika 4: • u slobodnom prostoru (ložištu); • u poroznoj strukturi; • na površini čvrste faze (katalitičko).

Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

Prema načinu dovođenja oksidatora: • prinudno dovođenje; • prirodno dovođenje. OSNOVNA PODELA GORIONIKA

Gorionici su uređaji kojima se upravlja protokom i mešanjem goriva i vazduha i ostvaruje stabilan plamen željenog oblika. Uobičajena podela gorionika je prema vrsti plamena i strujanju: Difuziono-laminarne gorionike odlikuje jednostavnost konstrukcije, svetleći plamen, otsustvo uvlačenja plamena, veliki dinamički opseg rada, tih rad, moguća povećana emisija NOx, CO i čađi, niska cena. Slika 4: Sagorevanje u slobodnom prostoru (a)2,u 4 5 poroznoj strukturi (b) i površinsko (c)

Prema načinu mešanja goriva i oksidatora, slika 5: • difuzioni plamen; • predmešani plamen.

Difuziono-turbulentni gorionici su slični kao i laminarni ali imaju veću snagu po jedinici zapremine plamena, viši nivo buke i takođe nisku cenu. Atmosferski gorionici su oni u kojima se primarni vazduh uvodi ejektivnim dejstvom goriva. Karekteriše ih jednostavnost konstrukcije, svetleći/nesvetleći plamen, moguće uvlačenje plamena u gorionik, mali dinamički opseg, relativno nizak nivo buke, mogućnost niske emisije i niska cena. Gorionici sa prinudnim dovođenjem vazduha ili predmešani (gorivo + vazduh) lako ostvaruje željeni koeficijent viška vazduha (odnos stvarnog i minimalnog potrebnog vazduha za potpuno sagorevanje, kontrola protoka goriva i vazduha je relativno jednostavna i tačna, veliki dinamički opseg, moguće oduvavanje plamena pri velikim snagama, mogućnost kontrole geometrije plamena, moguća višegorivost, moguća niska emisija ali visoka cena. Katalitičke gorionike karakteriše sagorevanje u prisustvu čvrste supstance (katalizatora) koji bitno ubrzava hemijske reakcije. Takve gorionike karakterišu stabilnost rada, prenošenje toplote uglavnom zračenjem, vrlo niska emisija ali i problemi: moguće nepotpuno sagorevanje, potrebno predgrevanje katalizatora, visoka cena katalizatora, kratki radni vek i prljanje katalizatora.

Slika 5: Difuzioni plamen (a), predmešani plamen (b)4 Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

UTICAJNI PARAMETRI NA EMISIJU I STABILNOST SAGOREVANJA

Uticajni parametri na emisiju i stabilnost sagorevanja su brojni i kompleksni: Tip plamena (difuzioni, predmešani ili kombinovani), snaga, karakteristike ložišta, temperatura plamena, geometrija gorionika, kvalitet goriva, metoda dovođenje vazduha i goriva, geometrija plamena, karakteristike strujnog polja (laminarno, turbulentno), karakteristike koncentracionog i temperaturskog polja, raspoloživo vreme za hemijske reakcije, recirkulacija produkata sagorevanja, prenos toplote i mase, konstruktivni materijali, primena tehnika obrada produkata sagorevanja nakon sagorevanja.

UTICAJ KVALITETA GORIVA

Gasovita goriva često sadrže i balastne komponente, najčešće CO2 i N2 koje pogoršavaju ili onemogućuju stabilno sagorevanje, menjaju strukturu plamena i emisiju, slike 7 i 8.

Na slici 6 prikazane su emisije NOx i CO za dva tipa sagorevanja. Na slici 6 (a) jasno se uočava suprotno ponašanje emisija NOx i CO.

Slika 7: Gorivo propan i 40% CO2 200

3000

2 3

160 CO, NO [mg/kWh]

NOx, CO (mg/kWh)

140

2500 400 300

10 11 12

10 10

oduvavanje

9 2 0

CO2 u gorivu [%]

Slika 8: Emisija NOx i CO u zavisnosti od CO2

SNAGA (kW)

Povoljni efekti na stabilnost plamena i emisiju korišćenjem karakteristika turbulentnog strujnog polja, prenosa toplote i mase i recirkulacije produkata sagorevanja se vidi na slikama 9 i 10.

CO and NOx emissions at the central position of the PMB

Value

-5

oduvavanje

100

120

200

CO [mg/kWh] NO [mg/kWh]

180

CO NOx

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

CO, mg/kWh NOx,mg/kWh

Power, kW

Slika 6: Emisije NOx i CO sagorevanje u slobodnom prostoru (a)5 u poroznoj strukturi (b)4

Slika 9: Torusna recirkulaciona zona komore za sagorevanje mikro gasne turbine8

Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

u vidu njihova ograničenja. Na slikama 11 i 12 prikazani su rezultati numeričkih istraživanja sagorevanja metana u atmosferskom gorioniku korišćenjem kodova za hemijsku kinetiku CHEMKIN i strujanje FLUENT8.

L/L0=1 40

S=0

0.01

S=0.45

S=0.73 1E-3

S=1.13 10

Mole fractions

NOx ppm (15% O2)

0 0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1E-4

O CH NO NO2

1E-5

1E-6

L/L0=1 1E-7 0.00

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

Axial Distance, x [cm]

30 CO ppm (15% O2)

0.05

Slika 11: Profil koncentracija fronta plamena metan-vazduh8 S=0 S=0.45

S=0.73 S=1.13

0 0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

Slika 10: Emisije NOx i CO u zavisnosti od 8 recipročne vrednosti koeficijenta viška vazduha

Jasno se vidi na slici 10 kako je moguće uspešno rešiti problem emisije NOx i CO pravilnom kombinacijom kompleksnih uticajnih parametara. ULOGA NUMERIČKIH ISTRAŽIVANJA U RAZVOJU UREĐAJA ZA SAGOREVANJE

Numerička istraživanja su moćan alat koji omogućuje relativno jeftin i brz proračun i varijaciju uticajnih parametara u cilju razvoja i optimiranja novih tehnika i uređaja za sagorevanje. Nažalost numerička istraživanja imaju puno ograničenja koja utiču na stabilnost proračuna, tačnost i vreme potrebno za proračun s obzirom na velike probleme postavljanja odgovarajućeg fizičkog i matematičkog modela, mreže, graničnih i početnih uslova i matematičku difuziju. Svaki ozbiljniji proračun sagorevanja zahteva eksperimentalnu potvrdu. Ipak, numeričke metode se uspešno koriste, ali uvek treba imati Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

Slika 12: Mreža plamenih otvora (a), strujnice (b) i brzina nastajanja toplotnog NOx (c)8

okviru Programa FP6 je prihvaćen na bazi ideja i rezultata na kojima se zasnivao EEKS 407-83B projekt.

ZAKLJUČAK

U radu je u kratkim crtama, koliko je rapoloživi prostor dopuštao, dato stanje savremenih tehnika sagorevanja gasovitih goriva a prema zahtevima koji se postavljaju u smislu zaštite okoline, efikasnosti i stabilnosti sagorevanja. Takođe, ukratko je dotaknuta problematika numeričkih istraživanja u sagorevanju. Relativno mali obim rada, s obzirom na širinu i savremenost teme, je neizostavno imao za posledicu izostavljanje nekih važnih detalja kao i nekih važnih aspekata ove teme, ali ipak, rad pruža mogućnost uvida u stanje tehnologije sagorevanja gasovitih goriva. LITERATURA

/1/

International Energy Agency, World Energy Outlook 2004, oktobar 2004.

/2/

M. Adžić i S. Milivojević, „Osnovi tehnologije sagorevanja u keramičkoj poroznoj sredini“, Gas, god. VII, br. 4, str. 5 – 9, Beograd, 2002.

/3/

„Istraživanje i razvoj efikasnih i ekološki zadovoljavajućih gasnih uredjaja za pripremu tople vode, grejanje i kuvanje“, Projekt NP EEKS 407-83B, finansiralo Ministarstvo nauke i zaštite životne sredine Srbije i Crne Gore, 2003-2005.

/4/

M. Adžić, V. Fotev, Ž. Terzić, V. Buljak, „Presek stanja performansi gasnih uredjaja za domaćinstvo na tržištu Srbije i Crne Gore“, Simpozijum Termičara Srbije i Crne Gore, Zlatibor, 2003.

/5/

F. Avdic, M. Adzic, F. Durst, G. Atagunduz, D. Trimis, „Towards Optimal Use of Porous Medium Combustion Technology in Household Heating Systems“, Clean Air Conference, Lisbon, 2003.

/6/

FP6 project „Flexible Premixed Burners for Low-Cost Domestic Heating Systems“ FlexHEAT INCO-CT- 2004-50916, od 2004. Ovaj trogodišnji evropski projekt u

/7/

M. Adžić, V. Fotev, A. Milivojević, „Eksperimentalno istraživanje efekta nekih uticajnih parametara na emisiju CO i NOx atmosferskog gasnog gorionika“, Gas, VII, br. 4, Beograd, 2004.

/8/

M. Adžić, V. Fotev, A. Milivojević, S. Jovanović, „Uticaj kvaliteta prirodnog gasa na performanse gasnog kotla za domaćinstva“, Gas, Beograd, januar 2006.

/9/

Adzic, M., Fotev, V., Zivkovic, M., A. Milivojevic, „Effect of a Microturbine Combustor Type on Emissions at Lean Premixed Conditions“, 42nd AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference, Sacramento, USA, 2006.

MODERN TECHNICS OF GASEOUS FUELS COMBUSTION

This paper is concerned in brief with the stateof-the-art of gaseous fuel combustion technics regarding environmental protection, efficiency and stability of combustion devices. Following this concept, limitations and requirements of performances of combustion devices are explained in detail. Particularly, low emissions techniques of nitrogen oxides and carbon monoxide, the main pollutants during combustion of gaseous fuels, are analyzed. Thereafter, gas combustion techniques and burners are classified and influential parameters on emissions and flame stability are given. The effects of trends to using renewable energy sources and low quality classical gaseous fuels are analyzed, too. In addition, the paper tackles numerical research in combustion. Key words: combustion, gaseous fuels, stateof-the-art.

Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

RCM - ODRŽAVANJE PREMA POUZDANOSTI Dr Marinko Aleksić, dipl.inž MTRZ Sava Kovačević Dr Petar Stanojević, dipl. inž. NIS Novi Sad

Često se može pročitati kako vodeće svjetske firme primjenjuju RCM metodologiju za smanjenje troškova održavanja. U ovom radu se daje prilog razumijevanju sadržaja, dometa i nastanka metodologije RCM-održavanja prema pouzdanosti. RCM je metodologija primjenjiva kako za projektovanje optimalnog održavanja tehničkih sistema, tako i za optimizaciju održavanja sistema na upotrebi. Zbog velike popularnosti i primjene na Zapadu, bitno je razumijevanje njenih osnovnih karakteristika kako bi se stvorili uslovi za primjenu i u našoj privredi. Ključne reči: RCM, FMEA, strategije održavanja, troškovi održavanja NASTANAK I ISTORIJAT

Korijeni RCM-a sežu u šezdesete godine kada su u sjevernoameričkoj transportnoj avijaciji shvatili da je njihova filozofija održavanja ne samo skupa, već i neefikasna. Naime, održavanje aviona je bilo zasnovano na intenzivnom korišćenju preventivne strategije, sa povećanim uvođenjem tehnika nedestruktivnih ispitivanja u toku remonta. Preovladavala je intuitivna pretpostavka da štro oštriji remont sa detaljnim pregledima i što oštrija periodika to sigurnije funkcionisanje kompleksnih avionskih sistema. Međutim, stvarnost je pokazala da je u to vrijeme bilo u prosjeku 60 padova aviona na milion polijetanja. Smatralo se da je oko dvije trećine tih padova bilo uzrokovano otkazom opreme. Predviđanja su govorila da bi se s takvim sistemom održavanja do 2000. godine, kada bi broj letova trebalo da bude daleko veći nego tada, moglo očekivati dva pada aviona svaki dan. Zato su formirali Grupu za upravljanje održavanjem - MSG (engl.-“Maintenance Steering Group”), čiji je zadatak bio preispitivanje dotadašnjeg održavanja aviona. Napravljeno je opsežno istraživanje o otkazima i ponašanju kompleksne avionske opreme. Njihova studija pouzdanosti je pokazala da staro shvatanje o trošenju opreme ne važi za tu opremu. Prvo što su utvrdili bilo je da remont po fiksnom terminu ima mali efekt na ukupnu pouzdanost komple-

Kontakt: Dr Marinko Aleksić, dipl. inž. MTRZ Sava Kovačević 85320 Tivat, Crna Gora E-mail : marinko@cg.yu

ksnih sistema, osim ako oni nemaju dominantni način otkaza. Drugo što je utvrđeno, jeste da za mnogo sistema nema efektivnog preventivnog održavanja. Saglasno tim rezultatima predstavljeno je šest karakterističnih krivulja otkaza kompleksnih sistema. Rezultate programa prvi su objavili 1968. godine vodeći stručnjaci Saveza za vazdušni transport iz Vašingtona Mateson i Noulan u dokumentu poznatom pod nazivom MSG-1. Druga revizija je objavljena 1970. godine koja je danas poznata kao MSG2. Koliko je taj dokument donio promjena govori podatak da se ranije na 400 komponenti morao vršiti remont po vremenskom resursu, a poslije MSG-2 analize na samo 10 /1/. Uštede su bile velike, a sigurnost leta se povećavala. Za rezultate MSG-grupe se veoma brzo pročulo, pa je američko ministarstvo odbrane naručilo potpun izvještaj o dostignućima te grupe. Izvještaj su napravili 1978. godine Noulan i Hep i dali mu naslov Održavanje prema pouzdanosti (engl.-Reliability Centered Maintenance) /2/. Taj izvještaj je predstavljao priličan napredak u odnosu na razmišljanja data u MSG-2. Po MSG-2 se najprije provjeravao integritet komponenti, a onda uticaj na čitav sistem. Tu je predstavljena metodologija kao analitička logika u održavanju, usmjerena odozgo prema dolje, upravljana posljedicama otkaza i orijentisana prema akcijama održavanja. Drugim riječima rečeno, FMEA analiza i algoritam izbora akcija održavanja su mu bile dvije ključne karakteristike. RCM kao termin, ne koristi se u komercijalnoj avijaciji i može se smatrati da RCM ima svoj samostalan razvoj, nakon ovog izvještaja. Taj izvještaj je inače bio osnova za novi dokument Saveza za vazdušni transport poznat pod nazivom MSG-3, a koji je

Institut za istraživanja i projektovanja u privredi, Beograd. Sva prava zadržana.

Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

objavljen 1980 /3/. Važno je da se shvati da RCM i MSG-3 imaju porijeklo u istom dokumentu, ali to su različite metodologije. RCM se najprije počeo koristiti u američkoj vojsci, a kasnije u raznim industrijskim granama, za šta su razrađeni i određeni standardi kao što je MIL-STD-2173 (AS) ili DA Pam 750-40, /4,5/. U Instrukciji 4700.7J izdatoj 1992. godine pod nazivom Politika održavanja u ratnoj mornarici /6/ kaže se: "Planovi održavanja za brodove, sisteme i opremu koji su već na upotrebi moraju se revidirati i modifikovati u cilju inkorporacije principa RCM-a u područjima gdje se može utvrditi da će očekivani rezultati biti u skladu sa pridruženim troškovima." Engleska kraljevska ratna mornarica je razvila vlastiti standard 02-45 (NES 45) /7/, a američko društvo inženjera SAE je u tijesnoj vezi sa predstavnicima industrije, mornarice i avijacije napravilo standard SAE JA1011 /8/. Taj standard daje kriterije na osnovu kojih se može utvrditi da li se neki proces može zvati RCM proces. Takođe i Internacionalna elektrotehnička komisija je razvila standard IEC 60300-3-11 /9/. Međutim, taj standard je samo kopija MSG-3 metodologije namijenjene avijaciji. OSNOVNE DEFINICIJE RCM-a

RCM je skraćenica od engleskog naziva Reliability Centered Maintenance, a kod nas se najčešće prevodi kao održavanje prema pouzdanosti5. Termin se prvi put pojavljuje 1978. godine, od kada su vodeći inženjeri američke firme Junajted Erlajnz, Noulan i Hep (engl.- Nowlan and Heap) tako nazvali svoj izvještaj namijenjen američkoj vojsci 10, koji je bio potpun prikaz metodologije usavršavanja procesa održavanja u civilnoj avijaciji. Noulanu i Hepu je bio cilj da u samom naslovu naglase kako Junajted Erlajnz postiže povećanje pouzdanosti svojih aviona. Za metodologiju RCM se kod nas malo zna. Jedan od vjerovatnih razloga je decenijsko zaostajanje za svjetskim tokovima uzrokovano izolacijom i sankcijama. Drugi razlog može biti baziran na početnim saznanjima koja su dopirala do nas. Krajem osamdesetih godina prošlog vijeka statistička teorija pouzdanosti je doživljavala procvat. Sve je vodilo tome da snažna računarska podrška i velike baze podataka o otkazima jedine omogućavaju značajnu optimizaciju održavanja velikih sistema. Početna primjena RCM-a je bila 5

Termin koji se koristi u francuskom jeziku je OMF Optimisation de la Maintenance par la Fiabilité

izražena u sistemima kao što su civilna avijacija, atomska energetika, ratna mornarica i avijacija, koji su predstavnici izrazito skupih i kritičnih sistema. Tome je doprinosio sam naziv - održavanje prema pouzdanosti, pa se lako se mogao donijeti zaključak da se radi o metodologiji koja sublimira vrhunska dostignuća teorije pouzdanosti i da se nužno zasniva na snažnoj računarskoj podršci i bazama podataka o otkazima. Današnji stepen razvoja RCM-a pokazuje da se ta metodologija primjenjuje, kako u vojnim sistemima, tako i u najrazličitijim privrednim granama: metaloprerađivačkim granama, energetici, rudarstvu, naftnoj industriji, papirnoj industriji, željeznici, lučkim postrojenjima, pomorstvu, zdravstvu itd /11/. Teškoće u njenoj primjeni postoje i značajne su, ali za primjenu je dovoljna opšte dostupna PC-tehnologija, a metodologija ima mogućnosti za kvalitativan pristup, koji omogućava primjenu i za sisteme bez baza podataka o otkazima /12/. U literaturi postoje različite definicije RCM metodologije. Zavisno od toga šta se želi istaći, one se mogu veoma razlikovati. Prema definiciji američke ratne mornarice /13/, RCM je analitički proces koji se koristi za identifikaciju zahtjeva za preventivno održavanje u svrhu očuvanja inherentne pouzdanosti opreme pri najmanjem trošenju resursa. Američka pomorska avijacija u nekoliko svojih dokumenata daje dvije slične definicije. Prema Instrukciji 4790.20A - RCM je analitički proces koji se koristi za određivanje zahtjeva preventivnog održavanja fizičkih sredstava u njihovom radnom okruženju. RCM analiza treba da se koristi za dodavanje, brisanje ili podešavanje zahtjeva i intervala preventivnog održavanja /14/. Prema proceduri NAVAIR 00-25-403 RCM je analitički proces koji se koristi za određivanje zahtjeva za preventivno održavanje i potreba za preduzimanjem drugih akcija koje su garancija za sigurnu i ekonomičnu operabilnost sistema /15/ Vodeći teoretičar ove metodologije Džon Moubraj /16/ je definisao RCM kao proces kojim se određuje šta bi se trebalo činiti u cilju osiguravanja uslova da bilo koje fizičko sredstvo nastavlja da radi ono što njegov korisnik želi da ono radi, u sadašnjem operativnom kontekstu. Po njemu je to u suštini isti proces koji proizvođači opreme koriste kao FMEA analizu. Razlika je u tome što proizvođač u njemu sumira svoje znanje o potencijalnim otkazima, a RCM sumira višegodišnje iskustvo operatora i onog ko održava sredstvo. Na kraju, RCM posebnim algoritmom određuje akcije Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

održavanja kojima funkcionalni otkazi.

izbjegavaju/redukuju

Prema definiciji agencije NASA /17/, RCM je proces koji se koristi za određivanje najefektivnijeg pristupa održavanju. Njime se identifikuju akcije koje, ako se izvode, redukuju vjerovatnoću otkaza i pri tom su najekonomičnije. Njime se traži optimalni miks održavanja prema stanju, preventivnog i korektivnog održavanja. U /18/ naglašava se mogućnost korišćenja RCM metodologije i za utvrđivanje programa održavanja pri projektovanju, kao i kod korišćenih sistema za optimizaciju programa i procedura održavanja. U oba slučaja rezultat je identifikacija efektivnih akcija održavanja i tehničko-radnih procedura. Ako se utvrdi da održavanje ne može biti efektivno, identifikuje se potreba za redizajnom ili modifikacijom. KORACI RCM – ANALIZE

Radi se o metodologiji kojom se odabrana oprema detaljno analizira s ciljem predikcije njenih otkaza, nakon čega se odabere najbolja koncepcija održavanja kojom će se prevenirati otkazi ili minimizovati njihove posljedice. RCM analiza se sastoji od utvrđivanja odgovora na sedam pitanja o fizičkom (tehničkom) sredstvu koje se analizira /16/: • Koje su funkcije i željeni nivo performansi tehničkog sredstva u njegovom sadašnjem operativnom kontekstu (funkcije)? • Na koji način je moguće da sredstvo ne ispuni svoju funkciju (funkcionalni otkaz)? • Šta uzrokuje svaki funkcionalni otkaz (način otkaza)? • Šta se desi prilikom svakog otkaza (efekti otkaza)? • Na šta svaki otkaz utiče (posljedice otkaza)? • Šta bi se moglo učiniti za predikciju ili prevenciju svakog otkaza (proaktivno održavanje i određivanje intervala)? • Šta bi se moglo učiniti ako se ne može naći odgovarajuće proaktivno održavanje (održavanje po difoltu)? Ova pitanja predstavljaju suštinske korake analize, ali naravno ne služe za praktičnu primjenjivost. Može se prepoznati da prvih pet pitanja predstavljaju nešto izmijenjenu FMEA analizu, a zadnja dva pitanja predstavljaju zamjenu za poseban algoritam izbora koncepcija održavanja. Kako će se analiza provoditi i s kakvim Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

Funkcije

Funkcionalni otkazi Načini otkaza

Efekti otkaza

Posljedice otkaza

Proaktivno održavanje određivanje intervala Održavanje difoltu

algoritmom, da li uz pomoć eksperta ili timski, korišćenjem posebnih softvera ili ne, na koje sisteme - to su posebna pitanja koja su specifičnost organizacija koje ih izvode. RCMmetodologija je postala veoma popularna, jer primjena može biti veoma unosna. Zbog toga se razvijaju slične metodologije, koje na nešto drugačiji način pokušavaju postići isti rezultat. Njima je cilj da se za što kraće vrijeme dođe do iste (velike) zarade. Iz navedenih definicija i koraka analize, a prema /12,17/ mogu se izvesti neki osnovni principi RCM metodologije: • RCM je funkcijski orijentisana metodologija Njome se želi očuvati funkcija sistema ili opreme, ne samo operabilnost radi same sebe. Funkcije mogu biti primarne i sekundarne; • RCM je orjentisan na funkciju sistema Ovom metodologijom se obraća veća pažnja na održavanje funkcije sistema, nego na funkcije individualnih komponenti, što najviše dolazi do izražaja kod složenih i kompleksnih elektro-mehaničkih sistema; • RCM je održavanje prema pouzdanosti Ona koristi statistiku otkaza samo ako je napravljena od strane iskusnih profesionalaca, te važnost odnosu između vremena rada i otkaza, samo ako je zasnovana na provjerenom iskustvu. Za temelj se uzimaju šest karakterističnih krivulja otkaza kompleksnih sistema; • RCM prepoznaje konstrukcione mogućnosti Održavanje može u najboljem slučaju dostići 43

•

i održati nivo pouzdanosti koji je predviđen konstrukcijom. Međutim, RCM metodologija prepoznaje da povratna veza iz održavanja može unaprijediti originalni dizajn, pa je redizajn kao zadnja alternativa, još jedan od karakterističnih termina ove metodologije; RCM je vođen sigurnošću i troškovima - Izbor akcija održavanja se zasniva na posljedicama: sigurnosnim, operativnim, neoperativnim i posljedicama skrivenih otkaza. Sigurnost se mora postići pri bilo kojim troškovima, a poslije troškovi postaju kriterij; RCM definiše otkaz kao nezadovoljavajuće stanje - Otkaz može biti ili gubitak funkcije ili gubitak zahtijevanog kvaliteta; RCM koristi algoritam odlučivanja za izbor akcija održavanja – Time se omogućava konzistentan i transparentan pristup održavanju različite vrste opreme i to je jedna od osnovnih karakteristika RCM-a; Izabrane akcije održavanja moraju biti primjenjive - To je tzv. kriterij aplikabilnosti: akcija održavanja mora da se odnosi na način otkaza i njegove karakteristike; Izabrane akcije održavanja moraju biti efektivne - To je tzv. kriterij efektivnosti: akcija održavanja mora redukovati vjerovatnoću otkaza i mora biti ekonomična; RCM ravnopravno tretira sve koncepcije održavanja - Traži se optimalni odnos: održavanja prema stanju, preventivnog, detektivog i korektivnog održavanja; RCM je sistem koji živi - Predviđeno je da se prikupljaju podaci tokom odvijanja izabranog održavanja, kao povratna veza za poboljšanje dizajna ili budućeg održavanja. Takva povratna veza je važna za ostvarivanje uslova za proaktivno održavanje.

REZULTATI PRIMJENE RCM-a

Korišćenjem RCM metodologije postižu se veliki rezultati. Prema /16/ oni su: Postizanje veće sigurnosti u radu i zaštite okoline: RCM razmatra sigurnosne i ekološke implikacije svakog načina otkaza, prije nego što se razmatra njihov efekat na misiju. Tako se sigurnost i zaštita okoline proglašavaju glavnim uticajnim faktorima pri donošenju odluke o akcijama održavanja. Poboljšanje radnih performansi: Koncentrisanjem na to šta su funkcije sistema, a ne šta je to sistem, RCM omogućava korisniku da identifikuje jasnije i preciznije šta se mora učiniti da bi se 44

postiglo realno i značajno dugoročno poboljšanje pouzdanosti i raspoloživosti sistema. Veća ekonomičnost održavanja: RCM fokusira pažnju na akcije održavanja koje imaju najveći efekt na performanse sistema. Time se postiže da je svaki trošak na održavanje u stvari trošak koji će napraviti najveću korist. Duži koristan vijek opreme, zbog pažljivog fokusiranja na korišćenje održavanja prema stanju. Stvaranje baze podataka: Svaka RCM analiza završava sa formiranim i potpuno dokumentovanim zapisom o zahtjevima održavanja svih važnih sistema. To omogućava adaptaciju na svaku promjenu okolnosti bez sveobuhvatnog ponovnog razmatranja. Takođe, to omogućava potpunu transparentnost procesa izbora akcija održavanja i dokaz da je on postavljen na racionalnim temeljima. Veća motivacija pojedinaca, posebno ljudi koji su uključeni u analizu. To vodi velikom poboljšanju osnovnog razumijevanja rada opreme u njenom operativnom kontekstu, zajedno sa većim saživljavanjem sa proble-mima održavanja i njihovom rješavanju. Takođe, to znači da je vjerovatnije da će se predložena rješenja provoditi. Bolji timski rad: RCM daje zajednički, lako razumljiv tehnički rječnik za svakog ko mora da radi nešto u vezi sa održavanjem. Time se ljudima u održavanju omogućava da bolje shvate šta održavanje može (i ne može) postići i šta se mora učiniti da bi se to postiglo. Prema /19,20,21/ rezultati postignuti primjenom RCM metodologije, u različitim slučajevima, bi se mogli odrediti kao : • Smanjenje broja radnih časova za preventivno održavanje do 87%; • Smanjenje ukupnog broja radnih časova za održavanje od 20% do 30%; • Smanjenje troškova materijala za održavanje do 64%; • Smanjenje stokova rezervih dijelova od 20 30%; • Povećanje raspoloživosti opreme do 15%; • Povećanje pouzdanosti opreme do 100%. ZAKLJUČAK

RCM je metodologija primjenjiva kako za projektovanje optimalnog održavanja tehničkih sistema, tako i za optimizaciju održavanja sistema na upotrebi. Pogodna je za kompleksne elektromehaničke sisteme, a manje za jednostavnije Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

sisteme i one sa dominantnim načinom otkaza. Poznato je da se investicije u RCM vraćaju za 3-6 mjeseci, eventualno godinu dana. Međutim, za analizu na većim sistemima treba 2-6 godina. Radi se o tome što su procedure FMEA analize jako komplikovane, pa time i dugotrajne. Sagledavanje mogućih otkaza na jednom tehničkom sistemu predstavlja vrhunski inženjerski zadatak. Problem u primjeni nije u nedostatku računarske podrške, već u poznavanju i efikasnoj primjeni metodologije. Njena popularnost i primjena na Zapadu je velika, tako da je bitno razumijevanje njenih osnovnih karakteristika kako bi se mogla primjenjivati kod nas. LITERATURA:

/1/

„Applying MSG-3 to out of production aircraft“, Aircraft Technology – Engineering & Maintenance, 2001.

/2/

Stanley, N. F. Heap H. F.:"ReliabilityCentered Maintenance", Defense Documentation Center, AD-A066-579, Washington DC, 1979.

/3/

MSG-3. Maintenance Program Development Document. Revision 2, Air Transport Association, Washington, DC, 1993.

/4/

MIL-STD 2173. (AS), Reliability-Centered Maintenance Requirements for Naval Airccraft, Weapon Systems and Support Equipment, US Naval Air Systems Command, Washington DC, 1986.

/5/

/6/

DA Pam 750-40. Guide to reliability centered maintenance (RCM) for fielded equipment, Department of the Army, Washington DC, 1979. „Maintenance Policy for Naval Ships“, OPNAV Instruction 4700.7J, Department of the NAVY, Washington DC, 1992.

/7/

NES 45, Defence Standard 02-45 Issue 2, Ministry of Defence, Foxhill, Bath, 2000.

/8/

SAE JA1011, Evaluation Criteria for Reliability-Centered Maintenance (RCM) Processes, Society of Automotive Engineers, Washington DC, 1999.

/9/

Dependability management - Part 3-11: Application guide - Reliability centred maintenance, International Electrotechnical Commission, Geneva,1998.

/10/ Stanley, N. F. Heap H. F.:"ReliabilityCentered Maintenance", Defense Documentation Center, AD-A066-579, Washington DC, 1979. Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

/11/ Study of existing RCM approaches used in different industries, Technical Report Number: FIM/110.1/DATSI/00, Facultad de Informática, Madrid, 2000. /12/ Aleksić, M.:"Metodologija izbora koncepcija održavanja kompleksnih brodskih sistema", doktorska disertacija, VTA, Beograd, 2006. /13/ https://www.nalda.navy.mil/4790/basicins. html, 2002. /14/ NAVAIR Instruction 4790.20A, Reliability– Centered Maintenance Program, Department of the Navy, Naval Air Systems Command, Washington DC, 2001. /15/ NAVAIR 00-25-403, Guidelines for the Naval Aviation Reliability–centered Maintenance Process, Direction of Commander, Naval Air Systems Command, Washington, 2001. /16/ Moubray, J.:"Reliability Centred Maintenance II", Butterworth Heinemann, Oxford, 1997. /17/

"Reliability Centered Maintenance Guide for Facilities and Collateral Equipment”, National Aeronautics and Space AdministrationNASA, Washington DC, 2001.

/18/ Reliability Centred Maintenance (RCM) and Maintenance Management, http://www.scandpower.no, 2002. /19/ Dunn, S.:"Re-inventing the Maintenance Process", Queensleand Maintenance Conference, 1998. /20/ Stanojević, P., Mišković V.:"Mogućnosti i problemi primene savremenih strategija održavanja u vojnim sistemima", SYMOPIS, Herceg Novi, 2003. /21/

Smith, A.:"Reliability-Centered Maintenance", McGraw-Hill, New York, 1993.

RELIABILITY CENTRED MAINTENANCE

The numerous leading world companies apply RCM methodology for maintenance costs decreasing. This paper is a contribution to the discussion on content, scope and origin of RCM methodology. RCM is useful for determining maintenance strategies of new systems and for improvement legacy maintenance systems. Understanding the benefits and the steps of the RCM process is very important for impending implementation in domestic industry. Key words: RCM, FMEA, maintenance strategy, maintenance costs 45

Istra탑ivanja i projektovanja za privredu 15/2007

ANALIZA KVANTITATIVNIH POKAZATELJA EFEKTIVNOSTI SISTEMA SAKUPLJANJA I IZVOŽENJA SMEĆA NA REALNOM MODELU Mr Goran Radoičić, dipl. inž. JKP „Mediana“ Niš Blagoje Vujović, inž. maš. JKP „Mediana“ Niš Goran Stojanović, inž. maš. JKP „Mediana“ Niš

U ovom radu je prikazana analiza pokazatelja efektivnosti jednog realnog radnog sistema. Reč je o sistemu sakupljanja i izvoženja smeća u gradu Nišu. Analiza uključuje pokazatelje efektivnosti i to: srednje vreme u otkazu, srednje vreme između otkaza, operativnu gotovost i pouzdanost, koji karakterišu aktualni sistem sakupljanja i izvoženja smeća. U radu su korišćene matematičke i statističke metode za obradu uzoraka. Ključne reči: sistem, efektivnost, stanje u radu, stanje u otkazu, broj intervala u otkazu, srednje vreme u otkazu, srednje vreme između otkaza, operativna gotovost, pouzdanost UVOD

Sistem sakupljanja i izvoženja smeća (slika 1) predstavlja jedan složeni radni sistem, koji svoje ulazne veličine (energiju, materijal i informacije) unutar procesa pretvara u izlazne (uslugu i proizvod). Konkretno, izlazne veličine ovog sistema su usluga izvoženja smeća koja se pruža građanima i proizvod, tačnije sekundarne sirovine, koji se transformiše u ulaznu veličinu novog sistema pod nazivom reciklaža otpada.

FC: sakupljanje i izvoženje smeća na teritoriji grada sa blizu 230.000 korisnika (grad Niš), pri čemu je broj korisnika dobijen množenjem broja mesečno ispostavljenih računa i prosečnog broja članova jednog domaćinstva. Za izvršavanje zadate funkcije cilja ne mogu se koristiti druga vozila osim onih koja se nalaze unutar posmatranog sistema. Funkcija cilja FC se ostvaruje ciklično svakodnevnim korišćenjem nd=12 specijalnih vozila iz sistema A. Trajanje ciklusa iznosi 6 dana u nedelji. Analizom rada vozila je utvrđeno da jedno vozilo u proseku radi td=10,25 časova dnevno. Posmatrajući godišnji ciklus izvršavanja funkcije cilja možemo zaključiti da isti ima d=313 radnih dana, odnosno: d ⋅ nd = 313 ⋅12 = 3756 [vozilo/god] ili

(d ⋅ nd ) ⋅ t d

Slika 1

U okviru sistema sa slike 1 nalazi se sistem transportnih sredstava. On sadrži nA=22 specijalna vozila za sakupljanje i odvoz smeća. Sistem ćemo nazvati „Auto-smećari“ (A). Sistem A treba da izvršava zadatu funkciju cilja Kontakt: Mr Goran Radoičić, dipl. inž. maš. JKP „Mediana“ Niš Tvrđava bb, 18000 Niš, Srbija E-mail : teh@jkpmediananis.co.yu

= 3756 ⋅10,25 = 38499 [čas/god].

Funkcija cilja FC ostvaruje se primenom modela „parnih“ i „neparnih dana“. Ovaj model se već duže vremena primenjuje u JKP „Mediana“ u okviru sistema odvoza smeća i on, pre svega, reguliše iskorišćenje radnih, odnosno ljudskih, a manje tehničkih resursa. Sa aspekta ostvarivanja funkcije cilja, grad je podeljen na reone „za kante“ i reone „za kontejnere“. U delu rada koji se odnosi na određivanje pouzdanosti, model će biti detaljnije pretstavljen grafički korišćenjem Reliability Block Diagram-a (RBD) i matematički. U slučaju ovako definisanog sistema, korišćenjem

Institut za istraživanja i projektovanja u privredi, Beograd. Sva prava zadržana.

Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

podataka iz baze realnog informacionog sistema, možemo izračunati kvantitativne pokazatelje efektivnosti kao što su: srednje

vreme u otkazu, srednje vreme između otkaza, operativna gotovost, pouzdanost pojedinačnih vozila kao i čitavog sistema A.

Vozilo:K-203; godina: 2005. SUR

SUO

Januar

Mart

Februar

7 2

April

105

4 1

11 3

Maj

Jun

Avgust

Jul

Septembar

1 2

Oktobar

Novembar

t(dana)

Decembar

Vozilo: K-205; godina: 2005. SUR 2 SUO

1 10

6 1

Januar

5 1

Februar

9 3

Mart

1 21

6 4

April

16 1

20 2

Maj

7 1

Jun

21 1

15 1

Jul

Avgust

3 2 10 1 11

Septembar

5 3

9 1

Oktobar

Novembar

2 5

9 1

t(dana)

Decembar

Slika 2

VREMENSKA SLIKA STANJA

U opštem slučaju vremenska slika stanja elemenata sistema, pa i čitavog sistema, sadrži naizmeničnu promenu dva osnovna stanja, stanja u radu i stanja u otkazu /1/. U okviru ovih osnovnih vremenskih stanja mogu se javiti i specifični oblici vremenskog stanja, npr. stanje u otkazu na čekanju nabavke rezervnih delova itd. U konkretnom slučaju, kada je u pitanju sistem A, elementi sistema, specijalna vozila auto-smećari se u okviru svoje vremenske slike stanja nalaze u tri vremenska stanja: •

aktivno radno stanje (vozilo je na terenu i izvršava funkciju cilja); pasivno radno stanje (vozilo je ispravno i čeka na parking placu da se uključi u rad); stanje u otkazu.

• •

Ovde nećemo razmatrati strukturu stanja u otkazu tj. raščlanjivati vreme u otkazu. Na grafičkom prikazu vremenske slike stanja (slika 2) data su vremena u aktivnom i pasivnom radnom stanju objedinjena u jedno stanje, stanje u radu (SUR). Sva vremena u održavanju data su objedinjeno kao stanje u otkazu (SUO). Zbog dužine perioda analize (godišnji ciklus) na slici 2 vrednosti vremena t na apscisi, radi bolje preglednosti, date su u danima. Vremenske slike stanja za dva izabrana vozila sistema A, sa garažnim brojevima K-203 i K205, prikazane su na slici 2, kako bi se uočila razlika dvaju vozila, jednog sa veoma malim brojem intervala u otkazu i drugog koje je prilično često u radionici radi obavljanja postupaka korektivnog održavanja. Vremenska

slika stanja elemenata sistema A za vremenski period od ukupno: d=313 radnih dana ili d·nd=3756 vozila/godišnje, odnosno (d·nd)·td=38499 časova/godišnje, predstavlja grafički prikaz egzaktnog rasporeda maksimalno potrebnog vremena za godišnje radno angažovanje vozila iz sistema (u 2005.godini), koji se sastoji od vremena u radu i vremena u otkazu. Obzirom da su podaci iz IS, koji podržava sistem A, a koji se odnose na strukturu vremena u otkazu tj. trajanje parcijalnih vremena u otkazu, kao što su: vremena trajanja postupaka održavanja, vremena čekanja rezervnih delova itd., prilično nepouzdani i zahtevaju dodatne analize, to ćemo se zadovoljiti saznanjem o dužini trajanja celokupnog vremena u otkazu. U tabeli 1 prikazana su ukupna vremena trajanja stanja autosmećara na godišnjem nivou (u 2005. godini) na realnom modelu – voznom parku preduzeća koji ostvaruje funkciju cilja FC kao i broj intervala u otkazu. SREDNJE VREME U OTKAZU

Srednje vreme u otkazu v predstavlja aritmetičku sredinu vremena izvođenja postupaka održavanja, odnosno vremena u otkazu /2/ i može se izraziti formulom: v = Tuo =

Tuo 1 + Tuo 2 + ... + Tuo No 1 = No No

∑ Tuo

(1)

i =1

u kojoj figurišu: • •

Tuo i = vreme trajanja i-tog intervala u otkazu (slika 3), No = broj intervala vremena u otkazu u posmatranom vremenskom periodu.

Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

Garažni br.vozila K 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 215 216 217 221 222 224 227 228 230

Tur - vreme u radu vozila Tura – aktivno u satima u danima 2429 2807 2762 2944 2148 1856 1392 1343 234 581 1774 2109 2012 983 1323 2653 2397 1905 1444 1521 882 492

Turč – na čekanju u satima U danima

237.0 273.9 269.5 287.3 209.6 181.1 135.8 131.0 22.8 56.7 173.1 205.8 196.3 95.9 129.1 258.9 233.9 185.9 140.9 148.4 86.1 48.0

584.0 318.7 158.7 263.7 393.5 716.3 1334.0 1608.5 2738.0 2503.7 1105.7 227.6 878.0 1732.8 1075.1 62.8 339.3 810.8 1066.8 897.6 1885.0 543.1

57.0 31.1 15.5 25.7 38.4 69.9 130.2 157.0 267.2 244.3 107.9 22.2 85.7 169.1 104.9 6.1 33.1 79.1 104.1 87.6 183.9 53.0

Tuo – vreme u otkazu vozila u satima

u danima

Broj Intervala u otkazu

194.7 82.0 286.9 0.0 666.1 635.4 481.7 256.2 235.7 123.0 327.9 871.1 317.7 491.9 809.6 491.9 471.4 491.9 696.9 789.1 440.7 2172.6

19.0 8.0 28.0 0.0 65.0 62.0 47.0 25.0 23.0 12.0 32.0 85.0 31.0 48.0 79.0 48.0 46.0 48.0 68.0 77.0 43.0 212.0

2 3 8 0 25 25 21 14 12 9 11 22 12 18 15 17 23 22 23 22 18 22

Tabela 1 Tur i

Tur 2

Tur 1

SUR t(čas )

SUO Tuo 1

Tuo 2

Tuo i

Slika 3

U tabeli 2 prikazano je srednje vreme u otkazu svakog vozila - elementa sistema A. Srednje vreme u otkazu u danima vd dobijeno je iz vremenske slike stanja za svako vozilo i primenom izraza (1), a srednje vreme u otkazu u časovima vč primenom izraza:

vč = vd ⋅ t d (2) gde je td=10,25 časova – prosečno dnevno radno vreme jednog vozila potrebno za ostvarivanje funkcije cilja FC (sakupljanje i izvoženje smeća na teritoriji grada sa blizu 230.000 korisnika).

Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

Posmatrajući tabelu 2, može se zaključiti da se kod jednog vozila (K-204) nisu sprovodili postupci korektivnog održavanja, tj. isto nije imalo ni jedan dan u otkazu. Ono spada u grupu najmlađih vozila sistema A. U istoj starosnoj grupi nalaze se i vozila sa garažnim brojevima K: 201, 202, 203, 211. Prvo od njih ima nešto veće srednje vreme u otkazu u odnosu na ostala tri. Najveće srednje vreme u otkazu ima vozilo sa garažnim brojem K-230 (mala pogodnost održavanja zbog starosti i specifičnosti tipaža). Generalno, iz tabele 2 se vidi da jedna vozila imaju manju, a druga veću vrednost srednjeg vremena u otkazu. Međutim, mora se reći da ovako prikazano srednje vreme u otkazu nije najkvalitetniji pokazatelj efektivnosti jer ne sadrži izdvojene informacije o strukturi vremena u otkazu.

SREDNJE VREME U OTKAZU (v) AUTOSMEĆARA U 2005. Garaž.broj vozila 201 202 203 204 205 206 207 208 209 Broj intervala

210

211

vd (dana) vč (čas)

2 9.5 97.4

3 2.7 27.3

8 3.5 35.9

0 0.0 0.0

25 2.6 26.7

25 2.5 25.4

21 2.2 22.9

14 1.8 18.3

12 1.9 19.6

9 1.3 13.7

11 2.9 29.8

Garaž.broj vozila

212

213

215

216

217

221

222

224

227

228

230

Broj intervala

22 3.9 39.6

12 2.6 26.5

18 2.7 27.3

15 5.3 54.0

17 2.8 28.9

23 2.0 20.5

22 2.2 22.4

23 3.0 30.3

22 3.5 35.9

18 2.4 24.5

22 9.6 98.8

vd (dana) vč (čas)

Tabela 2

SREDNJE VREME IZMEĐU OTKAZA

Vreme između otkaza τj je jednako zbiru vremena u otkazu i vremena u radu između otkaza j i j+1 /2/, odnosno:

τ j = Tuoi j + Turi j

(3)

•

Tuoi j = trajanje j-og intervala u otkazu za i-

•

to vozilo; Turi j = trajanje j-og intervala u radu za i-to vozilo.

Želimo da utvrdimo koliko vremena protekne od jednog do drugog otkaza na elementima sistema A, i to na nivou godišnjeg ciklusa. U tom cilju posmatraćemo svako pojedinačno vozilo sistema i izračunati srednje vreme između otkaza prema formuli: 1 1 ⋅ (τ 1 + τ 2 + ... + τ m ) = ⋅ Nτ i Nτ i

∑τ

(4)

j =1

u kojoj figurišu: •

Nτi = broj intervala između otkaza i-tog vozila (pri čemu interval obuhvata po jedno vreme u radu i jedno vreme potrebno za sprovođenje postupaka održavanja); τj = pojedinačni interval između otkaza i-tog vozila u posmatranom vremenskom periodu (u konkretnom slučaju dužina perioda identična je trajanju ciklusa od godinu dana).

•

U tabeli 3 prikazana su srednja vremena između otkaza svih vozila-elemenata sistema A, dobijena korišćenjem izraza (4). Posmatrajući tabelu 3 može se zaključiti da jedno od vozila iz sistema A nije uopšte odlazilo u radionicu radi izvođenja postupaka održavanja (garažni broj 204), dok su dva vozila imala značajno dug period između pojava stanja u otkazu (garažni brojevi 201 i 202). Srednje

τS =

τ 1 + τ 2 + ... + τ n n

1 ⋅ n

∑τ

(5)

i =1

gde je n = 22 - broj vozila u sistemu A.

gde su:

τi =

vreme između otkaza celog sistema (prosečno srednje vreme) možemo izračunati kao:

Uslovno vozilo iz sistema A ima prosečno srednje vreme između otkaza 43,13 dana odnosno 442,08 časova, što je izračunato primenom izraza (5) tabela 3. Grupa vozila: AUTO-SMEĆARI Srednje vreme Broj Garažni τ br.vozila intervala između otkaza i (K) [dana] [časova] Nτ 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 215 216 217 221 222 224 227 228 230

2 3 8 0 25 25 21 14 12 9 11 22 12 18 15 17 23 22 23 22 18 22

156,50 104,33 39,13 313,00 12,52 12,52 14,90 22,36 26,08 34,78 28,45 14,23 26,08 17,39 20,87 18,41 13,61 14,23 13,61 14,23 17,39 14,23

1604,50 1069,42 401,03 3208,25 128,33 128,33 152,77 229,16 267,35 356,47 291,66 145,83 267,35 178,24 213,88 188,72 139,49 145,83 139,49 145,83 178,24 145,83

Tabela 3 Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

OPERATIVNA GOTOVOST

Operativna gotovost predstavlja odnos vremena u radu i ukupnog vremena /1/. Operativnu gotovost OG za i-to vozilo sistema A možemo izračunati pomoću izraza OGi =

Tur i Tur i + Tuo i

(6)

u kome figurišu: • •

OGs =

∑ (Tura

+ Turč i )

i =1

∑ (Turai i =1

+ Turč i ) +

(12)

∑

Tuo i

i =1

Operativna gotovost svakog vozila sistema je izračunata korišćenjem izraza (8), a operativna gotovost celokupnog sistema pomoću izraza (9) odnosno (12). Dobijeni rezultati su prikazani na dijagramu sa slike 4 i odnose se na godišnji radni ciklus u 2005. godini.

Tur i = ukupno vreme u radu i-tog vozila; Tuo i = ukupno vreme u otkazu i-tog vozila koje uključuje i zastoje izazvane čekanjem na obezbeđivanje rezervnih delova i materijala.

Sistem A čine vozila različitih proizvođača, tj. različitih marki i tipova. Tu su zastupljena vozila: MB 1213, MB 1318, MB 1617, MB 1823, FAP 1921, MAN 24242.

Ukupno vreme u radu sastoji se od aktivnog i pasivnog vremena u radu

Posmatrajući dijagram sa sl.4 može se uočiti sledeće:

Tur i = Tura i + Turč i

•

(7)

gde su:

Turai = aktivno vreme u radu i-tog vozila; Turč i = pasivno vreme ispravnog i-tog vozila na čekanju radi uključenja u rad.

• •

•

Operativna gotovost i-tog vozila sistema A može se dalje izračunati pomoću izraza Turai + Turč i (8) Tura i + Turč i + Tuo i Operativna gotovost celokupnog sistema A može se izraziti kao OGi =

OGs =

Tur s Tur s + Tuo s

•

(9)

gde su: • Turs = ukupno vreme u radu sistema; • Tuo s = ukupno vreme u otkazu sistema, pri čemu važe jednakosti:

Tur s = Tur1 + Tur 2 + ... + Tur n =

∑Tur

i =1

∑ (Tura

(10)

+ Turč i )

i =1

Tuo s = Tuo1 + Tuo 2 + ... + Tuo n =

∑Tuo

(11)

i =1

Konačno, operativnu gotovost sistema A sa ukupno n vozila, možemo izračunati pomoću izraza:

Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

•

Čak osam vozila je imalo operativnu gotovost iznad 90%, od kojih jedno svih 100%; Vozila sa najvećom operativnom gotovošću (>90%) imaju prosečnu starost od 5,46 godina u odnosu na prosečnu starost sistema A koja iznosi 7,82 godine, što ukazuje da je uticaj starosti vozila na operativnu gotovost prilično velik, tj. da u proseku, vozila koja imaju manju starost imaju i veću operativnu gotovost; Operativna gotovost posmatranog sistema OGS, izračunata pomoću izraza (12), iznosi 83,94%; Natprosečnu gotovost (>83,94%) ostvarilo je 15 vozila što čini 68,2% sistema A i što govori o relativno visokoj pogodnosti održavanja ovog sistema, kao pokazatelja efektivnosti koji utiče na smanjenje vremena u otkazu sistema; Značaj funkcije pogodnosti održavanja izražen je i na primeru vozila sa garažnim brojem K-230 (poslednje desno na apscisi dijagrama). Operativna gotovost ovog vozila, koja iznosi nešto iznad 32%, uslovljena je malom pogodnošću održavanja jer se radi o jedinom vozilu marke MAN u sistemu A, koje ima prilično veliku starost (15 godina), što uslovljava povećanje vremena za izvođenje postupaka održavanja, naročito dela vremena koje se odnosi na čekanje rezervnih delova.

OPERATIVNA GOTOVOST AUTOSMEĆARA - GODIŠNJI RADNI CIKLUS 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% K-230

K-228

K-227

K-224

K-222

K-221

K-217

K-216

K-215

K-213

K-212

K-211

K-210

K-209

K-208

K-207

K-206

K-205

K-204

K-203

K-202

K-201

Garažni broj vozila

Slika 4

POUZDANOST

Pouzdanost elementa ili sistema R(t) predstavlja kumulativnu vremenski zavisnu funkciju bezotkaznog rada /2/. Njena komplementarna funkcija je kumulativna funkcija gustine pojave stanja u otkazu F(t) ili nepouzdanost. Izrazi koji će se koristiti prilikom analize blok-sheme pouzdanosti su:

F (t ) + R (t ) = 1 (13) R (t ) = 1 − F ( t ) Funkciju cilja FC: sakupljanje i izvoženje smeća na teritoriji grada sa blizu 230.000 korisnika, ostvaruje sistem specijalnih vozila A primenom modela „parnih i neparnih dana“. Sa aspekta funkcije cilja, grad je podeljen na reone „za kante“ i reone „za kontejnere“ (tabela 4). Reon

„ZA KANTE“

„ZA KONTEJNERE“

Neparni dani Reon 2 Reon 3 Reon 6 Reon 7 Reon 9 Reon 11 Reon 13 Reon 101 Reon 103 Reon 105 Reon 107 Reon 108

Parni dani Reon 1 Reon 4 Reon 5 Reon 8 Reon 10 Reon 12 Reon 14 Reon 102 Reon 104 Reon 106 Reon 107 Reon 109

Blok-shemom pouzdanosti ili RBD-om na slici 5 prikazan je praktični (aktualni) model dnevnog rasporeda rada vozila sistema A, kada su u pitanju reoni „za kante“, a onim na slici 6, kada se radi o reonima „za kontejnere“. U kućicama blok-sheme dati su garažni brojevi vozila koja opslužuju naznačene reone u neparnim odnosno parnim danima u sedmici. U osnovi, radi se o redno-paralelnoj vezi elemenata sistema. Redna veza zahteva ispravnost svih sastavnih redno vezanih elemenata kako bi se obezbedila ispravnost funkcionisanja celokupnog sistema. Paralelna veza između elemenata omogućuje ispravnost funkcionisanja sistema ukoliko ispravno funkcioniše bar jedan od elemenata spregnut u paralelnu vezu. U konkretnom modelu paralelne veze između elemenata podrazumevaju postojanje osnovnog i rezervnog vozila u naznačenim reonima. Tako na primer, sa slici 5 vidimo da reon 2 u neparnim danima opslužuje vozilo 227 ili njegova rezerva vozilo 228. Dakle, reoni sa alternativnim vozilima su 2, 3, 6 i 11 neparnim, odnosno 1, 4, 5, 10 i 12 parnim danima. Istovremeno možemo videti da reoni 7, 9 i 13 neparnim danima, odnosno reoni 8 i 14 parnim danima, nemaju alternativna vozila.

Tabela 4

Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

Slika 5

( )] )( )] [ ( )( )] [ ( ⋅R ⋅R ⋅ [1− (1− R224 )(1− R215 )]⋅ R (15) 204 211 212

[

= 1− (1− R227 ) 1− R228 ⋅ R D −n ⋅ 1− 1− R210 1− R208 ⋅ 1− 1− R205 1− R206 ⋅

Pouzdanost sistema sa slike 5 koji se odnosi na proces sakupljanja smeća iz „kanti“ (eng. Dustbin) neparnim danima, prema /1/, je:

R D −n = R R 2 ⋅ R R 3 ⋅ R R 6 ⋅ R R 7 ⋅ R R 9 ⋅ R R11 ⋅ R R13 (14 ) gde figuriše pouzdanost vozila opslužilaca reona R Ri ; i = 2,3,6,7,9,11,13 . Razvijanjem izraza (14) dobija se konačni izraz za izračunavanje pouzdanosti (15):

[ ( )(

)

][ (

Pouzdanost sistema sa slike 5, koji se takođe odnosi na proces sakupljanja smeća iz „kanti“ ali sada parnim danima je:

R D − p = R R1 ⋅ R R 4 ⋅ R R 5 ⋅ R R 8 ⋅ R R10 ⋅ R R12 ⋅ R R14 (16 ) gde figuriše pouzdanost vozila opslužilaca reona RRi ; i = 1,4,5,8,10,12,14 pa je konačni izraz za pouzdanost sistema parnim danima.

)( )]

)] [

(

)]

= 1− 1− R203 (1− R224 ) ⋅ 1− 1− R206 1− R 207 ⋅ 1− (1− R212 )1− R206 ⋅ R ⋅ D−p 204 (17) ⋅ 1− 1− R210 1− R208 ⋅ 1− (1− R 227 )1− R228 ⋅ R 211 R

[ (

)] [

(

Kada se radi o reonima „za kontejnere” (eng. Container) rezervnim vozilima pokriveni su reoni 101 i 108 neparnim danima, odnosno reoni 102, 104 i 109 parnima danima (slika 6). Reoni 103, 105, 106 i 107 nemaju alternatvu u pogledu korišćenja vozila. Pouzdanost sistema prikazanog na slici 6 može se predstaviti izrazom:

RC −n = R R101 ⋅ R R103 ⋅ R R105 ⋅ R R107 ⋅ R R108

(18)

NEPARNI DANI Reon 101 201

Reon 108 Reon 103

Reon 105

Reon 107

203

202

221

230

217

213

RC −n = [1 − (1 − R 201 )(1 − R 230 )] ⋅ R 203 ⋅ R 202 ⋅

⋅ R 221 ⋅ [1 − (1 − R 217 )(1 − R 213 )]

Takođe, u slučaju parnih dana dobija se sličan izraz za pouzdanost

RC − p = R R102 ⋅ R R104 ⋅ R R106 ⋅ R R107 ⋅ R R109

RC − p = [1 − (1 − R201 )(1 − R230 )] ⋅ [1 − (1 − R217 )(1 − R216 )] ⋅

⋅ R202 ⋅ R221 ⋅ [1 − (1 − R213 )(1 − R216 )] (21) Obzirom da realni model, u periodu posmatranja od jedne godine, ne daje broj rezultata merenja ili uzoraka, u konkretnom slučaju otkaza po vozilu, veći od 50, u radu je primenjena metoda obrade rezultata poznata kao „metoda rangiranja“ ili „medijalni rang“ /1/. Vrednosti medijalnih rangova izračunate su pomoću izraza:

Slika 6

Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

(20 )

i dalje u konačnom obliku:

MR = Razvijanjem izraza (18) dobija se konačna formula za izračunavanje pouzdanosti:

(19 )

j − 0,3 n + 0,4

(22)

u kome figurišu: 53

•

j – broj rezultata merenja (uzoraka) sređenih po rastućem nizu; n – ukupan broj rezultata (uzoraka).

•

Tako dobijene vrednosti medijalnih rangova unešene su u Vejbulov verovatnosni papir sa ciljem dobijanja vrednosti parametara Vejbulove raspodele η i β, koji predstavljaju parametre razmere i oblika, respektivno /1/, /2/. Vejbulova raspodela se danas najčešće koristi kada se vrši analiza mašinskih i uopšte tehničkih sistema. Dobijeni parametri za svako vozilo unešeni su u opšti izraz za raspodelu pouzdanosti prema Vejbulovom zakonu R (t ) = e

⎛t ⎞ −⎜⎜ ⎟⎟ ⎝η ⎠

•

(23)

•

u kome figurišu:

• • •

t – vreme u časovima; η – parametar razmere [časova]; β – parametar oblika [-].

•

Primenom izraza (23), za tri različita vremenska režima rada (t=1000, 2000, 3000 časova), dobijene su konkretne vrednosti pouzdanosti svakog vozila sistema A, a zatim prikazane u tabeli 5. Pored pouzdanosti u tabeli 5 prikazane su i vrednosti parametara razmere i oblika.

POUZDANOST VOZILASISTEMA"A" 100.00% 90.00% 80.00% 70.00% 60.00% 50.00% 40.00% 30.00% 20.00% 10.00% K-230

K-228

K-227

K-224

K-222

K-221

K-217

K-216

K-215

K-213

K-212

K-211

K-210

K-209

K-208

K-207

K-206

K-205

K-204

K-203

K-202

K-201

0.00%

Oznaka vozila 1000 časova

2000 časova

3000 časova

Slika 7 Vrednosti pouzdanosti svih vozila iz sistema A prikazane su i na dijagramu sa slike 7. Posmatrajući dijagram možemo zaključiti sledeće:

Vremenski režimi su pretstavljeni različito obojenim pojasevima, tj. režim od 1000 radnih časova predstavlja crveni (ili srednje tamni) pojas, režim od 2000 radnih časova plavi (ili tamni) pojas i konačno režim od 3000 časova rada beli (bezbojni) pojas; Na „kratkim stazama“ (crveni pojas) „dužine“ 1000 časova rada dobri „borci“ su vozila sa garažnim brojevima: 203, 204, 210, 212, 215, 216, 222, 228, čija je pouzdanost veća od 70%; „Srednje duge staze“ relativno dobro podnose vozila sa garažnim brojevima: 203, 204, 210, 215, 222, čija je pouzdanost iznad 40%, za rad od 2000 časova u kontinuitetu; Samo tri vozila imaju pouzdanost veću od 20% za projektovano vreme rada od 3000 časova i to su vozila: 202, 204 i 215; Posebno je interesantno da postoje samo dva vozila koja odskaču po vrednosti pouzdanosti u dva ili sva tri vremenska režima rada. Naime, vozilo sa garažnim brojem 210, koje se sastoji od šasije MB 1213 stare 14 godina i nove nadgradnje domaćeg proizvođača „RESOR“, ima izvanrednu pouzdanost u prva dva režima tj. do 2000 časova rada, i ona iznosi više od 80%. U trećem vremenskom režimu vrednost pouzdanosti ovom vozilu znatno pada (ispod 20%), uglavnom zbog pojave otkaza na osnovnom vozilu - šasiji. Sa aspekta pouzdanosti apsolutno najbolje rezultate ima vozilo sa garažnim brojem 204, koje je u celosti novo i uvezeno iz inostranstva (šasija MB 1823, nadgradnja „FAUN“). Njegova pouzdanost nakon 3000 časova rada iznosi 100%.

Posle izračunavanja vrednosti pouzdanosti svakog pojedinačnog vozila, i imajući u vidu postojeću organizaciju rada sa vozilima po modelu „parnih i neparnih dana“, pristupilo se izračunavanju vrednosti pouzdanosti sistema prikazanih blok dijagramima sa slika 5 i 6. Zamenom izračunatih vrednosti iz tabele 5 u izrazima (15),(17),(19) i (21), dobijene su vrednosti pouzdanosti sistema sakupljanja i izvoženja smeća prema postojećem modelu „parnih i neparnih dana“ i one su prikazane u tabeli 6.

Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

POUZDANOST VOZILA SISTEMA A (Vejbulova raspodela) Garažni Parametar Parametar Pouzdanost R(t) [%] br.vozila razmere oblika zahtevani broj časova rada K

1000

2000

3000

201

1930

1.23

64.05%

35.17%

17.89%

202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 215 216 217 221 222 224 227 228

2050 2200 1800 1600 1650 1420 1500 2750 1800 1920 1780 2400 2000 1830 1895 2100 1770 1840 1990

1.16 2.00 1.75 1.55 1.70 1.14 1.29 5.95 1.37 1.60 1.62 1.60 1.65 1.38 1.48 1.89 1.54 1.34 1.68

64.73% 81.33% 100.00% 69.94% 61.71% 65.25% 51.14% 55.28% 99.76% 63.95% 70.31% 67.50% 78.16% 72.71% 64.76% 67.82% 78.19% 66.02% 64.29% 72.99%

37.83% 43.75% 100.00% 30.04% 24.33% 24.98% 22.81% 23.47% 86.04% 31.49% 34.38% 29.88% 47.37% 36.78% 32.28% 33.85% 40.17% 29.90% 32.68% 36.47%

21.11% 15.57% 100.00% 8.67% 7.07% 6.31% 9.57% 8.67% 18.67% 13.35% 12.97% 9.73% 23.95% 14.19% 13.83% 13.89% 14.05% 10.50% 14.58% 13.62%

230

1720

1.61

65.85%

27.94%

8.64%

Tabela 5 Pouzdanost sistema za odvoz smeća “iz kanti” [%] Broj časova 1000 2000 3000

RD-n 33,26% 1,68% 0,0065%

RD-p 41,53% 2,14% 0,0056%

Pouzdanost sistema za odvoz smeća „iz kontejnera“ [%]

RC-n 27,73% 1,57% 0,0253%

RC-p 31,72% 2,17% 0,0430%

Tabela 6

ZAKLJUČAK

Broj vozila posmatranog sistema A iznosi 22. Da li je to malo? Sa aspekta analize egzaktnih podataka operativne gotovosti može se zaključiti da je on zadovoljavajući. Međutim, sa aspekta pouzdanosti, ovaj broj vozila daje relativno dobre rezultate samo u periodu do 1000 sati radnog angažovanja. Duže angažovanje ovakvog skupa vozila sa istom ili približnom organizacijom rada beleži znatan pad pouzdanosti celokupnog sistema. Takođe, ovakav model sistema podrazumeva veliki broj korisnika usluge sakupljanja smeća po vozilu. Ovakvu vrstu opterećenja vozila treba smanjiti, Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

a to je moguće formiranjem novih reona vršenja usluge sa manjim brojem korisnika i uvođenjem većeg broja vozila u sistem. Moguća je i varijanta u kojoj na istom reonu funkciju cilja realizuje više vozila. Vremenska slika stanja pojedinačnih vozila predmetnog sistema nije dovoljno precizna. Treba detaljnije prikazati vremena u održavanju tj. otkazu, tako što će se posebno istaći trajanje vremena čekanja na rezervne delove i vremena izvođenja konkretnih postupaka održavanja. Efikasnije korišćenje i distribucija podataka o održavanju mogući su pod uslovom potpune primene dijagrama toka podataka u okviru sistema održavanja vozila i mehanizacije /3/. 55

Uključivanjem vremena koje obuhvata period čekanja rezervnih delova i potrebnih sirovina za proces održavanja omogućuje se analiza ostvarene gotovosti vozila sistema A kao i celokupnog sistema. Analiza operativne gotovosti vozila sistema A ukazuje na nedovoljno dobru iskorišćenost vozila. Neka od vozila imaju velika vremena čekanja na uključenje u rad pa iako ispravna veoma retko dobijaju priliku da rade. Boljom organizacijom rada, odnosno primenom optimizovanih modela, moguće je poboljšati iskorišćenost vozila kao i pouzdanost sistema bez povećanja broja vozila. Za dalje poboljšanje efektivnosti sistema, potrebno je učiniti nekoliko razvojnih koraka. Smernice za poboljšanje efektivnosti sistema su:

•

smanjiti broj radnih dana u nedelji, tj. period trajanja ciklusa, sa sadašnjih 6 na novih 5 dana, tj. raditi u intervalu ponedeljak–petak, što bi uslovilo ukupan broj radnih dana u godini d 8 = 260 (za referencu uzeta 2005.);

•

smanjiti radno vreme vozila na 8 časova dnevno, odnosno t d 5 = 8 ;

•

povećati broj vozila u upotrebi (dnevno).

Ukoliko bi se broj radnih dana u sedmici sa 6 smanjio na 5, u 2005. godini na primer, imali bi smo ukupno 260 radnih dana sa osmočasovnim radnim vremenom. Potrebno vreme za realizaciju funkcije cilja u periodu od jedne godine, imajući u vidu da je ukupan broj korisnika usluge sakupljanja smeća nepromenjen, ostaje nepromenjeno tj. iznosi 38499 časova. Broj potrebnih vozila za realizaciju funkcije cilja na dnevnom nivou nd8 može se izračunati primenom izraza

nd 8 =

38499 d8 ⋅ td5

(49)

Zamenom datih vrednosti u izrazu (49) dobija se da je nd 8 = 19 , tj. da je broj potrebnih vozila za realizaciju funkcije cilja 19, što je za 7 više od dosadašnjeg broja dnevno angažovanih vozila.

Novi model sistema sakupljanja i izvoženja smeća, koji bi sadržao veći broj dnevno angažovanih vozila sa manjim dnevnim radnim vremenom, imao bi i drugačiju vremensku sliku stanja, a samim tim i ostale pokazatelje efektivnosti. Verovatno, da bi smo tada dobili i veće pouzdanosti pojedinačnih vozila sistema, što bi uticalo na povećavanje pouzdanosti celokupnog sistema, u svim realnim i logičkim varijantama strukture sistema (tipovima veze). LITERATURA

/1/ D.Zelenović, J.Todorović: Efektivnost sistema u mašinstvu; Naučna knjiga, Beograd, 1990. /2/ B.Vasić: Menadžment i inženjering održavanju; Iipp, Beograd, 2004.

/3/ G.Radoičić: Osnovni procesi sistema održavanja vozila u komunalnim preduzećima i informacione veze u sistemu; Drugi srpski seminar Transport i logistika, Niš, maj 2006. QUANTITY INDEXES EFFECTIVENESS ANALYSIS OF SYSTEM FOR COLLECTION AND TRANSPORTATION OF WASTE IN REAL MODEL

This paper presents analysis of indexes effectiveness in one real work system. Here, the word is about the system for collection and transportation of waste in city of Niš (Serbia). The analysis includes following indexes of effectiveness: mean down time, mean time between failures, operational availability, reliability, which characterize current system. Patterns were treated by mathematical and statistical methods. Key words: system, effectiveness, operating time, down time, number of failure intervals, mean down time, mean time between failures, operational availability, reliability.

Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

VIŠEKRITERIJUMSKO RANGIRANJE KONSTRUKCIJSKO-KONCEPCIJSKIH REŠENJA AUTOBUSA U CILJU STVARANJA ODRŽIVOG JMTP-A U BEOGRADU Ivan Ivković, dipl. inž., Saobraćajni fakultet, Beograd Snežana Kaplanović, dipl. ekon. Saobraćajni fakultet, Beograd Prof. dr Srećko Žeželj, dipl. inž. Saobraćajni fakultet, Beograd

U radu je izvršena višekriterijumska analiza moguće primene različitih konstrukcijsko-koncepcijskih rešenja autobusa u sistemu javnog masovnog transporta putnika koja se u većoj ili manjoj meri poslednjih dvadeset godina koriste u svetu. Izbor najpovoljnije alternative za uslove u Beogradu sproveden je metodom TOPSIS na osnovu 11 definisanih kriterijuma. Težina odgovarajućih kriterijuma utvrđena je Delfi postupkom. Ključne reči: autobus, kriterijumi rangiranja, višekriterijumsko rangiranje UVOD

Javni masovni transport putnika predstavlja jedan od najznačajnijih i najsloženijih tehničkotehnoloških i organizacionih podsistema gradske sredine. U Beogradu mreža linija JMTP-a je veoma razgranata a sačinjavaju je autobuski, trolejbuski, tramvajski i podsistemi prigradske železnice. Od svih navedenih vidova autobuski resursi na 331 liniji (64 u gradskom i 267 u prigradskom sektoru) prevezu oko 80% svih prevezenih putnika dnevno i ostvare dnevni transportni rad od oko 9 miliona putkm. Veliki značaj autobusa u sistemu transporta putnika ogleda se i u transportnoj ponudi koja po danu iznosi oko 27 miliona mestakm. Navedeni podaci jasno ukazuju da se prilikom planiranja dugoročnog razvoja JMTP-a mora voditi računa o problemima funkcionisanja i daljeg razvoja postojećih kapaciteta koji su prvenstveno zasnovani na autobuskom prevozu putnika. Strategije razvoja javnog transporta putnika (i okviru njega autobuskog podsistema) a u cilju stvaranja održivog JMTP-a su veoma brojne i najčešće se odnose na: poboljšanje efikasnosti Kontakt: Ivan Ivković, dipl. inž. saob. Saobraćajni fakultet Beograd Vojvode Stepe 305, 11000 Beograd, Srbija E-mail : radosavljevica@sicip.co.yu

postojećih voznih jedinica, primenu novih tehnoloških rešenja, korišćenje alternativnih goriva, promene i poboljšanja u regulisanju konvencionalnih saobraćajnih tokova, primena inteligentnih transportnih sistema, edukaciju vozača itd /2/, /9/. U okviru ovog rada sagledava se i analizira mogućnost razvoja JMTP-a u Beogradu sa aspekta osavremenjavanja i obnove autobuskog podsistema primenom novih konstrukcijsko koncepcijskih rešenja autobusa (u odnosu na primenu novih alternativnih goriva). Analiza pogodnosti pojedinih alternativnih varijanti vrši se na osnovu jedanaest kriterijuma koji se mogu svrstati u četiri osnovne grupe: tehnološke, transportne, sociološke i ekonomske. KONSTRUKCIJSKO-KONCEPCIJSKA REŠENJA AUTOBUSA

Primena novih koncepcijskih rešenja autobusa u sistemu javnog prevoza putnika iziskuje između ostalog i korišćenje novih, alternativnih goriva. Upotreba bilo kog alternativnog energenta kao pogonskog, uslovljava pored primene pogonskog agregata prilagođenog korišćenju novog energenta i primenu odgovarajuće instalacije koja može u manjoj ili većoj meri da utiče na koncepciju gradnje kompletnog vozila. Broj elemenata nove

Institut za istraživanja i projektovanja u privredi, Beograd. Sva prava zadržana.

Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

instalacije i njihova funkcionalna svojstva zavise u najvećoj meri od tipa motora i načina skladištenja energenta u sklopu autobusa, što takođe u većoj ili manjoj meri može da utiče na konstrukcione karakterisistike vozila. U ovom radu su predstavljena pojedina alternativna rešenja autobusa koja se u svetu već koriste za transport putnika i koja imaju potencijala da u narednom periodu postanu u našim uslovima osnovna rešenja a to su: autobus sa pogonom na biodizel, autobus sa pogonom na prirodni gas (CNG), autobus sa pogonom na tečni naftni gas (LPG), autobus sa pogonom na etanol, autobus sa pogonom na metanol, autobus sa elektro pogonom, autobus sa hibridnim pogonom i autobus sa pogonom na gorive ćelije. U daljem tekstu ove tačke rada naznačene su osnovne karakteristike ovih varijanti autobusa sa odgovarajućim prednostima i nedostacima dok se u narednim tačkama vrši analiza moguće primene navedenih rešenja prema kriterijumima koji za naše uslove imaju odgovarajuće težinske faktore. Autobus sa pogonom na klasično dizel gorivo (mineralni dizel)

Konvencionalni dizel autobusi predstavljaju rešenje koje se ne samo u Beogradu već i u čitavoj Srbiji koristi za prevoz putnika u preko 99% slučajeva. Predstavljaju velike izvore zagađivača životne sredine u gradskim uslovima, pre svega čestičnog zagađenja (PM) i azotnih oksida (NOx). Danas posle poznatih energetskih kriza u svetu i zbog veoma štetne emisije izduvnih gasova autobusa sa dizel pogonskim agregatom, sve više se radi na iznalaženju novih tehnoloških rešenja koja ze zasnivaju na primeni novog vida pogona (alternativna goriva), usavršavanju procesa sagorevanja, odnosno smanjenju emisije polutanata kroz:

•

zastupljenost novih sistema napajanja dizel gorivom (common rail); upotrebom uređaja za tretman izduvnih gasova: trosmerni, oksidacioni, de NOx katalitički konvertori; dizel čestični filter (DPF), recilkuracija izduvnih gasova (EGR), tehnologije SCRT (Selektive Catalytic Reduction Tap); primenu dizel goriva sa malom količinom sumpora ULSD (S<50PPM).

•

Autobus sa pogonom na biodizel

Biodizel kao alternativno gorivo poznato je još od 1900 godine, kada su ga na izložbi u Parisu Rudolf Diesel i Henry Ford najavili kao gorivo budućnosti. Uprkos ranom interesu on do sada nije našao širu primenu za pogon autobusa pre svega zbog loše termičke (oksidacione) stabilnosti i promene viskoziteta. Za sada osnovni interes korišćenja biodizela u vozilima proizilazi iz činjenice da se dobija iz obnovljivih izvora što je u skladu sa preporukama Evropske unije u vezi sa udelom dizela iz obnovljivih izvora (5% do 2010. godine) u ukupnoj potrošnji dizel goriva. Pored toga osnovne prednosti biodizela kao pogonskog goriva autobusa su:

• nema opasnosti za primenu u motorima sa katalitičkim konvertorima zbog odsustva sumpora; • sadrži oko 11% kiseonika, zbog čega daje manje emisije ugljenmonoksida (CO), ugljovodonika (HC), čestica (PM) i ugljendioksida (CO2); • predstavlja dobro mazivo za sistem ubrizgavanja; • cetanski broj je približno isti ili veći u odnosu na mineralni dizel; • bio razgradiv je. Autobus sa pogonom na prirodni gas (cng)

Već više godina prirodni gas je prihvaćen u svetu kao jedno od najperspektivnijih alternativnih goriva za autobuse JGPP-a. Prednosti prirodnog gasa u odnosu na tečno gorivo su što se bolje meša sa vazduhom, potpunije sagoreva, ima relativno visoku toplotnu moć, sagoreva gotovo bez ostatka i ima nižu nabavnu cenu od tečnih goriva. Razlikuju se nekoliko osnovnih varijanti primene prirodnog gasa za pogon autobusa a to su:

Gasni pogon: Ovo koncepcijsko rešenje podrazumeva primenu klasičnog dizel motora na autobusima, koji se uz određene prepravke može prilagoditi da radi isključivo na prirodni gas ili fabrički proizvedenog namenskog gasnog motora /4/. Prilikom prepravke motora, potrebno je obezbediti dopunski izvor plamena u komorama za sagorevanje, pošto je metan otporan na samopaljenje pod pritiskom zahvaljujući visokom oktanskom broju. To se postiže demontažom brizgaljki i pumpe visokog pritiska i ugradnjom na njihovo mesto, svećica za paljenje smeše i kompletne električne opreme za paljenje. Pored toga potrebno je Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

obezbediti sniženje stepena kompresije na 8 do 12 (zbog rasta stepena korisnosti i ipak mogućnosti pojave detonativnog sagorevanja pri punom opterećenju), što se postiže zahvatima na čelu klipa, čime se povećava zapremina prostora za sagorevanje. U opticaju su dva načina pripreme smeše za sagorevanje:

• •

priprema stehiometrijske smeše gasa i vazduha (λ=1); priprema siromašne smeše gasa i vazduha (λ>1, λ=1,4-1,6)

Gasno dizelni pogon: Ovo koncepcijsko rešenje podrazumeva upotrebu prirodnog gasa na dizel motoru autobusa, bez ikakvih intervencija na konstrukciji motora, a izvodi se na dva načina odnosno postoje dve mogućnosti regulacije motora: •

•

dvogorivi motor sa takozvanim "pilot" ubrizgavanjem dizel goriva. Prirodni gas i vazduh mešaju se se na ulazu u motor, u potrebnoj razmeri, a zatim se pod uticajem razlike pritiska uvode u cilindre. Smeša se nakon toga sabija, temperatura raste, a u određenom momentu kroz brizgaljku se ubrizgava uvek ista mala količina dizel goriva, koja se pali sama od sebe, istovremeno paleći smešu gasa i vazduha u komori za sagorevanje. Ova količina dizel goriva naziva se inicijalna i iznosi najviše 10-15% od nominalne potrošnje u čistom dizelnom režimu. Kod "pilot" ubrizgavanja, na punom opterećenju dolazi do usisavanja znatne količine homogene smeše gasa i vazduha, pa veoma lako može doći do pojave samopaljenja (detonacije) sa svim njenim negativnim posledicama. Zbog toga visoki stepen kompresije dizel motora mora da se u izvesnim slučajevima smanji ili se mora smanjiti količina homogene smeše na punom opterećenju što nije povoljno zbog smanjenja snage motora; dvogorivi motor sa promenljivom količinom ubrizganog goriva (progresivno ubrizgavanje). Da bi se izbegla pojava detonativnog sagorevanja pri punom oopterećenju kod prethodne varijante, umesto ubrizgavanja konstantne male količine dizel goriva vrši se progresivno povećavanje ubrizgavanja inicijalne doze sa povećanjem količine usisavane homogene smeše gasa i vazduha. Tada se na punom opterećenju smanjuje količina homogene smeše na oko 50% tako da se ona bitno osiromašuje onemogućavajući pojavu

Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

detonacije čak iako je stepen sabijanja ostao isti kao i kod klasičnog dizel motora. time se zadržava potpuno isti motor, ali je regulacija i ubrizganog dizel goriva i doziranog prirodnog gasa nešto složenija, a supstitucija dizel goriva znatno manja nego u prethodnom slučaju. Autobus sa pogonom na tečni naftni gas (LPG)

Tečni naftni gas (LPG-Liquiefied Petroleum Gas) predstavlja smešu propana C3H8 i butana C4H10, koja je uskladištena na povišenom pritisku, tako da se obe, pri normalnim uslovima gasovite komponente, nalaze u tečnom stanju. LPG se dobija na dva načina: iz prirodnog gasa, u postupcima frakcionisanja sirovog prirodnog gasa, tokom kojih se izdvajaju etan, propan, butan i ostali gasovi. Drugi način dobijanja LPG-a je tokom postupaka primarne i sekundarne prerade nafte. LPG je sa ekološkog aspekta vrlo pogodno gorivo. S obzirom da lako obrazuje smešu sa vazduhom, LPG skoro potpuno sagoreva. Zato produkti nepotpunog sagorevanja (ugljenmonoksid CO, ugljovodonici HC, i čestice PM) slično kao i kod prirodnog gasa nastaju u zanemarivim količinama. Razvijene zemlje već dugo sistematski rade na omasovljenju upotrebe LPG za pogon motornih vozila. U velikim gradovima, sa velikim intenzitetom saobraćaja, autobusi gradskog saobraćaja, kao i taksi vozila, masovno koriste LPG. Najdužu tradiciju u tom pogledu ima Austrija, gde u Beču skoro svi autobusi gradskog prevoza već 30 godina koriste LPG. Slično je i u ostalim evropskim državama, Japanu i SAD. Osim u javnom prevozu, posebnim poreskim olakšicama podstiče se i upotreba LPG-a i u putničkim vozilima. Autobus sa pogonom na etanol

Etanol ili etil alkohol, C2H5OH, je tečno gorivo koje se dobija preradom određenih biljnih produkata i stoga se svrstava u goriva dobijena iz biomase, odnosno iz obnovljivih izvora energije. Čist etanol nije mnogo pogodan za upotrebu u dizel motorima, zbog niskog cetanskog broja, odnosno visoke temperature samopaljenja /7/. Pored toga, etanol stvara izvesne teškoće u procesu podmazivanja motora i elemenata sistema za ubrizgavanje goriva. Međutim, poslednjih godina razvijeni su odgovarajući aditivi za povećanje cetanskog broja, što je omogućilo primenu etanola i za pogon dizel motora. Prilikom prilagođavanja motora za 59

pogon na etanol najvažnije modifikacije baznog dizel motora odnose se na: povećanje stepena kompresije sa 18 na 24, povećanje kapaciteta pumpe visokog pritiska radi postizanja veće ubrizgane količine goriva (s obzirom da etanol ima nižu toplotnu moć u odnosu na dizel gorivo), promena brizgača i nova regulacija procesa ubrizgavanja.

Osnovni nedostaci:

Najnovije generacije gradskih autobusa sa pogonom na etanol i sa ugrađenim katalitičkim konventorom imaju nivoe emisije regulisanih toksičnih komponenata u izduvnim gasovima, bliske ili nešto više od nivoa emisija najnovije generacije dizel motora sa ugradenim katalizatom, filterom čestica i recirkulacijom izduvnih gasova. Sa druge strane emisija ugljendioksida i ozona, koji doprinosi nastanku fotohemijskog smoga, znatno je niža.

•

Autobus sa pogonom na metanol

Metanol (CH3OH) je tečno gorivo koje se najčešće dobija od prirodnog gasa, gde se u hemijskoj reakciji jedan atom vodonika zamenjuje hidroksidnom grupom. U transportnom sektoru koristi se obično smeša 85% metanola i 15% benzina. U ovakvom obliku uz odgovarajuću konverziju motora može se koristiti za pogon autobusa /1/. Najveći nedostatak ovog koncepcijskog rešenja koji ograničava u ovom trenutku u svetu širu primenu ogleda se u maloj energetskoj efikasnosti pogonskog goriva (0,6km/l) što je posledica niske toplotne vrednosti metanola (MJ/kg).

• • • •

Autobus sa hibridnim pogonom

Hibridni pogon autobusa podrazumeva dva pogonska agregata koji goriste različite izvore energije Autobusi osim konvencionalnog motora sa unutrašnjim sagorevanjem imaju najčešće elektro motor koji direktnio služi za pokretanje pogonske osovine. Pri tome, motor SUS (benzinski, dizel, CNG, LPG) pogoni alternator koji napaja elektro-motor snage od 100-150kW. Višak električne energije skladišti se u akumulatorima, omogućavajući samostalno kretanje vozila na relaciji od 5-10km, a prilikom vožnje nizbrdo, kočenja i zaustavljanja motor dodatno dopunjuje baterije. Osnovne prednosti predstavljene su:

• • •

Autobus sa elektro pogonom

Autobus sa elektromotorom jednosmerne struje ima veoma povoljne pogonske karakteristike zbog jednostavne regulacije pogonskog momenta. Ključno pitanje pri eksploatacijici ove kategorije autobusa je obnova izvora električne energije (baterija). U principu se rešava na dva načina: ponovnim punjenjem ispražnjenih baterija ili zamenom ispražnjenih baterija napunjenim. Obnova izvora električne energije jos uvek je glavni nedostatak ove tehnologije. Osnovne prednosti ogledaju se u sledećem:

• • • •

nulta emisiji polutanata; korišćenje obnovljivog izvora energije; niži nivo buke i vibracija u toku vožnje; veća energetska efikasnost u start-stop vožnji; motor se ponaša kao rekuperator i dodatno dopunjava baterije prilikom kočenja i kretanja nizbrdo.

•

visoka cena autobusa; smanjen radijus kretanja vozila; vreme punjenja tipičnih baterija iznosi od 68h; povećana ukupna masa vozila od 300900kg; smestaj baterija zahteva dosta prostora.

•

smanjenom potrošnjom tečnih goriva na račun primene najčešće električne energije; znatno sniženom nivou buke, dimnosti i toksičnosti izduvnih gasova; postoji mogućnost korišćenja samo električnog pogona pri polasku sa stanica kada su zagađenja i buka posebno intenzivni; veći radijus kretanja u odnosu na autobuse sa "čistim" elektro-pogonom.

Osnovni nedostaci ove tehnologije se u velikoj meri podudaraju sa nedostacima autobusa sa elekro-pogonom. Posebno se izdvajaju: povećana ukupna masa vozila što se odražava na vučno dinamičke karakteristike, povećani investicioni troškovi u odnosu na konvencionalna rešenja i dopune u vezi zahtevima za održavanjem budući da se primenjuju dva različita pogonska sistema. Autobus sa pogonom na gorive ćelije

Gorive ćelije su elektrohemijski uređaji za neposredno pretvaranje hemijske energije, sadržane u nekom hemijskom elementu ili spoju, u jednosmernu električnu struju. Kao gorivo najčešće se koristi vodonik smešten u rezervoarima u tečnom (rashlađivanjem na veoma nisku temperaturu -253°C) ili gasovitom stanju (sabijanjem na pritisak od 250bar-a). Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

Opciono uz prisustvo reformera vodonik se može osloboditi konverzijom iz ugljovodoničnog goriva kao što su metanol, prirodni gas ili druga ugljovodonična goriva. Primena vodonika kao pogonskog goriva autobusa još uvek nije masovna i pored velikog potencijala koji se ogleda pre svega u nultoj emisiji polutanata. Najveće teškoće javljaju se prilkom skladištenja vodonika ali i visoke cene energenta, nekompatibilnosti sa već postojećim rešenjima po pitanju vozila kao sistema i prateće infrastrukture za snabdevanje gorivom i održavanjem. U svetu se za sada razvijaju demonstracioni programi sa ciljem prikupljanja podataka o troškovima funkcionisanja ovih autobusa, njihovih performansi, pouzdanosti i troškovima održa-vanja. Pod pokroviteljstvom EU i komisije za energetiku, 2003. godine pokrenut je projekat CUTE (Clean Urban Transport for Europe) u okviru koga su u devet evropskih gradova vršena ispitivanja eksploatacionih karakteristika autobusa sa pogonom na gorive ćelije u realnim gradskim uslova. Takođe sa istim ciljem u Americi i Kanadi i Australiji pokrenuti su projekti CFCP (California Fuel Cell Partnership), NRC (National Resourses Canada) i STEP (Sustainable Transport Energy for Perth) /5/. KRITERIJUMI RANGIRANJA Emisija polutanata

Pod ovim kriterijumom podrazumeva se količina štetnih izduvnih gasova oslobođena pri kretanju autobusa u gradskim eksploatacionim uslovima po jednom kilometru pređenog puta. Osnovu kriterijuma predstavljaju polutanti regulisani pravilnikom 99/96/EC (ugljenmonoksid CO, ugljovodonici HC, nemetanski ugljovodonici NMHC, metan CH4, azotni oksidi NOx, čestično zagađenje PM). Pored toga u obzir se uzimaju i gasovi staklene bašte pre svih ugljendioksid (CO2). Emisija buke

Buka u vozilu koja potiče od operativnih radnji prilikom kretnanja vozila predstavlja značajan faktor opterećenja vozača i putnika. Ovaj kriterijum se odnosi na nivo zvučnog pritiska (SPL), ekvivalentni nivo zvučnog pritiska (Leq), vršne vrednosti (Leqmax i Leqmin) i nivo izlaganja zvuku (SEL). Vučno dinamička svojstva

Ovaj kriterijum se odnosi na performanse autobusa: moment i snaga na točku, maksimalna brzina kretanja, maksimalni uspon koje vozilo može da savlada kao i maksimalno ubrzanje. Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

Troškovi

Ovim kriterijumom obuhvaćeni su i sagledavaju se troškovi nabavke već primenjenog rešenja i potencijalnog alternativnog rešenja (ili troškovi konvertovanja primenjenog-konvencionalnog rešenja u alternativno ukoliko postoji takva mogućnost), troškovi eksploatacije, troškovi održavanja i troškovi implementacije novog rešenja. Tehnička pouzdanost

Kriterijum se odnosi na verovatnoću da će autobus izvršiti transportni zadatak bez otkaza u projektovanom vremenu trajanja zadatka unutar specificiranih granica performansi, prema određenim uslovima eksploatacije. Raspoloživost pogonskog goriva

Kriterijum obuhvata nekoliko različitih faktora: postojanje odgovarajuće infrastrukture u postupku dopremanja pogonskog goriva do autobaze javnog prevoza i mogućnost njene izgradnje u bliskoj budućnosti ukoliko ne postoji, postojanje infrastrukture za skladištenje goriva u autobazi, mogućnost domaće proizvodnje ili potreba uvoza energenta iz inostranstva. Energetska efikasnost

Pod ovim kriterijumom podrazumeva se prevashodno enegetska efikasnost pogonskog goriva, izražena preko pređenog puta po 1dm3 tečnog goriva, 1m3 gasovitog goriva ili kWh-u elektropogona. Ostali činioci energetske efikasnosti autobusa kao sistema: potrošnja maziva, potrošnja elemenata kočionog sistema, elemenata sistema za oslanjanje, sistema za prenos snage itd., obuhvaćeni su troškovima eksploatacije i održavanja. Autonomija vozila

Pod autonomijom autobusa podrazumeva se pređeni put sa jednim punjenjem rezervoara za gorivo. Uzima se u obzir raspoloživ i potreban prostor koji zahtevaju specifična rešenja rezervoara pojedinačnih konstrukcijsko koncepcijskih rešenja autobusa prema zahtevanoj autonomiji. Lako i brzo tankovanje

Kriterijum se odnosi na potrebno vreme za snabdevanja autobusa pogonskim gorivom ili vreme potrebno za zamenu praznog rezervoara punim (metod agregatne zamene). Bezbednost

Pomoću ovog kriterijuma uzeti su u obzir: uticaj specifičnosti konstrukcije koncepcijskog rešenja 61

autobusa na dinamičko ponašanje vozila pri kretanju (aktivna bezbednost) i različite vrste rizika (pojava vatre ili eksplozije, rizik po zdravlje ljudi u mikroprostoru, toksičnost po okolinu, pojava visokog pritiska u instalaciji itd.) koji su posledica isticanja ili direktnog izlaganja pogonskog goriva čoveku ili okolini (pasivna bezbednost).

•

Komfor

•

Kriterijum obuhvata uticaj niskofrekventnih oscilacija sa učestanošću do 80Hz kojima su izloženi putnici u vozilu. Najvažniji uticaj na čoveka imaju vršne vrednosti ubrzanja, pravac delovanja, frekvencije i vreme izlaganja oscilacijama.

Za utvrđivanje težinskih faktora kriterijuma korišćena je upravo Delfi metoda. Procesni dijagam prikazan je na slici 1.

UTVRĐIVANJE TEŽINE POJEDINIH KRITERIJUMA

U procesu višekriterijumskog vrednovanja određivanje težina pojedinih kriterijuma predstavlja najveći problem i najosetljivije mesto koje može presudno da utiče na konačne rezultate. Kvalitet višekriterijumske analize u najvećoj meri zavisi pored izbora same metode vrednovanja i od načina utvrđivanja težine pojedinačnih kriterijuma prema kojima se analiza sprovodi. Određivanje težine kriterijuma u okviru ovog istraživanja svodi se na planiranje i predviđanje potreba javnog masovnog transporta putnika u budućnosti sa aspekta osavremenjavanja voznog parka tj. njegovog autobuskog podsistema. U oblasti saobraćaja i transporta jedna od najčešće primenjivanih vrsta tehnološkog predviđanja je Delfi metoda. Bazirana je na pretpostavci da je mnoštvo mišljenja (mišljenja eksperata) uvek bolje od mišljenja pojedinca i da je iterativni proces jedan od najpodesnijih načina procene činjenica koje mogu biti od značaja u budućnosti. Donekle heuristički karakter Delfi postupka (intuitivno-iskustvena razmatranja) doprinosi da tačnost ove metode nije idealna ali je veoma pragmatična zbog iznalaženja dovoljno kvalitetnog rešenja u kratkom vremenskom periodu. Usled visokog stepena kompatibilnosti sa strateškim planiranjem u oblasti saobraćaja i transporta i zbog suštinskih prednosti koje se ogledaju kroz:

• •

kolektivan rad; zajednički napor usmeren ka rešavanju problema; 62

•

sagledavanje događaja i tehnoloških promena u budućnosti; zbir informacija koje poseduje grupa prevazilazi broj i kvalitet informacije pojedinca; radom u grupi povećava se broj relevantnih faktora i raznih aspekata neke istraživane pojave ili događaja; pristup sagledavanja prošlosti i sadašnjosti u cilju razvoja rešenja u narednom periodu.

definicija problema

formiranje ekspertskog tima

dizajniranje upitnika definisanje kriterijuma utvrđivanje težine kriterijuma

statistička obrada i analiza rezultata

postizanje konsenzusa

da finalni rezultat

Slika 1: Postupak određivanja težinskih faktora pojedinačnih kriterijuma

Formiranje ekspertskog tima je prvi korak u sprovođenju metodologije određivanja težinskih faktora pojedinačnih kriterijuma. Pod ekspertom se podrazumeva osoba koja u svojoj oblasti (tj. oblasti istraživanja) raspolaže većinom osvojenih znanja i značajnim iskustvom u praksi. U okviru ovog istraživanja formiran je tim od 98 eksperata podeljenih u tri grupe. Prvu grupu sačinjavali su inženjeri i tehničari "IKARBUS"-a koji su direktno ili indirektno vezani za proces projektovanja i proizvodnje autobusa. U drugoj grupi nalazili su se inženjeri i tehničari koji su se bavili direktno ili indirektno eksploatacijom i održavanjem autobusa u transportnim preduzećima "GSP" i "LASTA". Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

Formiranjem ove grupe težilo se približavanju naučne i praktične misli što je jedan od osnovnih zadataka Delfi postupka. Treća grupa formirana je od stručnjaka sa fakulteta i instituta (Saobraćajni fakultet; Mašinski fakultet) koji se profesionalno bave projektovanjem, proizvodnjom eksploatacijom i održavanjem transportnih sredstava. Za svaki kriterijum odnosno oblast koju reprezentuju formirana su pitanja koja mogu da je adekvatno okarakterišu. Ekspertima je data mogućnost da za svaku ocenjivanu oblast (kriterijum) daju dodatnu opisnu ocenu i zapažanje ali i da predlože nove kriterijume. Utvrđivanje kriterijuma i njihovih težinskih faktora izvršeno je u četiri kruga. U prvom krugu postavljene su četiri inicijalne oblasti prema Kriterijum Emisija polutanata Emisija buke Troškovi Bezbednost Vučno dinamička svojstva Autonomija vozila Energetska efikasnost Raspoloživost pogonskog goriva Lako i brzo tankovanje Tehnička pouzdanost Komfor

kojima se vrši rangiranje alternativa: emisija polutanata, bezbednost, raspoloživost i ekonomski aspekt primene. Posle svake iteracije podaci su statistički obrađivani. Rezultati obrade dostavljeni su svim učesnicima u ispitivanju pred svaki novi krug. Konsenzus je postignut nakon tri iteracije odnosno posle četiri kruga konsultovanja eksperata. Finalni rezultat se ogleda kroz definisanje 11 kriterijuma sa svojim težinskim faktorima prikazanih u tabeli 1 i dijagramu 1. Zbog obimnosti rezultata ispitivanja u ovom radu su prikazani samo finalni rezultati. Nakon utvrđivanja težinskih faktora pojedinačnih kriterijuma pristupa se postupku višekriterijumskog vrednovanja alrernativnih varijanti autobusa.

Proizvođači

Istr. organizacije

Prevoznici

0,18580 0,02690 0,13180 0,09120 0,07960 0,08910 0,08030 0,10890 0,05070 0,11850 0,03720

0,20250 0,03500 0,13000 0,10200 0,08290 0,05320 0,04700 0,14970 0,03430 0,15200 0,01140

0,18420 0,01230 0,12360 0,07810 0,13480 0,04610 0,06230 0,18010 0,05360 0,09820 0,02670

Srednja vrednost 0,19090 0,02486 0,12852 0,09056 0,09874 0,06297 0,06321 0,14589 0,04612 0,12315 0,02508

Tabela 1: Težinski faktori pojedinačnih kriterijuma rangiranja

0,25

0,2

0,15

proizv ođači istr. organizacije prev oznici srednja v rednost

0,1

0,05

0 Emisija polutanata

Emisija buke

Troškov i

Bezbednost

Vučno dinamička sv ojstv a

Autonomija v ozila

Energetska ef ikasnost

Raspoloživ ost pogonskog goriv a

Lako i brzo tankov anje

Tehnička pouzdanost

Komf or

Dijagram 1: Težinski faktori pojedinačnih kriterijuma rangiranja Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

Eliminacija dimenzija u kojima se izražavaju vrednosti varijanti (alternativa) po pojedinim kriterijuma vrši se pomoću formule:

RANGIRANJE I IZBOR KONSTRUKCIJSKOKONCEPCIJSKOG REŠENJA AUTOBUSA

Izbor optimalne alternative koncepcijskog rešenja autobusa na osnovu prethodno definisanih i težinski kategorizovanih kriterijuma vrši se pomoću metode TOPSIS (Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution). Metoda se zasniva na istovremenom merenju varijante od tzv. pozitivnog idealnog i negativnog idealnog rešenja, tj. na merenju relativnog rastojanja razmatrane varijante od idealnog rešenja /8/. Koncepc. rešenje Dizel Biodizel CNG, stehio. CNG, λ>1 Gasno dizelni LPG Etanol Metanol Elektropogon Hibridni Gorive ćelije

Emisija polutanata 0,4813 0,4251 0,2185 0,2740 0,4446 0,2612 0,2883 0,2611 0,0719 0,1955 0,0647

Buka 0,2324 0,2324 0,3099 0,3099 0,2905 0,2905 0,3176 0,3215 0,3873 0,2711 0,3215

Vučne Troškovi karakter. 0,3625 0,1072 0,3625 0,1233 0,2900 0,1715 0,2900 0,1715 0,2900 0,1286 0,2900 0,1822 0,3262 0,2144 0,3262 0,2144 0,2356 0,5360 0,2537 0,2680 0,2610 0,6432

Pouzdanost 0,3461 0,3115 0,3115 0,3115 0,3011 0,3046 0,2423 0,2423 0,3288 0,3219 0,2769

r ij =

x ij 11

∑x

2 ij

i =1

Bezdimenzionalni elemnti rij, normalizovane matrice R dati su tabeli 2. Težinska normalizacija se vrši množenjem svake kolone matrice R odgovarajućom težinom kriterijuma iz tabele 1. Na ovaj način dobijaju se težinski normalizovani elementi matrice V (tabela 3). Raspoloživost 0,4363 0,3927 0,3927 0,3927 0,3927 0,3927 0,1309 0,1309 0,0436 0,0436 0,0218

Energ. efikasnost 0,2974 0,2914 0,2528 0,2528 0,2439 0,2320 0,1844 0,1725 0,4461 0,3866 0,4163

Autotankovanje bezbednost komfor nomija 0,4017 0,1925 0,3226 0,2480 0,3749 0,1925 0,3226 0,2480 0,3213 0,1925 0,3065 0,2967 0,3213 0,1925 0,3065 0,2967 0,2945 0,1925 0,3065 0,2878 0,3838 0,1925 0,3065 0,2967 0,2231 0,1925 0,2903 0,3099 0,1964 0,1925 0,2903 0,3099 0,1607 0,5774 0,3065 0,3542 0,2678 0,5774 0,3226 0,3454 0,2678 0,1925 0,2226 0,3055

Tabela 2: Normalizovana matrica R, bezdimenzionalni elementi rij Koncepc. rešenje Dizel

Emisija polutanata 0,0919

0,0058

Vučne karakter. 0,0358

0,0426

Raspoloživost 0,0637

Energ. efikasnost 0,0188

Autonomija 0,0253

Biodizel

0,0812

0,0058

0,0358

0,0384

0,0573

0,0184

0,0236

CNG, stehio.

0,0417

0,0077

0,0220

0,0384

0,0573

0,0160

CNG, λ>1 Gasno dizelni LPG

0,0523

0,0286

0,0220

0,0384

0,0573

0,0072

0,0286

0,0165

0,0371

0,0573

Etanol

0,0499

0,0072

0,0286

0,0234

0,0375

0,0573

0,0147

0,0242

0,0089

0,0278

0,0074

0,0550

0,0079

0,0322

0,0276

0,0298

0,0191

0,0117

0,0141

0,0089

0,0263

0,0078

Buka

Troškovi

Pouzdanost

0,0138 0,0158

0,0286

0,0077

0,0849

tankovanje

bezbednost

komfor

0,0089

0,0292

0,0062

0,0089

0,0292

0,0062

0,0202

0,0089

0,0278

0,0074

0,0160

0,0202

0,0089

0,0278

0,0074

0,0154

0,0185

0,0089

0,0278

0,0072

Metanol

0,0498

0,0080

0,0322

0,0276

0,0298

0,0191

0,0109

0,0124

0,0089

0,0263

0,0078

Elektropogon

0,0137

0,0096

0,0233

0,0689

0,0405

0,0064

0,0282

0,0101

0,0266

0,0278

0,0089

Hibridni

0,0373

0,0067

0,0251

0,0344

0,0396

0,0064

0,0244

0,0169

0,0266

0,0292

0,0087

Gorive ćelije

0,0123

0,0080

0,0258

0,0827

0,0341

0,0032

0,0263

0,0169

0,0089

0,0202

0,0077

Tabela 3: Težinski normalizovana matrica V, bezdimenzionalni elementi rij

Nakon izračunavanja elemenata matrice V određuje se idealno Y* i negativno idealno rešenje Y─ prema formulama (rezultati dati u tabeli 4):

[ = [(minV

] ( j ∈ J ′)] = (V

Y * = (max Vij j ∈ J ), (minVij j ∈ J ′) = V1* ,V2* ,...,V11* Y−

j ∈ J ), (max Vij

) )

− − − 1 ,V2 ,...,V11

pri čemu je:

i = (1, 2,...,11) , broj koncepcijskih rešenja autobusa, j = (1, 2,...,11) , broj kriterijuma, J = (1, 2,...,11) , j koje odgovara kriterijumu "koristi", J ′ = (1, 2,...,11) , j koje odgovara kriterijumu "troškova".

Emisija polutanata

Buka

Vučne karakter.

Troškovi

Pouzdanost

Raspoloživost

Energ. efikasnost

Autonomija

tankovanje

bezbednost

komfor

0,0123

0,0096

0,0358

0,0138

0,0426

0,0637

0,0282

0,0253

0,0089

0,0292

0,0089

─

0,0919

0,0058

0,0233

0,0827

0,0298

0,0032

0,0109

0,0101

0,0266

0,0202

0,0062

Koncepc. rešenje

Tabela 4: Idealna i negativna idealna rešenja

Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

Rastojanje pojedine varijante od idealnog i negativnog idealnog rešenja definiše se kao: Qi*

∑( 11

)

2 Vij − V j*

j =1

∑ (V 11

Qi− =

− V j−

)

j =1

Rezultati proračuna dati su tabeli 5. Relativna bliskost između varijante i idealnog rešenja date su u tabeli 5 i dijagramu 2, a dobijaju se prema formuli: Ci* =

(

Qi*

Qi− + Qi−

)

Koncepc. rešenje Dizel Biodizel CNG, stehio. CNG, λ>1 Gasno dizelni LPG Etanol Metanol Elektropogon Hibridni Gorive ćelije

Q─

0,0802 0,0701 0,0350 0,0443 0,0749 0,0426 0,0677 0,0651 0,0838 0,0698 0,0935

0,0970 0,0915 0,0986 0,0937 0,0889 0,0942 0,0714 0,0742 0,0825 0,0757 0,0834

0,5474 0,5661 0,7382 0,6792 0,5426 0,6887 0,5133 0,5327 0,4959 0,5204 0,4715

Tabela 5: Relativna bliskost između varijante i idealnog rešenja 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 dizel

biodizel

CNG stehio

CNG λ>1

Gasno dizelni

LPG

etanol

metanol

elektropogon

hibridni

gorive cel

Dijagram 2: Relativna bliskost varijanti i idealnog rešenja

ANALIZA REZULTATA I ZAKLJUČNA RAZMATRANJA Za utvrđivanje težinskih faktora kriterijuma prema kojima se vrši višekriterijumsko rangiranje korišćena je "DELFI" metoda kao poseban i u svetu priznat vid pronalaženja relevantnog rešenja datog problema, sumiranjem mišljenja eksperata na zadatu temu. Dobijeni prikazani rezultati ukazuju da u našim uslovima, a u cilju stvaranja održivog JMTP-a, najveći značaj na izbor moguće varijante jedinice autobuskog podsistema imaju: emisija štetnih izduvnih gasova, raspoloživost pogonskog goriva, ekonomski faktori i tehnička pouzdanost. Višekriterijumska analiza sprovedena u radu ukazuje da se prema definisanim kriterijuma iz Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

grupe alternativnih rešenja kao najbolja izdvajaju autobusi sa pogonom na komprimovani prirodni gas i tečni naftni gas. Ovome doprinosi najviše veoma niska emisija izduvnih gasova pomenutih rešenja u odnosu na autobuse sa pogonom na dizel gorivo, i to ugljenmonoksida i čestičnog zagađenja kao glavnog nosioca kancerogenih materija. Biodizel kao zamena za dizel gorivo je pogodan za pogon autobusa isključivo zbog svoje obnovljivosti i biorazgradivosti.. Po svim drugim kriterijumima autobus sa pogonom na biodizel ima slične karakteristike kao i autobus sa konvencionalnim pogonom što se u procesu rangiranja i dokazalo. Prema rangu prikazanom u tabeli 5 i dijagramu 2, rešenja autobusa sa pogonom na metanol i etanol zauzimaju sedmu i osmu poziciju. Osnovni uzroci ovakvog stanja su nepovoljnosti 65

sa aspekta raspoloživosti energenata, njihova mala energretska efikasnost i nedostaci u vezi sa emisijom pojedinih polutanata u odnosu na druga rešenja. Autobusi sa hibridnim, elktropogonom i pogonom na gorive ćelije svakako da imaju perspektivu da budu osnovni vozne jedinice autobuskog podsistema JMTP-a u Beogradu ali ipak ne u vremenskom periodu prema kojem su vršena istraživanja u ovom radu. Prevelika cena proizvodnje goriva, problemi pri skladištenju energenta, nizak stepen raspoloživosti uopšte same tehnologije, ograničena vučna dinamička svojstva vozila, povećano vreme za snabdevanje gorivom, čine da izuzetno povoljne karakteristike po pitanju štetne emisije ne mogu da utiču presudno odnosno ne u tolikoj meri da bi ova rešenja autobusa bila primenljiva u sistemu JMTP-a. Uzimajući u obzir prethodno navedeno nameće se kao zaključak da je uvođenje vozila sa pogonom na komprimovani prirodni gas u autobuski podsistema JMTP-a u Beogradu, rešenje koje u odnosu na sve druge konstrukcijsko–koncepcijske varijante autobusa razmatranih u ovom radu nudi najbolji mogući balans vrednosti pojedinačnih kriterijuma vrednovanja.

LITERATURA /1/

J. Sigall: "Analysis of Alternative Fuel Technologies for New York City Transit Buses", New York City Transit Riders Council, February 2000.

/2/

G. Krzywkowska: "Sustainable TransportA Survey of Public Transport in Six Cities of Central and Eastern Europe", Szentendre, Hungary,September, 2004.

/3/

T. Litman: "Developing Indicators for Comprehensive and Sustainable Transport Planning", Victoria Transport Policy Institute, Canada, June 2005.

/4/

S. Glumac, S. Žeželj idr.: "Projektovanje, proizvodnja i eksploatacija autobusa" IKARBUS AD, 2002., Beograd

/5/

L. Fulton: " Sustainable Transport: New Insights from the IEA`s Worldwide Transit Study", Marrakesh, Nov., 2002.

/6/

P. Gramm, P. Sarbanes: "Use of Alternative Fuels in Transit Buses", United States General Accounting Office, Dec., 1999.

/7/

K. Treanton: " Special Issue Paper 8, Net Calorific Values" IEA, Paris, Nov., 2003.

/8/

S. Opricovic, G. H. Tzeng: "Compromise solution by MCDM methods:A comparative analysis of VIKOR and TOPSIS", European Journal of Operational Research 156 (2004) 445–455.

/9/

E. Deakin: "Sustainable Development and Sustainable Transportation: Strategies for Economic Prosperity, Environmental Quality, and Equity", University of California at Berkeley Institute of Urban and Regional Development, 2001-2003.

MULTIPLE ATTRIBUTE DECISION MAKING OF CONSTRUCTIONAL CONCEPT BUS SOLUTIONS FOR ACHIEVING SUSTAINABLE MASS PUBLIC TRANSPORTATION IN BELGRADE The purpose of this paper is to present multicriteria analysis of possible applications of different constructional concept solutions for buses in mass public transportation systems, which has been in use for around twenty years worldwide. The most acceptable alternative for prevailing conditions in Belgrade was chosen by employing the TOPSIS method based on 11 defined criteria. The Delphi procedure is applied to determine the weight of appropriate criteria. Key words: bus, ranking criteria, multiple criteria ranking

Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

DIJAGNOSTIKA DINAMIČKOG PONAŠANJA ŽELEZNIČKIH VOZILA Mr Miloš Milovančević, dipl. inž. Mašinski fakultet, Niš U cilju obezbeđanja ispravnog rada železničkog vozila neophodno je obezbediti niz mera nadzora. Identifikovanjem i analizom vibracija na osovinskim sklopovima, kao i na podu sanduka šinskih vozila, dobija se slika stanja ogibljanja i stanja osovinskih sklopova. Ovo ima za cilj rano prepoznavanje otkaza ali i određivanje mirnoće i stabilnosti hoda šinskih vozila. Kod ranog prepoznavanja otkaza i dijagnoze centralnu ulogu igra frekventna analiza. Zadatak frekventne analize je da vibracije razloži na pojedinačne komponente u pogledu njihovih frekvencija. Ključne reči: železnička vozila, dinamika vozila, dijagnostika

EKSPERIMENTALNO ISPITIVANJE DINAMIČKOG PONAŠANJA ŽELEZNIČKIH VOZILA Fabrika MIN A.D. Lokomotiva je u periodu od 2003 - 2005. godine izvršila obimnu rekonstrukciju 7 drezina tipa TMD-22DC za Železnice Srbije. S obzirom da je izvršena konstrukciona izmena ogibljenja na drezini bilo je neophodno da se izvrši tipsko ispitivanje koje obuhvata i merenje mirnoće hoda. Tek posle izvođenja ispitivanja mirnoće hoda dodeljuje se upotrebna dozvola za rekonstruisano vozilo. Na slici 1 prikazana je rekonstruisana drezina.

Slika 1: Teška motorna drezina TMD 22DC

Tehnički opis teške motorne dresine TMD - 22 DC U cilju ispitivanja dinamičke stabilnosti hoda motorne drezine TMD 22DC 915-104 JP-a Železnice Srbije izvršeno je merenje i analiza ubrzanja na određenim mernim mestima. Merenje je obavljeno pri različitim brzinama i Kontakt: Mr Miloš Milovančević, dipl. inž. maš. Mašinski fakultet Niš Aleksandra Medvedeva 14, 18 000 Niš, Srbija E-mail : milovancevic@masfak.ni.ac.yu

smerovima vožnje drezine, na deonici pruge Ćele Kula - Niška Banja. Teška motorna dresina tip TMD - 22DC je dvoosovinsko samohodno vozilo namenjeno za upotrebu na železnici i to: za vuču vagona bruto težine do 160 t, za laku manevru, za prevoz rastresitog i kabastog tereta, za prevoz alata i materijala, za prevoz ljudi (pružnih radnika). Postolje drezine je zavarena konstrukcija izvedena kao prostorna rešetka, koju čine standardni čelični profili i čelični limovi, međusobno spojeni elektrolučnim zavarivanjem. Konstrukcija postolja omogućava laku ugradnju svih sklopova teške motorne drezine. Čeone grede prilagođene su za ugradnju standardnih vučno-odbojnih uređaja, a dimenzionisane su tako da bez deformacija prime vučne i odbojne sile. Upravljačnica je konstruisana tako da u nju pored vozača može da se smesti još 8 ljudi. Sedište vozača postavljeno je paralelno sa pravcem vožnje, što omogućava dobru preglednost u oba smera vožnje. Pogonsku grupu drezine čine sledeći sklopovi: dizel-motor, prenosnik snage, razdelnik pogona, kardanska vratila i osovinski sklopovi. Na prednjem delu teške motorne dresine ugrađen je potporno šestocilindrični vazdu-hom hlađeni četvorotaktni dizel-motor sa prinudnim punjenjem i direktnim ubrizgavanjem. Na zamajac dizel-motora direktno se priključuje i za zvono zamajca vezuje hidrodinamički trobrzinski prenosnik snage. Hidrodinamički prenosnik snage čine sledeći sklopovi integrisani u jednom kućištu i to: hidrodinamički pretvarač, spojnica za premošćenje pretvarača, hidraulična pumpa, menjač smera, menjač brzina i izlazni deo.

Institut za istraživanja i projektovanja u privredi, Beograd. Sva prava zadržana.

Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

Obrtni moment sa izlazne prirubnice prenosnika snage do razdelnika pogona i od razdelnika pogona do osovinskih prenosnika prenosi se pomoću standardnih teleskopskih kardanskih vratila. Kardanska vratila dimenzionisana su tako da pouzdano mogu da prime i prenesu propisane obrtne momente. Kao kućište osovinskih ležaja koristi se standardno vagonsko kućište. Centralni provrt služi za smeštaj osovine i osovinskih ležaja. Vertikalno pomeranje i vođenje postolja obezbeđuju klizne površine od manganskog čelika. Na gornjoj površini kućišta postavljeni su oslonci za zavojne opruge.

Teška motorna dresina opremljena je sa tri pneumatske kočnice i to: direktnom, automatskom i parkirnom. Sve tri kočnice imaju električnu komandu, a kočnicama se komanduje električnim prekidačima. Na dresini ugrađena je fiksna tovarna platforma. Tovarna platforma namenjena je za prevoz alata i materijala. Bočne stranice su pokretne i mogu da se preklope za 180°. Zabravljivanje svake bočne stranice ostvaruje se sa po dve poluge sa osiguračima.

2. Važnije geometrijske mere: • • • • •

Dužina preko odbojnika 8180 mm; Razmak osovina 3900 mm; Širina vozila 2800 mm; Visina vozila 4065 mm; Prečnik točka (nov/istrošen) 840/740 mm;

• Visina odbojnika 1055±5 mm. 3. Brzina vozila: • • • •

Najveća dozvoljena brzina 60 km/h; Projektna brzina cca 70 km/h; Najveća brzina u sastavu voza 60 km/h; Minimalna trajna brzina 4 km/h;

4. Masa po osovini 9 t; 5. Ukupna masa prazne dresine 14 t; 6. Ukupna masa natovarene dresine 18 t; 7. Raspored osovina B; 8. Korisna nosivost dresine 4 t; 9. Broj mesta za sedenje 8+1.

Postolje teške motorne dresine ogibljeno je u odnosu na svako kućište osoviskih ležaja sa po dve dvostruke zavojne opruge. Ogibljenje je izvedeno po Lenoarovom principu. Upravljački sto opremljen je instrumentima i svetlosnim indikatorima koji omogućavaju pouzdanu indikaciju pritiska, temperatura, brojeva obrtaja, brzine, pređenog puta, vremena, jačine struje, napona struje, nivoa goriva itd., što omogućava pravilno upravljanje i doprinosi pouzdanom i bezbednom radu teške motorne dresine. 1. Opšti podaci: • širina koloseka 1435 mm; • minimalni poluprečnik krivine: a) otvorene pruge 150 m; b) industrijski koloseci 80 m; • Maksimalno nadvišenje šine 150 mm; • Najveći uspon 30 %; • Klimatski uslovi kontinentalni; • Opseg temperature okoline: a) najviša +400C; b) najniža -300C; • Relativna vlažnost 60%; • Najveća nadmorska visina 1000 m; • Konstrkcioni gabarit UIC 505-1; 68

Slika 2: Gabariti teške motorne drezine TMD 22DC Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

Opis ispitivanja Merenje je izvršeno na 16 vožnji ispitivane motorne drezine. Merenje je vršeno na odabranoj deonici pruge Ćele Kula - Niška Banja i to od 7+445,5 km do 8+535,0 km. Navedena deonica pruge spada u treću klasu pruga, osposobljena je za brzine do 80 km/h, svojim karakteristikama ispunjava uslove za zadovoljavajuće merenje mirnoće hoda (ravna pruga bez skretnica i bez krivina, uspona i padova). Merenja su izvršena za četiri brzine vožnje (40, 50, 60 i 70 km/h). Za svaku brzinu vožnje merena je mirnoća hoda sa i bez tereta, pri vožnji drezine u jednom i drugom smeru tj. ukupno 16 vožnji. Prvo su izvršena merenja bez tereta - prazan teretni prostor, u kabini je bilo 8+1 članova posade. Merenje vršeno pri konstantnoj brzini u oba smera: Ćele Kula Niška Banja što je bio smer nazad, jer je napred bio teretni deo drezine, i Niška Banja - Ćele Kula (smer napred - voženo čelom drezine) i to: • • • •

smer nazad i smer napred, brzina 40km/h; smer nazad i smer napred, brzina 50km/h; smer nazad i smer napred, brzina 60km/h; smer nazad i smer napred, brzina 70km/h.

Nakon toga je u fabrici MIN Lokomotiva a.d. u teretni prostor drezine utovaren teret mase 3t, a zatim su opet izvršena merenja na prethodno spomenutoj deonici i u istim smerovima Merenje ubrzanja izvršeno je na dva merna mesta - na podu kod sedišta vozača i na kućištu ležaja osovinskog sklopa što je prikazano na slikama 3 i 4

Slika 3: Merno mesto na podu kod sedišta vozača

Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

Slika 4: Merno mesto na kućištu osovinskog ležaja

Merena su ubrzanja u tri međusobno normalne ose - transverzalno (bočno na smer vožnje), vertikalno i longitudinalno (uzdužno, odnosno u smeru vožnje) pomoću tri akcelerometra. Korišćeni su akcelerometri koji rade na induktivnom principu i imaju radno područje do 200 Hz. Za mirnoću hoda relevantne su vrednosti ubrzanja od 0,5 do 30 Hz, a za eventualnu analizu ostalih dinamičkih pojava do 150 Hz. Merni signali, talasni oblici vibracija, iz mernih davača pojačavani su mernim pojačivačima, a zatim su snimani u prenosnom računaru i mernim magnetofonom.

Rezultati merenja Nakon izvršenog prenosa podataka sa pojačala u računar moguće je sagledavati rezultate za unapred definisane kanale/izlaze kroz dijagrame u korisničkom interfejsu Excela.

Rezultati merenja vertikalnih ubrzanja na kućištu osovinskog sklopa Vrednosti ubrzanja pod različitim uslovima data su u vremenskom domenu, vremenski interval u kome je vršeno svako pojedinačno merenje je 32 sekunde. Na dijagramu 1a su prikazana vertikalna ubrzanja za prvih 15 sekundi merenja jer postoji softversko ograničenje Excela koji ne može da prikaže na dijagramu više od 30.000 tačaka. Vertikalna ubrzanja na mernom mestu na kućištu ležaja osovinskog sklopa, sa dijagrama se mogu očitati. Ovo merenje je vršeno da bi se dobile vrednosti ubrzanja neposredno pre ogibljenja. Karakteristika ogibljenja je proverena upoređivanjem vrednosti ubrzanja dobijenih na mernim mestima između kojih se ogibljenje nalazi.

Dijagram 2b prikazuje ostatak vertikalnih ubrzanja u vremenskom domenu od 15-30 sekunde.

m/s2

Dijagram 1a: Vertikalna ubrzanja u vremenskom domenu 0-15 s, 50 km / h

[

]

Dijagram 1b nastavak ostatak vertikalnih ubrzanja u vremenskom domenu od 15-30 sekunde.

m/s

Dijagram 2b: Vertikalna ubrzanja u vremenskom domenu 15-30 s, 60 km / h

[

Rezultat merenja vertikalnog ubrzanja drezine na mernom mestu kućišta ležaja osovinskog sklopa pri brzini 60[km / h] ukazuju na ekstremne vrednosti vertikalnog ubrzanja -29.52 i 29.73 m / s 2 . Izmerene maksimalne vrednosti vertikalnih ubrzanja na kućištu osovinskog sklopa kreću se u opsegu od 10 do 30 m/s2. Ovako visoke vrednosti vertikalnih ubrzanja su očekivane s obzirom da se radi o neogibljenom delu mase i da su izmerena ubrzanja posledica direktnog kontakta točak šina.

[

Dijagram 1b: Vertikalna ubrzanja u vremenskom domenu 15-30s, 50 km / h

[

]

Rezultat merenja vertikalnog ubrzanja drezine na mernom mestu kućišta ležaja osovinskog sklopa pri brzini 50[km / h] ukazuju na ekstremne vrednosti vertikalnog ubrzanja -28.66 i 26.88 m / s 2 . Ove vrednosti su izuzetno visoke, ali nisu merodavne za ocenu mirnoće hoda jer su izmerene na neogibljenom delu vozila.

[

]

Rezultati merenja vertikalnih ubrzanja na podu sanduka Vertikalna ubrzanja merena su na podu drezine u upravljačnici, dobijeni podaci su prikazani u vremenskom domenu od 32 s.

]

m/s2

Dijagram 2a: Vertikalna ubrzanja u vremenskom domenu 0-15 s, 60 km / h

[

]

Dijagram 3a: Vertikalna ubrzanja u vremenskom domenu 0-15 s, 50 km / h

[

]

Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

Dijagram 3b prikazuje ostatak vertikalnih ubrzanja u vremenskom domenu od 15-30 sekunde.

m/s2

Dijagram 4b: Vertikalna ubrzanja u vremenskom domenu 15-30 s, 60 km / h

[

Dijagram 3b: Vertikalna ubrzanja u vremenskom domenu 15-30 s, 50 km / h

[

]

Rezultat merenja vertikalnog ubrzanja drezine na mernom mestu poda sanduka drezine pri brzini 50[km / h] ukazuju na ekstremne vrednosti vertikalnog ubrzanja -4.82 i 2 ove vrednosti premašuju 5.27 m / s ,

[

]

[

]

ograničenje prema UIC 518 od 4 m / s 2 , mada se to poređenje samo uslovno može realizovati zbog složene procedure izbora mernih deonica. Na dijagramu 4a nalazi se spektar vertikalnih ubrzanja u vremenskom opsegu od 0-15s.

m/s2

]

Rezultat merenja vertikalnog ubrzanja drezine na mernom mestu poda sanduka drezine pri brzini 60[km / h] ukazuju na ekstremne vrednosti vertikalnog ubrzanja –5.84 i 6.57 m / s 2 , ove vrednosti premašuju granične

[

]

[

]

vrednosti prema UIC 518 od 4 m / s 2 . Pri tom ponovo treba uzeti u obzir činjenicu da poređenje dobijenih rezultata sa graničnim vrednostima iz objave UIC 518 podrazumeva znatno obimnija ispitivanja sa znatno složenijim procesom filtriranja i statističke obrade signala. Međuti, bez obzira na prethodno, rezultati merenja vertikalnih ubrzanja na podu sanduka, u upravljačnici drezine, ukazuju da se na tom mestu javljaju visoke vrednosti maksimalnih amplituda ubrzanja. S obzirom da je vremenski opseg merenja vertikalnih ubrzanja 32 sekunde pri brzini kretanja drezine od 60 km/h zaključuje se da je deonica na kojoj je vršeno merenje dužine približno 530 m.

Dijagram 4a: Vertikalna ubrzanja u vremenskom domenu 0-15s, 60 km / h

[

]

Dijagram 4b prikazuje ostatak vertikalnih ubrzanja u vremenskom domenu od 15-30 sekunde.

Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

Eksperimentalni podaci ukazuju da srednja vrednost amplitude iznosi približno 2 m/s2 pri brzini kretanja drezine od 50 km/h, ali javljaju se maksimalne vrednosti amplituda (tri puta) koje prevazilaze graničnu vrednost od 4m/s2. Kretanje brzinom od 60 km/h izaziva da srednja vrednost amplitude ubrzanja bude približno 3 m/s2, ali se javljaju maksimalne amplitude (14 puta) koje značajno nadmašuju dozvoljenu vrednost vertikalnog ubrzanja. Na osnovu eksperimentalno dobijenih podataka može se izvesti preliminarni zaključak da se drezina, deonicom pruge na kojoj je vršeno merenje, ne sme kretati brzinom većom od 50 km/h, jer se javljaju vertikalna ubrzanja koja najverovatnije mogu da ugroze bezbednost kretanja vozila, ali se za izvođenje konačnog zaključka moraju sprovesti ispitivanja striktno u skladu sa procedurama iz objave UIC 518. 71

LITERATURA /1/

Kortuem W., Sharp, R.S., A report on the State-of-Affairs on ‘Application of Multibody Computer Codes to Vehicle System Dynamics’, Vehicle System Dynamics 1997

/2/

Sharp R.S., and Kortuem, W., “Report on the Herbertov Workshop on Multibody systems Applications to Problems in Vehicle System Dynamics,” Vehicle System Dynamics, 1997

/3/

Kortuem W., Sharp, R.S. ‘The IAVSD Review of Multibody Computer Codes for Vehicle System Dynamics’, Proc. Third ASME Symposium on Transportation Systems.SME Winter Annual Meeting, Anaheim, CA, November 9-13, 1992

/4/

Gimenez, J.G. Martin, L.M. Pascal, J.P. and Maupu J.L., “IAVSD Railway Benchmark No.2 Sidive and Voco Code Solutions”, The Dynamics of Vehicles on Roads and Tracks (G. Sauvage ed.), Proc. 12th IAVSD - Symposium, Swets and Zeitlinger, Lisse, 1992, pp 551-565

/5/

Kortuem W., Sharp, R.S. (editors), Multibody Computer Codes in Vehicle System Dynamics, Supplement to Vehicle System Dynamics, Vol. 22, Swets & Zeitlinger, Lisse, 1993

/6/

Bannasch, M.; Maly, H.; Klose, C.; Saglitz, M.: Intelligent and Flexible Inspection of Trains for High-Speed Services, RTR 2-3, 2002.

/7/

Tanel Telliskivi, Ulf Olofsson, Ulf Sellgren and Patrik Kruse Machine Elements, A TOOL AND A METHOD FOR FE ANALYSIS OF WHEEL AND RAIL INTERACTION Department of Machine Design Royal Institute of Technology (KTH), Stockholm, Sweden 1999

/8/

Mr Miloš Milovančevič „Istraživanje dinamičkog ponašanja železničkog vozila sa aspekta stanja radne ispravnosti“ magistarski rad, Mašinski fakultet u Nišu, jun 2006.

RAIL VEHICLE DIAGNOSTICS In an attempt to secure regular work of railcar it is necessary to obtain list of maintenance measures. By identifying and by analysing vibrations on shaft assembly as well as on the flour of rail car, it is possible to obtain conclusion about other assemblies of rail cars. Purpose of this method is to determent dynamic behaviour and running behaviour. Frequent analyses are main roll in early failure determining .Frequent analyses is used to dissolve vibrations on separated frequents components. Key words: rail vehicle, vehicle dynamics, diagnostics

Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

PRIKAZI SKUPOVA

Institut za istraživanja i projektovanja u privredi Mašinski fakultet Univerziteta u Beogradu i Akademija inženjerskih nauka Srbije i Crne Gore organizovali su

Simpozijum ISTRAŽIVANJA I PROJEKTOVANJA U PRIVREDI U Nišu je od 14. do 16. decembra 2006. godine održan III. Simpozijum „Istraživanje i projektovanje za privredu“, koji već tradicionalno organizuje Institut za istraživanje i projektovanje u privredi iz Beograda, u saradnji sa Mašinskim fakultetom iz Beograda i Akademijom inženjerskih nauka Srbije. Generalni pokrovitelj Simpozijuma je bio JKP MEDIANA iz Niša. Programsko vođenje Simpozijuma povereno je Uređivačkom odboru časopisa IIPP, koji Institut za istraživanje i projektovanje u privredi izdaje več četiri godine. Do sada je objavljeno 14 brojeva časopisa IIPP blizu 100 vrednih stručnih priloga i naučnih radova. Program Simpozijuma obuhvata najšira područja tehnike, menadžmenta, ekonomije i svih oblasti od interesa za razvoj privrede i društva, a usmerava se ka povećanju interesa svih stručnih ljudi iz privrede, a i šire tehničke javnosti, za saradnju i okupljanje oko časopisa IIPP.

Na Simpozijumu u Nišu, pred oko stotinak slušalaca saopšteno je petnaestak radova, među kojima i dva rada od gostiju iz inostranstva. Najinteresantniji od ovih radova biće objavljeni u narednim brojevima časopisa IIPP (jedan je objavljen u ovom broju).

Učesnici Simpozijuma su imali priliku da se detaljno upoznaju sa delatnošću i organizacijom JKP MEDIANA, koje po svim pokazateljima predstavlja jednu od najboljih komunalnih organizacija u Srbiji. Učesnici Simpozijuma su bili gosti kompanije RESOR iz Gadžinog Hana, koja se bavi proizvodnjom i održavanjem vozila i druge opreme za komunalne službe u gradovima. Ova kompanija u poslednjih nekoliko godina ostvaruje dobre rezultate i osnovano planira dalji razvoj.

Detaljnije na sajtu: iipp.co.yu Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

PRIKAZI SKUPOVA 37. KONGRES O GREJANJU, HLAĐENJU I KLIMATIZACIJI( KGH) Okupivši preko 600 učesnika iz zemlje i inostranstva, sa izložbom na oko 150 štandova, 37. Kongres KGH održan u Sava centru od 6 do 8. decembra 2006. godine po mnogo čemu je nadmašio mnoge prethodne skupove u organizaciji Društva za KGH Srbije. Na Kongresu je saopšteno 47 radova iz zemlje i inostranstva (SAD, Velika Britanija, Grčka, Kina, Slovenija, Singapur, Mađarska, Francuska, Makedonija, Nemačka, Bosna i Hercegovina, Rumunija, Turska, Austrija i Italija). Radovi su bili iz tematskih oblasti KGH: • • • • • • • • •

Energetske efikasnosti; Proizvodnje toplotne energije i kogeneracije; Hlađenja; Vazdušnih i grejnih sistema; Sistema daljinskog grejanja; Sunčeve energije; Održivih zgrada; Primena simulacija u testiranju unutrašnjih parametara; Laboratorijska merenja.

Izložba opreme i uređaja koja prati Kongres KGH nastavlja da obara rekorde i postaje sve interesantnija i za naše i za strane firme o čemu govore podaci o stalno rastućem broju izlagača. Za sve dodatne informacije o Kongresu potrebno je javiti se Društvu KGH za Srbiju, Kneza Miloša 7/II, tel.3230041, e mail : smeits@EUnet.yu, www.smeits.org.yu.

Simpozijum MREŽE ZA MOBILNOST 2006 (NETWORKS FOR MOBILITY 2006) U Štutgartu se od 4. do 6. oktobra 2006. godine po treći put održao međunarodni simpozijum pod nazivom Mreže za mobilnost (Networks for mobility) u organizaciji Centra za transportna istraživanja Univerziteta u Štutgartu „Fovus“ (www.uni-stuttgart.de/fovus). Ovo svojevrsno bijenale koje je započelo još 2002. godine preraslo je granice Evrope i danas okuplja najveća imena iz celog sveta iz oblasti saobraćaja i transporta. Na simpozijumu su u okviru 3 plenarne sednice i 9 paralelnih zasedanja (u 3 grupe) pored autora iz gotovo svih evropskih zemalja bili prisutni i autori iz SAD, Izraela, Bangladeša, Indije, Singapura, Brazila, Kolumbije, Alžira, Ugande itd. Simpozijum u osnovi pokriva kako tehničke, tako i socijalne i ekonomske aspekte saobraćaja, kroz sledeće tematske celine: Planiranje saobraćajno-transportnih sistema, Upravljanje saobraćajem i telematika i Saobraćaj i okruženje. Iz naše zemlje su na ovogodišnjem simpozijumu učestvovala četiri autora sa dva rada i to u okviru poster sekcije autora sa Saobraćajnog fakulteta Univerziteta u Beogradu. Prvi rad je bio Unapređenje informacionog sistema za upravljanje javnim prevozom putnika zasnovano na opredeljenju korisnika (Upgrading of the information szstem for public transport management based on the user’s preference), a autori ovog rada su mr V. Momčilović, dr V. Papić i drugi. Drugi rad, čiji prevod naslova glasi Razvoj procedure za primenu metode ABC (troškova zasnovanih na aktivnostima) u okviru voznog parka komunalnog preduzeća (Procedure developement for the activity based costing method implementation within the public utility fleet) delo je autora mr Aleksandra Manojlovića, mr Snežane Kaplanović i drugih.

Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

NAJAVE SKUPOVA

SEMINAR „FORMIRANJE ŠIFARSKOG SISTEMA U PRIVREDNIM ORGANIZACIJAMA“ 28 – 30. mart 2007. godine, hotel Grand, Kopaonik U periodu od 28 – 30. marta 2007. godine na Kopaoniku, u organizaciji Instituta za istraživanja i projektovanja u privredi (iipp), održaće se seminar pod nazivom „Formiranje šifarskog sistema u privrednim organizacijama“. Seminar je namenjen polaznicima iz organizacija u kojima se planira izmena šifarskog sistema ili formiranje novog. Posebno se obrađuje problematika šifriranja po principu formiranja BAR CODE-a. Teme seminara su: • • • • • • • • •

šta predstavljaju šifre u privrednim organizacijama; šta se sve može i treba šifrirati i na koj način (osnovna sredstva, delovi, oprema, dokumenti i dr.); osobine šifarskih sistema klasifikacioni nasuprot identifikacionog sistema šifriranja modeli, kodna imena, nomenklatura, šifrarnik BAR CODE šifriranje šifriranje zaposlenih, prostorija, magacina, magacinskog prostora, dokumenta i dr. BAR CODE čitači i softverska rešenja (vođenje zaliha, popis i dr.) kontrola grešaka pri unosu šifara

Kandidati koji uspešno završe seminar dobijaju Sertifikat o pohađanju kursa. Rukovodioc je mr Dejan Curović Informacije i prijave na telefone: (011) 3302 456, 208 4529, 208 8041, 208 8042

SEMINAR „UPRAVLJANJE PROJEKTIMA“ 28 – 30. mart 2007. godine, hotel Grand, Kopaonik Ovaj seminar održaće se, takođe, na Kopaoniku u periodu od 28-30. marta ove godine. Teme seminara su: • metode i načini upravljanja projektima; • procesni i projektni menadžment; • implementacija metodologija upravljanja projektima; • upravljanje složenim projektima; • softversko rešenje – MS Project; • primeri... Seminar je baziran na konkretnim primerima iz održavanja tehničkih sistema i daje odgovore na sledeća pitanja: • Koje aktivnosti se u kom trenutku moraju izvršiti da bi projekat bio uspešno izveden? • Kakva je dinamika realizacije projekta – šta se kad radi? • Ko će izvršiti aktivnosti i za koje vreme? • Sa kolikim kapacitetima resursa raspolažemo? • Kako najbolje planirati angažovanje materijala, ljudi, mašina i opreme? • Kako uštedeti novac i vreme pravilnom raspodelom resursa? • Kako premostiti preopterećenja u nekim fazama projekta? • Kada završiti aktivnosti? • Cena projekta i može li da bude manja? • Koja varijanta plana je optimalna? • Kako pratiti realizaciju projekta? Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

NAJAVE SKUPOVA • • • •

Šta raditi ako dođe do kašnjenja? Ko je odgovoran za neizvršenja ili kašnjenja sa izvršenjem? Kako kreirati izveštaje i kako iz njih dobijati prave informacije u pravom trenutku? Kako uspešno voditi nekoliko projekata istovremeno?

Kurs je namenjen menadžerima, inženjerima i projekt menadžerima, odnosno svima koji su u svom radu uključeni u neke od procesa planiranja, vodjenja ili realizacije projekta. Cilj je ostvariti ambijent upravljanja projektima koji će svima omogućiti jednostavnije i pouzdanije donošenje odluka koje se zasniva na analitičkim metodama i precizno određenim realnim stanjima u projektima. Kandidati koji uspešno završe seminar dobijaju Sertifikat o pohađanju kursa. Rukovodioc kursa je prof. dr Branko Vasić. Informacije i prijave na telefone: (011) 3302 456, 208 4529, 208 8041, 208 8042

XXI Međunarodni naučno-stručni skup „NAUKA I MOTORNA VOZILA“

U Beogradu se od 23. do 25. aprila ove godine održava tradicionalni, XXI. Međunarodni naučnostručni skup „Nauka i motorna vozila“. Skup će raditi u više sekcija (Aktivna, Pasivna i Opšta bezbednost, Motori, Sistemi prenosa snage, Noseće strukture, Elektronika i elektrika, Automobilska logistika, Simulacione tehnike, Ekologija, emisije, energija i zaštita okoline), a biće organizovana i posebna sesija posvećena relativno novoj tehničkoj disciplini Forenzičko inženjerstvo kao i posebna mini-konferenciija posvećena problemima kočenja motornih vozila. Rad skupa je na engleskom jeziku, a za učesnike koji svoje radove saopštavaju na srpskom jeziku organizovana je posebna sesija. Na skupu će biti saopšteno oko 90 radova, od toga su 23 od autora iz Srbije na srpskom jeziku. Na engleskom jeziku će biti saopšteno 66 radova, koje su (uz nekoliko domaćih autora) pripremili autori iz 18 zemalja: Velike Britanije, Nemačke, Italije, Mađarske, Holandije, Švedske, Slovačke, Kine, Slovenije, Grčke, Republike Češke, Bugarske, Austrije, Rumunije, Poljske, Australije, Belorusije i Crne Gore. Informacije o Skupu mogu da se dobiju na adresi http://www.jumv.org.yu ili direktno od organizatora JUMV co/Mašinski fakultet Beograd, Kraljice Marije 16.

EAEC 2007 – 11. Evropski kongres automobilskih inženjera U Budimpešti će se od 30. maja do 1. juna ove godine, u organizaciji EAEC-a i pod sloganom „Automobili za budućnost“ održati 11. Evropski kongres automobilskih inženjera. Osnovne teme Kongresa su: Tehnologije sistema prenosa snage, Konstruisanje i proizvodnja vozila, Teretna vozila i autobusi, Nove inženjerske tehnologije i alati, Zakonodavstvo i propisi. Uz Kongres će biti organizovana i odgovarajuća izložba, kao i tehničke posete. Sve potrebne informacije o Kongresu na adresi: http: //www.gte.mtesz.hu

Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

NAJAVE SKUPOVA

Mašinski fakultet Univerziteta u Beogradu Katedra za proizvodno mašinstvo Centar za nove tehnologije -CENT XXXIII JUPITER KONFERENCIJA 15 -17. maja 2007. godine MOGUĆNOSTI INTEGRACIJE INDUSTRIJE REPUBLIKE SRBIJE U EVROPSKE OKVIRE JUPITER sistem, najveća i najznačajnija asocijacija univerziteta, instituta i industrije u oblasti proizvodnog mašinstva, po 33. put poziva istraživače i naučne radnike da na JUPITER konferenciji razmene iskustva i prikažu najnovije rezultate svojih istraživanja. JUPITER konferencija je prilika da se analiziraju svetski tokovi i da se, u skladu sa realnim stanjem privrede, definišu osnovni prioriteti i pravci istraživanja i razvoja domaće industrije. Savremene računarske i informacione tehnologije omogućuju automatizaciju različitih segmenata proizvodnje, a razvoj komunikacionih tehnologija nameće nove koncepte u oblasti projektovanja i proizvodnje (distribuirano projektovanje, konkurentno inženjerstvo, mrežna proizvodnja, virtuelne fabrike i sl.). Programski i naučni odbor će imenovati recenzente sa zadatkom da izvrše pregled i izbor radova za objavljivanje na najvišem naučno stručnom nivou. Program konferencije obuhvata najznačajnije teme istraživanja i razvoja proizvodnog mašinstva, sa posebnim osvrtom na primenu tih rezultata u domaćoj industriji. Predsednik Organizacionog odbora Prof. dr Ljubodrag Tanović

AIR POLLUTION 2007 XV International Conference on Modelling, Monitoring and Management of Air Pollution 23 - 25 April, 2007 Algarve, Portugal Organised by: Wessex Institute of Technology, UK This is the XV Annual International Conference on the Modelling, Monitoring and Management of Air Pollution. Pollution is widespread throughout the world and elimination of the risks to human health is of the utmost importance. This series of meetings is aimed at the development of computational and experimental techniques to achieve a better understanding of air pollution problems and seek their solution. The goal of this conference is to bring together researchers who are active in the study of air contaminants and to exchange information through the presentation and discussion of papers dealing with the wide variety of topics. Case study papers are encouraged, particularly those discussing the evaluation of proposed techniques and strategies. Papers of a more theoretical nature, dealing with advanced mathematical and computational methods, will also be within the scope of the conference. This successful series first started in Mexico (1993) and continued in Barcelona (1994); Halkidiki (1995); Toulouse (1996); Bologna (1997); Genova (1998); San Francisco (1999); Cambridge, UK (2000); Ancona (2001); Segovia (2002); Catania (2003); Rhodes (2004); Cordoba (2005); and New Forest (2006). All these meetings have attracted outstanding contributions from leading researchers from all over the world. For further information please visite web site www.wessex.ac. Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

KNJIGE KOJE PREPORUČUJEMO

TEORIJA FAZI SKUPOVA PRIMENE U REŠAVANJU MENADŽMENT PROBLEMA Dr Danijela Tadić, dipl. inž. Dr Petar Stanojević, dipl. inž, Dr Marinko Aleksić, dipl. inž, Dr Vasilije Mišković, dipl. inž, Vladimir Bukvić, dipl. inž. U složenim organizacionim sistemima koji posluju u promenljivom okruženju egzistira veliki broj problema na svim nivoima menadžmenta čija rešenja prate različiti tipovi neizvesnosti i nepreciznosti. One se mogu opisati lingvističkim iskazima i modelirati neizvesnim brojevima. U klasičnom pristupu, modeliranje neizvesnosti je zasnovano na primeni teorije verovatnoće, tako da se iste modeliraju slučajnim veličinama koje imaju različite raspodele verovatnoće. Tretiranje neizvesnosti na ovaj način ima izvesna ograničenja koja mogu da se izraze kroz sledeće činjenice: (1) izračunavanje verovatnoće svake slučajne veličine zahteva veliki broj podataka iz evidencije i (2) kombinacija različitih neizvesnosti dovodi do složene raspodele verovatnoće koja zahteva složene matematičke izraze, odnosno povećava složenost i obim računanja. Razvoj novih oblasti matematike omogućio je da se neizvesnosti i nepreciznosti opisuju na realniji način čime se postižu robusnija i jeftinija rešenja. Drugim rečima, metode mekog računarstva predstavljaju alternativan pristup klasičnom pristupu tretiranja neizvesnosti. Jedna od metoda mekog računarstva koja predstavlja predmet proučavanja u udžbeniku "TEORIJA FAZI SKUPOVA PRIMENA U REŠAVANJU MENADŽMENT PROBLEMA" je teorija fazi skupova i fazi logike. U ovom udžbeniku koncizno je dat pregled pojmova: fazi skup, fazi relacija, fazi broj, operacije nad fazi skupovima, fazi aritmetika, poređenje fazi brojeva, fazi logika i aproksimativno rezonovanje. Svaki pojam je ilustrovan jednostavnim primerima sa numeričkim podacima što po mišljenju autora čitaocima daje veću mogućnost razumevanja pojmova fazi skupova i fazi logike. Takođe, prikazan je i veliki broj upravljačkih problema koji egzistiraju u realnim organizacionim sistemima kao što su preduzeća i Vojska. Neki od prikazanih problema su: klasifikacija proizvoda pomoću ABC metode, izbor strategije snabdevanja, određivanje prioriteta tehničkih sredstava u operativnom planu održavanja, problem procene potrebnosti remonta brodskih motora i dr. U prikazanim primerima, neizvesnosti i nepreciznosti su modelirane pomoću teorije fazi skupova. Jedan broj prikazanih primera je obrađen u magistarskim tezama i doktorskim disertacijama autora. Mnogi rezultati su objavljeni u domaćim i stranim publikacijama. Udžbenik je namenjen studentima tehničkih fakulteta, Vojne akademije kao i studentima drugih fakulteta koji žele da prošire svoja znanja u oblasti primene metoda mekog računanja u opisivanju neizvesnosti koje postoje u upravljačkim problemima. Autori su mišljenja da će udžbenik da bude od velike pomoći poslediplomcima koji speciliziraju ovu oblast kao i stručnjacima iz prakse. Prof. dr Jovan Todorović Podaci o knizi: Izdavač: Mašinski fakultet u Kragujevcu Broj strana: 270 Datum izdanja: 2006. ISBN: 86-80581-98-4

Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

KNJIGE KOJE PREPORUČUJEMO ALATI I PRIBORI – Proračuni i konstrukcije alata za izradu delova od lima Milenko Jovičić, redovni profesor u penziji Mašinski fakultet u Beogradu Ljubodrag Tanović, redovni profesor Mašinski fakultet u Beogradu

Knjiga ''ALATI I PRIBORI – Proračuni i konstrukcije alata za izradu delova od lima'' pisana je za potrebe studenata Mašinskog fakulteta kao i stručnjaka u praksi koji se bave problematikom oblikovanja lima. Proces projektovanja alata obuhvata faze: izbor tipa konstrukcije alata, izvođenje potrebnih proračuna, konstrukcijska razrada sklopa alata sa specifikacijom sastavnih delova i izrada radioničke dokumentacije alata.

Stoga ova knjiga detaljno razrađuje sledeće četri celine: 1. Opšta analiza izrade delova od lima, koja sadrži poglavlja: analizu tehnologičnosti delova od lima, određivanje dimenzija pripremka i koeficijenta iskorišćenja materijala lima, određivanje broja i redosleda operacija oblikovanja i proračun deformacione sile i rada i sile prese. 2. Konstrukcijske karakteristike elemenata alata, sa poglavljima: osnovni elementi alata, konstrukcijske karakteristke i proračun (za oblikovanje odvajanjem, savijanjem, izvlačenjem), sa preporukama za izbor materijala za pojedine elemente alata; 3. Konstrukcije alata za izradu delova od lima, sa poglavljima o alatima za serijsku proizvodnju (prikazano i analizirano više primera konstrukcija alata: za probijanje i prosecanje sa osvrtom na konstrukcije ovih alata za kalibrisanje i fino prosecanje i probijanje; alata za savijanje, izvlačenje i reljefno oblikovanje) i posebnim poglavljem o konstrukcijama alata koji se koriste u uslovima pojedinačne i maloserijske proizvodnje delova od lima (univerzalni i grupni alati); i 4. Mehanizacija procesa izrade delova od lima, sa analizom konstrukcijskih i tehnoloških karakteristika uređaja (i agregata) za pomeranje pripremka i odvođenje gotovih delova i otpadaka iz alata. U posebnim Prilozima data su dva poglavlja, i to: tipizirana kućišta i standardi izvođenja elemenata alata; karakteristike materijala i dimenzije limova od različitih vrsta materijala saglasno važećim JUS standardima. Podaci o knizi: Izdavač: Mašinski fakultet Broj strana: 249 Datum izdanja: oktobar 2007. ISBN: 86-7083-577-0

Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

POSLOVNO TEHNIČKE INFORMACIJE UPUTSTVO AUTORIMA

GUIDE TO AUTHORS

Dostavljen rad može biti napisan na srpskom ili engleskom jeziku. Obim rukopisa ograničen je na deset strana A4 formata, uključujući slike, grafikone, tabele i dr. Na stranicama rukopisa sve margine treba da budu 2 cm, dok je za njegovo kucanje potrebno koristiti font Arial, veličine 11 (upotrebljavati Unicode font). Posle abstrakta, tekst prelomiti u dve kolone sa međusobnim rastojanjem od 0,5 cm. Molimo Vas da nam slike, sheme i grafikone koje koristite u okvirima rada, šaljete i odvojeno u nekom od standardnih formata za slike (jpg, gif, tif, wmf...), radi jednostavnije manipulacije tekstom i slikama. Potrebno je da rukopis sadrži rezime na srpskom i engleskom jeziku, ključne reči, literaturu i jasne podatke o autoru. Rezime ne bi trebalo da sadrži više od 150 reči. Radovi se dostavljaju Izdavaču u jednom štampanom i jednom elektronskom primerku (e-mail, disketa, CD) na adresu: Institut za istraživanja i projektovanja u privredi 11108 Beograd 12; p. fah 59 ili na sledeću e-mail adresu: nada.stanojevic@eunet.yu

Paper submitted for publication may be written in Serbian or English. The lenght of a manuscript is limited to ten A4 pages including pictures, charts and tables. The margins of pages shoud be 2 cm, and the paper should be written in Arial font, size 11 (using Unicode font). After the title and absract the rest of text should be organized in tho columns of 0,5 mm mutual distance. Pictures, schemes and charts that are used in the paper should be sent aside in one of the following standard formats (jpg, gif, tif, wmf...). It is necessary that the manuscript contains abstract in Serbian and English, keywords, literature and informations about the author. The papers should be sent to the Publisher in one printed and one electronic form (floppy, CD, e-mail) to the following address: Institut za istraživanja i projektovanja u privredi 11108 Beograd 12; p. fah 59 or to the following e-mail address: nada.stanojevic@eunet.yu

INDEKSIRANJE RADOVA Nakon samo tri godine izlaženja časopis “Istraživanja i projektovanja za privredu” se može pohvaliti činjenicom da će, počev od 2006. godine, radovi objavljeni u ovom časopisu biti indeksirani kroz ovu abstraktnu bazu. Na taj način će rad i zalaganja domaćih stručnjaka biti dostupni i širokoj svetskoj javnosti jer je Scopus najveća baza abstrakata i citata kada su u pitanju naučni radovi i kvalitetni internet izvori koji, pre svega, daju rezultate istraživanja u raznim oblastima. Ova baza pruža odlične informacije neophodne za dalji rad i usavršavanje naučnika pošto, između ostalog, obezbeđuje i pruža široke mogućnosti za pretraživanje literature. Scopus se svakodnevno ažurira i nudi • Preko 15000 naslova objavljenih od strane više od 4000 različitih izdavača, • Preko 12850 naučnih časopisa uključujući i 535 magazina sa otvorenim pristupom, • Preko 27 miliona abstrakata, • Preko 245 miliona referenci, • Rezultati sa više od 250 miliona naučnih internet strana, • Podatke o 12 miliona patenata iz 4 svetska patentna zavoda, • Veliki broj linkova da potpuno dostupnih članaka i drugih bibliotečkih izvora.

Više informacija: www.scopus.com 80

Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007

POSLOVNO-TEHNIČKE INFORMACIJE

Uvažavajući stručne i poslovne rezultate Vaše Kompanije, nudimo Vam mogućnost da iste prezentirate u našem časopisu. Mišljenja smo da je to izvanredna mogućnost da se Vaša saznanja i dostignuća prezentuju velikom i stručnom krugu ljudi, kao i onima na koje ste poslovno upućeni

POZIVAMO VAS:

Istraživanja i projektovanja za privredu 15 /2007

•

da se pretplatite na naš časopis,

•

da u časopisu “Istraživanja i projektovanja za privredu” objavljujete Vaše poslovne informacije.

CIP – Katalogizacija u publikaciji Народна библиотека Србије, Београд 33 ISTRAŽIVANJA i projektovanja za privredu / glavni urednik Jovan Todorović ; odgovorni urednik Predrag Uskoković.– God. 1, br. 1 (2003) -. – Beograd : Institut za istraživanja i projektovanja u privredi, 2003- (Beograd : Libra) . – 29 cm Tromesečno ISSN 1451 – 4117 = Istraživanja i projektovanja za privredu COBISS.SR-ID 108368396

Istraživanja i projektovanja za privredu 15/2007