Вести Автомобильно-дорожного института =Bulletin of the Automobile and Highway Institut. №1(18),2016 by Донецкий политехник (Донецкий национальный технический университет)

ВЕСТНИК

№ 1 (18), 2016

АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНОГО ИНСТИТУТА ДОНЕЦКОГО НАЦИОНАЛЬНОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА МЕЖ ДУНАРО ДНЫЙ НАУЧ НО -Т ЕХНИЧ ЕСК ИЙ Ж УРНАЛ

Учредитель и издатель: Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет» Главный редактор Чальцев М.Н. (д-р техн. наук, проф.) Зам. главного редактора Высоцкий С.П. (д-р техн. наук, проф.) Мищенко Н.И. (д-р техн. наук, проф.) Ответственный секретарь Толок А.В. (канд. техн. наук, доц.) Редакционный совет Базаянц Г.В. (д-р техн. наук, проф.) Братчун В.И. ( д-р техн. наук, проф.) Вовк Л.П. (д-р техн. наук, проф.) Мельникова Е.П. (д-р техн. наук, проф.) Полуянов В.П. (д-р экон. наук, проф.) Дудников А.Н. (канд. техн. наук, доц.) Заглада Р.Ю. (канд. экон. наук, доц.) Химченко А.В. (канд. техн. наук, доц.) Карпинец А.П. (канд. техн. наук, доц.) Курган Е.Г. (канд. экон. наук, доц.) Морозова Л.Н. (канд. техн. наук, доц.) Никульшин С.П. (канд. техн. наук, доц.) Селезнева Н.А. (канд. экон. наук, доц.) Скрыпник Т.В. (канд. техн. наук, доц.) Шилин И.В. (канд. техн. наук, доц.) Адрес: 284646, г. Горловка, ул. Кирова, 51 Телефоны: +38 (06242) 55-82-08, +38 (06224) 4-88-04, +38 (050) 755-26-95 Эл. почта: vestnik-adi@adidonntu.ru Интернет: www.vestnik.adidonntu.ru, www.adidonntu.ru Вестник Автомобильно-дорожного института Донецкого национального технического университета 2016, № 1(18) Издается с октября 2004 г. Периодичность издания 4 раза в год. Подписано к размещению на сайте и к печати в соответствии с решением ученого совета АДИ ГОУВПО «ДонНТУ». Протокол № 6 от 27 апреля 2016 г. Формат 70х90/16. Заказ №197. Тираж 100 экз. Печать: АДИ ГОУВПО «ДонНТУ», 2016 ISSN 1990-7796  Авторы статей, 2016  Автомобильно-дорожный институт Государственного общеобразовательного учреждения высшего профессионального образования «Донецкий национальный технический университет», 2016

СОДЕРЖАНИЕ ТРАНСПОРТ……………………………………………………………..…....3 М.Н. Чальцев МОДЕЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА В КАМЕРЕ ПИТАТЕЛЯ ПНЕВМОТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЫ……………………………………………………………………….……...…3

А.Н. Дудников, В.В. Нужный, Е.С. Смирнов МЕТОДИКА ОЦЕНКИ БЕЗОПАСНОСТИ ДВИЖЕНИЯ ГОРОДСКОГО ПАССАЖИРСКОГО МАРШРУТНОГО ТРАНСПОРТА В ЗОНАХ ОСТАНОВОК………………………………………………………………….…….…..12

С.А. Легкий, Т.Е. Василенко, А.В. Толок ОСНОВЫ ФОРМИРОВАНИЯ РАЗМЕРА ОПЛАТЫ ПЕРЕВОЗЧИКАМ ПАССАЖИРОВ ЗА ВЫПОЛНЕНИЕ ТРАНСПОРТНОЙ УСЛУГИ ПО КОЛИЧЕСТВУ ВЫПОЛНЕННЫХ РЕЙСОВ………………………………….…...27

М.Е. Королёв, Н.Н. Дудникова, Е.А. Королёв, О.Н. Куктенко ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МНОГОМЕРНЫХ СТАТИСТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ФАКТОРНОГО АНАЛИЗА В ИССЛЕДОВАНИИ АВТОМОБИЛЬНЫХ РЫНКОВ……………………………………………………………………………..…...37

Л.П. Вовк, Е.С. Кисель РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ ДЕФОРМАЦИИ ПО ПЛОЩАДИ ТЕРМОУПРУГОГО НЕОДНОРОДНОГО СЕЧЕНИЯ ДЕТАЛИ НА РЕЗОНАНСНЫХ ЧАСТОТАХ……………………………………………………......46

СТРОИТЕЛЬСТВО И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ДОРОГ…………….….....55 Т.В. Скрыпник, С.В. Приходько, В.Ю. Скрыпник ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ИННОВАЦИОННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В ДОРОЖНОЙ ОТРАСЛИ ДОНЕЦКОЙ НАРОДНОЙ РЕСПУБЛИКИ……..….55

ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ………………………….….….....67 М.В. Коновальчик ОЦЕНКА БИОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ВОДЫ РАЗНОГО КАЧЕСТВА НА ПРИМЕРЕ ИЗМЕНЕНИЯ СКОРОСТИ РОСТА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР……………………………….……..…..67

С.П. Высоцкий, М.В. Коновальчик СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТЕХНОЛОГИЙ ОБЕССОЛИВАНИЯ ВОДЫ……………………………….….…..77

С.П. Высоцкий, С.Е. Гулько, В.В. Лихачева РИСКИ ЗАТОПЛЕНИЯ ШАХТ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ШАХТНЫХ ВОД…...88

С.П. Высоцкий, Т.И. Степаненко ПРОБЛЕМЫ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ СОЕДИНЕНИЯМИ АЛЮМИНИЯ, ЖЕЛЕЗА И МЕДИ……………………………………………….…..96

ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ………………………………….…….105 Н.В. Гуменюк СИСТЕМА МОНИТОРИНГА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДОСТОЙНОГО ТРУДА НА АВТОТРАНСПОРТНЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ………………………………….105

– Журнал индексируется и реферируется в базах данных: Google Академия (http://scholar.google.com.ua), Science Index (РИНЦ) (http:/elibrary.ru). – Журнал содержит научные труды ведущих ученых, докторантов и аспирантов АДИ ГОУВПО «ДонНТУ», а также других высших учебных заведений, научно-исследовательских организаций и предприятий. – Тематика журнала – теоретические и прикладные проблемы автомобильного транспорта, транспорта промышле нных ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института предприятий, строительства и эксплуатации дорог, охраны окружающей среды, экономики и управления. ТРАНСПОРТ……………………………………………………………..…...2

Донецкого национального технического университета. 2016. № 1(18) М.Н. Чальцев

МОДЕЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА В КАМЕРЕ ПИТАТЕЛЯ ПНЕВМОТРАНСПОРТНОЙ

Bulletin

№ 1 (18), 2016

OF AUTOMOBILE-HIGHWAY INSTITUTE OF DONETSK NATIONAL TECHNICAL UNIVERSITY INT E RN ATI ON AL SCI E NTI FI C AN D T EC HNI C AL J OU RN AL

Founder and publisher: Automobile-Highway Institute of Donetsk National Technical University Editor-in-Chief Chaltsev M.N. (Dr. of Tech.Sc., Prof.)

TABLE OF CONTENTS

Deputy Editor-in-Chief Vysotskiy S.P. (Dr. of Tech.Sc., Prof.) Mishchenko N.I. (Dr. of Tech.Sc., Prof.)

TRANSPORT………………………………………………….…………3

Executive Secretary Tolok А.V. (Cand.of Tech.Sc., Assoc. Prof.)

BULK CARGO STRESSED STATE MODELLING IN THE FEEDER CHAMBER OF THE PNEUMATIC TRANSPORT SYSTEM………………..3

Editorial Board Bazayants G.V. (Dr. of Tech.Sc., Prof.) Bratchun V.I. (Dr. of Tech.Sc., Prof.) Vovk L.P. (Dr. of Tech.Sc., Prof.) Melnikovа Е.P. (Dr. of Tech.Sc., Prof.) Poluyanov V.P. (Dr. of Econ.Sc., Prof.) Dudnikov А.N. (Cand.of Tech.Sc., Assoc. Prof.) Zaglada R.Yu. (Cand.of Econ.Sc., Assoc. Prof.) Khimchenko A.V. (Cand.of Tech.Sc.,Assoc. Prof.) Karpinets А.P. (Cand.of Tech.Sc., Assoc. Prof.) Kurgan E.G. (Cand.of Econ.Sc., Assoc. Prof.) Morozova L.N. (Cand.of Tech.Sc., Assoc. Prof.) Nikulshin S.P. (Cand.of Tech.Sc., Assoc. Prof.) Selezneva N.A. (Cand.of Econ.Sc., Assoc. Prof.) Skrypnik T.V. (Cand.of Tech.Sc., Assoc. Prof.) Shilin I.V. (Cand.of Tech.Sc., Assoc. Prof.)

А.N. Dudnikov, V.V. Nuzhny, Е.S. Smirnov

Adress: Kirov St., 51, Gorlovka, 284646 Tel: +380 (6242) 55-82-08, +38 (06224) 4-88-04, +380 (50) 755-26-95 E-mail: vestnik-adi@adidonntu.ru Website: www.vestnik.adidonntu.ru, www.adidonntu.ru

HIGHWAY CONSTRUCTION AND MAINTENANCE…………..55

Bulletin of Automobile-Highway Institute of Donetsk National Technical University 2016, № 1(18) Published since Oktober 2004 Frequency: four times per year Signed to print according to the decision of the Academic Council of Automobile-Highway Institute of DonNTU. Protocol № 6 from 27 April 2016.

М.N. Chaltsev

SAFETY EVALUATION TECHNIQUE OF THE URBAN PASSENGER ROUTE TRANSPORT IN STOP ZONES……………………………………..12

S.А. Legkiy Т.Е. Vasilenko, А.V. Tolok GROUNDS OF PAYMENT AMOUNT FORMATION TO PASSENGER CARRIERS FOR RENDERING OF TRANSPORT SERVICES ACCORDING TO THE NUMBER OF PERFORMED RUNS……………..27

М.Е. Korolev, N.N. Dudnikova, Е.А. Korolev, О.N. Kuktenko MULTIDIMENSIONAL STATISTICAL METHODS OF THE FACTOR ANALYSIS IN THE CAR MARKET RESEARCH………………………….…37

L.P. Vovk, Е.S. Kisel DEFORMATION ENERGY DISTRIBUTION ON THE AREA OF THE THERMOELASTIC INHOMOGENEOUS PART SECTON AT RESONANCE FREQUENCIES……………………………………….………..46

Т.V. Skrypnik, S.V. Prikhodko, V.Yu. Skrypnik DEVEOPMENT PROSPECTS OF INNOVATIVE ACTIVITY IN THE HIGHWAY SECTOR OF DONETSK PEOPLE’S REPUBLIK….………….61

ENVIRONMENTAL PROTECTION…………………………….….67 M.V. Konovalchik BIOLOGICAL PROPERTIES ESTIMATION OF WATER DIFFERENT IN QUALITY ON THE EXAMPLE OF THE AGRICULTURAL CROP GROWTH RATE CHANGE…………………………………..….…………….……....67

S.P. Vysotskiy, М.V. Konovalchik IMPROVEMENT OF ECOLOGICAL INDICATORS OF WATER TREATMENT TECHNOLOGIES………………………………..…..............77

S.P. Vysotskiy, S.Е. Gulko, V.V. Likhacheva RISKS OF MINES FLOODING AND MINE WATER UTILIZATION……..88

Format 70х90/16. Order №197. Circulation 100 copies. Printed: Automobile-Highway Institute of DonNTU 2016

S.P. Vysotskiy, T.I. Stepanenko

ISSN 1990-7796

ECONOMICS AND MANAGEMENT……………………….….….105

 Authors, 2016  Automobile-Highway Institute of State Higher Education Establishment «Donetsk National Technical University», 2016

DRINKING WATER POLLUTION BY ALUMINUM, IRON AND COPPER COMPOUNDS………………………………………….….………….96

N.V. Gumenyuk MONITORING SYSTEM OF DECENT WORK ENSURING AT MOTOR TRASNPORT ENTERPRISES…………………………...............105

- Journal is indexed by: Google Academy (http://scholar.google.com.ua), Science Index (RISC) (http:/elibrary.ru). - Journal contains original research articles of top scientists, doctoral candidates and graduate students of AutomobileHighway Institute of DonNTU, other higher educational establishments, research organizations and enterprises. - Journal subject matter is theoretical and applied problems of automobile transport, transport of industrial enterprises, highway construction and maintenance, environmental protection and economics and management.

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

ТРАНСПОРТ УДК 621.867+519.85 М.Н. Чальцев, д-р техн. наук, профессор Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Горловка МОДЕЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА В КАМЕРЕ ПИТАТЕЛЯ ПНЕВМОТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЫ Создана математическая модель напряженного состояния сыпучего материала в камере питателя пневмотранспортной системы, которая позволяет рассчитать уровень избыточного давления для его контроля с целью минимизации расхода сжатого воздуха на бесперебойную выгрузку сыпучего материала из камеры питателя. Ключевые слова: пневматический транспорт, сыпучий материал, напряженное состояние сыпучего материала, математическая модель

Постановка проблемы Пневмотранспортные системы (ПТС) широко применяются во многих отраслях народного хозяйства, связанных с производством, переработкой, хранением и транспортировкой сыпучих материалов. Они просты по устройству, компактны, обеспечивают перемещение сыпучих грузов по любой траектории, защиту грузов от атмосферных воздействий, а окружающую среду – от запыления. Однако наряду с бесспорными достоинствами пневмотранспорт обладает существенным недостатком – повышенным расходом энергии на транспортирование. Поэтому моделирование технологических процессов питателей промышленных ПТС с целью их оптимизации является актуальной научно-технической задачей. Данная статья посвящена вопросу моделирования напряженного состояния сыпучего материала в камере питателя пневмотранспортной системы. Анализ предшествующих достижений и публикаций В последние годы в промышленных целях используются пневмотранспортные системы повышенной производительности и дальности подачи материала [1]. Удельный расход энергии при пневмотранспортировании сыпучих материалов составляет 3÷5 кВтч /Ткм, что в 3÷6 раз превышает энергетические затраты на механическое транспортирование [2, 3]. Эти энергозатраты примерно поровну распределяются на два основных узла ПТС – питатель и транспортный трубопровод. Для ПТС повышенной производительности и дальности подачи наиболее перспективным является использование малогабаритных камерных питателей (МКП) [4, 5], поскольку их конструкция не предполагает принципиальных ограничений на увеличение давления и концентрацию смеси в камере питателя. Однако в настоящее время теоретическая база рабочих процессов этих питателей недостаточно разработана. Цель работы Создание математической модели напряженного состояния сыпучего материала в камере питателя ПТС.

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

4 Основной материал исследования Для принудительной разгрузки питателя, как правило, используется сжатый воздух, подаваемый под крышку камеры питателя (рисунок 1).

Рисунок 1 – Схема сил и напряжений в камере цилиндроконической формы: 1 – камера цилиндрической формы; 2 – камера конической формы Камера 1 заполнена от среза выпускного отверстия Д до уровня А сыпучим материалом, на который действует усилие плунжера PА . Реакция расположенных ниже слоев материала – PR . Начало координат располагаем в плоскости А. Ось x направлена вниз по оси камеры. ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

5 Низкая фильтрующая способность мелкофракционных сыпучих материалов (размер частиц до 100 мкм) [7, 8] позволяет пренебречь фильтрацией воздуха через слой материала и действие сжатого воздуха на слой принять как действие механического плунжера. С целью минимизации расхода энергии сжатого воздуха необходимо знать давление в верхней части камеры, обеспечивающее выгрузку сыпучего материала в транспортный трубопровод при противодавлении со стороны последнего ( pТР ). Давление материала p Д на срезе выпускного отверстия должно быть больше pТР , по рекомендации [10], на 10–12 %, т. е.

p Д = k pТР , где k = 1,1–1,12 – коэффициент запаса. Рассмотрим закон распределения напряжений в камере цилиндрической формы высотой H Ц (расчетная схема исследования представлена на рисунке 1). Большинство методов расчета напряженного состояния сыпучего материала в емкости основывается на модификациях метода Янсена [11, 12, 13], в котором приняты два важных допущения. Первое заключается в том, что осевые напряжения не зависят от радиальной координаты и являются функцией только вертикальной координаты х. В соответствии со вторым, осевые напряжения являются главными и их отношения в любой точке сыпучего тела есть постоянная величина, называемая коэффициентом бокового давления , т. е.

 y =  x ,

(1)

где  y ,  x – напряжения вдоль осей х и y – главные напряжения, неизменные по диаметру бункера. Также на формирование напряженного состояния сыпучего материала в камере влияют его физико-механические свойства: – начальное сопротивление сдвигу τ0; – сцепление материала со стенкой c; – угол внутреннего трения  ; – угол внешнего трения  1. Массой материала пренебрегаем. Выделим двумя горизонтальными сечениями бв и аг элементарную полоску высотой dx на расстоянии x от сечения А. Для элементарного цилиндра абвг действительны следующие соотношения: – площадь поперечного сечения цилиндра

S Ц  R 2 , где R – радиус окружности цилиндра; – усилие плунжера

Px   x S Ц ; – нормальная реактивная сила со стороны нижележащих слоев

PR  Px  dPx ; – нормальная реактивная сила от стенки цилиндра

Рc  с  2R dx ; – касательная реактивная сила вдоль стенки цилиндра

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

Pc   c  c tg1   2Rdx . Значения напряжений, которые действуют вдоль оси х могут быть найдены из уравнения проекций сил на ось х:

x  R2  ( x  d  x )R2  (c   x  tg1 )  2Rdx  0 .

(2)

После простых преобразований формула (1) примет вид

d  x 2tg1 2c  dx  . dx R R

(3)

В терминах обозначений

1 

2tg1 2c ; CR  . R R

Общее решение уравнения (3) запишем в виде

2CR  1 x  e1x  C1 . Постоянную интегрирования C1 определяем из условий x  0 ,  x   A , откуда

C1  2CR  1 A , где  А – напряжение в контрольном сечении А. Окончательно искомая зависимость напряжения  x ( x ) при условии 0  x  H Ц для цилиндрической камеры имеет вид

 x   Ae1x 

2CR (1  e1x ) . 1

При высоте цилиндра x  H Ц

 x  Б   Аe

1H Ц



2CR H (1  e 1 Ц ) , 1

где  Б – напряжение в контрольном сечении Б. Рассмотрим закон распределения по вертикали статических сил и напряжений в сыпучем теле в камере конической формы высотой H K . Расчетная схема конической камеры представлена на рисунке 1. Двумя горизонтальными сечениями выделим в сыпучем теле конуса элементарную полоску дежз. Сверху на полоску действует плунжер с силой РxK , равномерно распределенной по поперечному сечению конуса с напряжением  Kx . Реакция нижележащих слоев материала – РR . Радиусы нижнего r и верхнего R сечений камеры связаны между собой отношением R  r  H K tg ;

для промежуточных значений

rx  r  ( H  x)tg ,

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

7 где  – угол между образующей конуса и его осью. Под действием силы РxK элементарный цилиндр икзд стремится опуститься вниз, ощущая при этом расклинивающее влияние треугольников кжз и деи, при этом по сечениям ди, кз, де и жз элементы находятся в граничном равновесии. На треугольник действуют следующие силы: – усилие плунжера

Pхк  П кх tg dx ,

(4)

где П – периметр полоски; – нормальная реакция со стороны стенки бункера

Рс  П с dxcos  ;

(5)

– реактивная касательная сила со стороны стенки бункера

Pc   c  c tg1  П

dx ; cos 

(6)

– нормальная реакция со стороны цилиндра

PЦ  Ц Пdx ,

(7)

где  Ц – нормальное реактивное напряжение со стороны цилиндра; – касательная реакция со стороны цилиндра

PЦ  П  0  Ц tg  dx .

(8)

Уравнения равновесия сил, которые действуют на выделенный элемент: Ц с с    x  Рx  Р  Р cos  Рsin  0 .  Ц с с y  Р  Р sin   Р cos   0     

(9)

Решив систему уравнений (9), относительно PЦ , получаем

PЦ 

1 Px cos  PЦ cos  Pc  .  sin

(10)

С учетом (4–8), а также значений параметров 1 и СR , выражение (10) перепишем в виде уравнения напряжений:

 x tg 0 c tg1 c      . tg  tg tg  tg cos2   tg  tg  cos2   tg  tg  Ц

(11)

Из выражения Янсена (1) следует зависимость

c   x cos  .

(12)

С учетом (11) и (12) имеем

sin   tg1  cos2   c  1  Ц   x ( ) 0 . 2  cos cos   tg  tg  Рассмотрим равновесие напряжений в элементарном цилиндре дикз. На цилиндр дикз действуют силы: ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

(13)

8 – усилие плунжера

Px  rx2  x ; – нормальная реактивная сила со стороны треугольника

PσTP  Ц  Пdx ; – касательная реактивная сила со стороны треугольника

PTP   0  Ц tg  Пdx ; – нормальная реакция со стороны нижележащих слоев материала PR  Px  dPx . Значения действующих напряжений определяются из системы уравнений проекций усилий на осях x и y: TP   x    Px  dPx   Px  P  0 ,  y  0   

откуда 2  0   Ц tg  d x ,  dx r  ( H  x )tg Ц 

 r  ( H  x )tg  d  x 2tgdx



0 . tg

(14)

Согласовав выражения (13) и (14), после некоторых преобразований получим дифференциальное уравнение напряжений в конусе:

d x dx ,  A x  B r  ( H  x )tg где

A

2tg  sin  tg1  ; cos  tg  tg 

   cos2   c  tg  B  2 0  0  . 2   tg  tg  cos  

В результате интегрирования имеем

x 

A С B   r  xtg  tg  , A A

где C – постоянная интегрирования. Определив C из условий: x  H К ,  x  Б , С 

A Б  В

А

 r  H К tg   tg

получаем формулу распределения вертикальных напряжений по оси конической части камеры: А

 r  ( H  x )tg  tg x     r  H К tg 

B В    Б    . A А 

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

(15)

9 Общее уравнение для вертикальных сил и напряжений в камере цилиндроконической формы получим из выражений (13) и (15) при соблюдении следующих условий: ;

A  x

x 0

Б   x

xH Ц

;

 Д  х

xН

;

H  HЦ  HK , где H – высота камеры питателя;  Д – напряжение в контрольном сечении Д. С учетом этих замечаний формула для расчета напряженного состояния сыпучего материала для камеры цилиндроконической формы принимает вид     В Д    1H Ц В 2СR 1H Ц А . А     (1  e ) e  A А 1   tg   r      r  H К tg  

(16)

Заключение Формула (16) позволяет рассчитать давление на входе в камеру, которое необходимо для обеспечения выгрузки сыпучего материала в транспортный трубопровод при противодавлении со стороны трубопровода pТР  p Д . Давление в начале транспортного трубопровода pТР и диаметр последнего определяются по методике гидравлического расчета трубопровода. Остальные геометрические параметры принимаются по конструктивным соображениям, исходя из условия максимального объема камеры. При этом необходимо учитывать рекомендации [5, 14], согласно которым высота камеры Н не должна превышать 1 м и рекомендации [15], в которых отмечено, что во избежание сводообразования в выпускной воронке и зависания мелкофракционного сыпучего материала на стенах конуса, угол наклона стенки должен принимать значение в пределах 30°≤  ≤45°. Контроль и регулирование избыточного давления под крышкой камеры питателя позволят при помощи простых средств автоматики минимизировать расход сжатого воздуха на бесперебойную разгрузку камеры и благодаря этому избежать непроизводительных потерь энергии на транспортирование сыпучих материалов. Список литературы 1. Weber M. Stromungs-Fordertechnik // Krausskopf Verlag. 1973. 2. Ульяницкий А.В. Обоснование минимальных затрат энергии при горизонтальном пневмотранспортировании сыпучих материалов: дис. канд. техн. наук. Одесса, 1993. 182 с. 3. Квеско Н.Г. Энергоемкость установок пневматического транспорта. Методы гидромеханики в применении к некоторым техническим процессам. Томск, 1957. 118 с. 4. Чальцев М.Н. Технические предпосылки и актуальность создания пневмотранспортных установок для пылевидных материалов пониженной энергоемкости. № 1095-Н-Д82. М.: Информэнерго. 1982. № 9. 5. Чальцев М.Н. Исследования и разработка малогабаритных камерных питателей // Научные труды Кременчугского государственного политехнического института. Кременчуг: КГПИ, 2000. Вып. 1 (8). С. 325–329. 6. Исследование параметров фильтрации воздуха через плотный слой угольной пыли в пневмотранспортных установках / М.Н. Чальцев и [др.] // Энергетика и электрификация. 1976. № 4. С. 12–14. ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

10 7. Костюк Г.Ф. Исследование гидродинамики взвесенесущих потоков различной концентрации: дис. доктора техн. наук. Одесса, 1974. 380 с. 8. Воронин В.Н. Особенности процесса фильтрации при поршневом пневматическом транспорте // Вопросы тепломеханики и тепломассообмена в приложении к некоторым технологическим процессам. Томск: Томский университет, 1979. С. 90–96. 9. Чальцев М.М., Бугайов Б.Є. Спосіб пневматичного транспортування дрібнофракційних сипучих матеріалів. Пат. 45804 UA Україна МПК B65G 53/04. № 2001074787; заявл. 10.07.2001; опубл. 01.02.02, Бюл. № 2. 10. Scheneider K. Use of Gas-Solid Ejectors as Inward Transfer Units for Pneumatic Conveying of Bulk Solids // Bulk Solids Handling. 1996. Vol. 16, № 3. Р. 375–382. 11. Walters J. A. A Тheoretical Analysis of Stresses in Axially-Symmetric Hoppers and Bunkers // Chemical Engineering Science. 1973. Vol. 28. P. 779–789. 12. Walker D.M. An Approximate Theory for Pressures and Arching in Hoppers //Chemical Engineering Science. 1966. Vol. 21. Р. 975–997. 13. Островский Г.М. Пневматический транспорт сыпучих материалов в химической промышленности. Л.: Химия, 1984. 104 с. 14. Чальцев М.Н. Исследование сводообразования в пылеугольных бункерах в условиях противодавления: дис. … канд. техн. наук. М., 1976. 205 с.

М.Н. Чальцев, д-р техн. наук, профессор Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет» г. Горловка Моделирование напряженного состояния сыпучего материала в камере питателя пневмотранспортной системы Пневмотранспортные системы широко применяются во многих отраслях народного хозяйства, связанных с производством, переработкой, хранением и транспортировкой сыпучих материалов. Они просты по устройству, компактны, обеспечивают перемещение сыпучих грузов по любой траектории, защиту грузов от атмосферных воздействий, а окружающую среду – от запыления. Однако наряду с бесспорными достоинствами пневмотранспорт обладает существенным недостатком – повышенным расходом энергии на транспортирование. Поэтому моделирование технологических процессов питателей промышленных ПТС с целью их оптимизации является актуальной научно-технической задачей. Статья посвящена вопросу моделирования напряженного состояния сыпучего материала в камере питателя пневмотранспортной системы. Создана математическая модель напряженного состояния сыпучего материала в камере питателя пневмотранспортной системы, которая позволяет рассчитать давление на входе в камеру питателя, необходимое для обеспечения выгрузки сыпучего материала в транспортный трубопровод при противодавлении со стороны трубопровода. Давление в начале транспортного трубопровода и диаметр последнего определяются по методике гидравлического расчета трубопровода. Остальные геометрические параметры принимаются по конструктивным соображениям, исходя из условия максимального объема камеры. При этом высота камеры не должна превышать 1 м, а угол наклона стенки должен принимать значение в пределах 30°≤  ≤45° во избежание сводообразования в выпускной воронке и зависания мелкофракционного сыпучего материала на стенах конуса. Контроль и регулирование избыточного давления под крышкой камеры питателя позволяют при помощи простых средств автоматики минимизировать расход сжатого воздуха на бесперебойную разгрузку камеры питателя и благодаря этому избежать непроизводительных потерь энергии на транспортирование сыпучих материалов. ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ТРАНСПОРТ, СЫПУЧИЙ МАТЕРИАЛ, НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА, МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

11 M.N. Chaltsev, Doctor of Tech.Sc., Professor Automobile and Highway Institute of Donetsk National Technical University, Gorlovka Bulk Cargo Stressed State Modelling in the Feeder Chamber of the Pneumatic Transport System system.

The article deals with the bulk cargo stressed state modelling in the feeder chamber of the pneumatic transport

Pneumatic transport systems are widely used in many branches of industry connected with production, handling, storage and transportation of bulk cargoes. They are simple in construction, compact; they provide bulk cargo motion in any path and protect cargoes from weather impact and environment from dustiness. However, alongside with indisputable advantages the pneumatic transport has an essential drawback – increased energy consumption on transportation. So modelling of feeder technological processes of industrial pneumatic transport systems with the purpose of their optimization is an actual scientific and technical task. The mathematical model of the bulk cargo stressed state modelling in the feeder chamber of the pneumatic transport system is created. It allows to calculate intake pressure in the feeder chamber of the pneumatic transport system which is necessary to provide bulk cargo unloading in the transport pipeline at back pressure from the pipeline side. Pressure in the beginning of the pipeline and its diameter are determined according to the procedure of the pipeline hydraulic calculation. The other geometrical parameters are accepted according to structural considerations in terms of chamber maximum volume condition. Herewith, the chamber height should not exceed 1m; wall angle of inclination should possess the value within the scope of 30°≤  ≤45° to avoid arching in the emptying funnel and hanging-up of small fraction bulk cargo on cone walls. Control and regulation of the excess pressure under the cover of the feeder chamber allow to minimize compressed air consumption on regular unloading of the feeder chamber using simple automation devices and owing to it avoid non-productive energy loss on the bulk cargo transportation. PNEUMATIC TRANSPORT, BULK CARGO, BULK CARGO STRESSED STATE, MATHEMATICAL MODEL Сведения об авторе М.Н. Чальцев SPIN-код: 2978-2764 Телефон: 0507552695 Эл. почта: druknf@rambler.ru

Статья поступила 30.12.2015 © М.Н. Чальцев, 2016 Рецензент д-р техн. наук, проф., Н.И. Мищенко

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

12 УДК 656.13.05 А.Н. Дудников, канд. техн. наук, В.В. Нужный, канд. техн. наук, Е.С. Смирнов Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Горловка МЕТОДИКА ОЦЕНКИ БЕЗОПАСНОСТИ ДВИЖЕНИЯ ГОРОДСКОГО ПАССАЖИРСКОГО МАРШРУТНОГО ТРАНСПОРТА В ЗОНАХ ОСТАНОВОК Сформулированы критерии оценки безопасности движения городского пассажирского маршрутного транспорта в зонах остановок. Рассмотрены случаи оценки безопасности движения в условиях остановки маршрутного транспорта у края проезжей части или в заездном кармане. Разработаны оценочные критерии по безопасности движения городского пассажирского маршрутного транспорта в зонах остановок. Сформулирована методика оценки безопасности движения в зонах указанных пунктов остановки. Ключевые слова: транспорт пассажирский маршрутный, пункт остановки, безопасность движения, критерий оценочный, интенсивность движения, скорость, карман заездной

Постановка научной проблемы и задачи, которая решается Обеспечение безопасности движения на автомобильном транспорте представляет собой значительную научно-практическую проблему, которая проявляется практически во всех сферах человеческой деятельности [1–4]. Мировая тенденция роста количества дорожнотранспортных происшествий отмечается многими авторами [2–4]. Указанная проблема связана, прежде всего, с приростом численности парка автомобильного транспорта, особенно в пределах улично-дорожных сетей городов [5]. Проблема безопасности движения в рамках улично-дорожных сетей городов [5] многогранна. Важной гранью являются задачи повышения безопасности движения в зонах остановок пассажирского маршрутного транспорта [6, 7]. Важным аспектом в задачах повышения безопасности движения в зонах остановок пассажирского маршрутного транспорта является качественная оценка безопасности движения городского пассажирского маршрутного транспорта в указанных зонах остановок. Анализ последних исследований В настоящее время научная задача повышения безопасности движения городского пассажирского маршрутного транспорта в зонах остановок решается в двух направлениях: в направлении совершенствования нормативной базы [8, 9] и в направлении развития средств комплексного исследования эксплуатационной безопасности остановочных пунктов [6, 7, 10]. Указанная нормативная база безопасности движения городского пассажирского маршрутного транспорта в зонах остановок формируется в рамках расположения остановочных пунктов, геометрических характеристик заездных карманов, требований к обустройству остановочных пунктов [8, 9]. Пути развития в данном случае не ясны, кроме четкого выполнения указанных качественных и количественных характеристик, отклонения от которых приводят к увеличению показателей аварийности и снижению безопасности движения городского пассажирского маршрутного транспорта в зонах остановок. При этом необходимо отметить, что указанные нормативы являются следствием признания и применения к исполнению существовавших на момент издания норматива результатов научных исследований. В направлении развития средств комплексного исследования эксплуатационной безоISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

13 пасности остановочных пунктов [6, 7] авторы решают задачу на концептуальном уровне в виде группировки типичных нарушений траекторий движения и мест остановки пассажирского маршрутного транспорта в области заездных карманов: «остановка транспортного средства на полосе движения», «остановка транспортного средства до заездного кармана», «остановка транспортного средства в начале кармана», «остановка транспортных средств в несколько рядов в пределах кармана»… [7]. Исходя из указанных подходов, повышать безопасность движения в зонах остановок пассажирского маршрутного транспорта предполагается путем строгого соблюдения траектории движения в кармане и необходимого места остановки транспортного средства. Проанализированные исследования и существующие подходы в формировании безопасности движения городского пассажирского маршрутного транспорта в зонах остановок не позволяют осуществлять последовательное развитие теоретических основ повышения безопасности движения, на данный момент теоретическая основа одна – жесткое выполнение неизменяемых предписаний. Предлагается подойти к указанной задаче с позиций оценки безопасности движения городского пассажирского маршрутного транспорта в зонах остановок рассчитываемыми аналитически критериями, учитывающими способ формирования остановки (при неизменной ширине проезжей части и с расширением проезжей части в виде открытого «кармана» [9]), а также геометрию траекторий и кинематику движения транспорта в зонах остановок. Цель работы Разработка методики оценки безопасности движения городского пассажирского маршрутного транспорта в зонах остановок. Основная часть Предлагается рассмотреть процесс движения транспортных средств в зонах остановок городского пассажирского транспорта при формировании маневров разделения и слияния маршрутных транспортных средств с транспортным потоком крайней правой полосы движения улицы. Схемы движения в зонах остановок приведены на рисунках 1 и 2. Исходя из имеющихся результатов исследований маневра и изменения полосы движения транспортным средством [11] возможно получить зависимость для определения координаты длины маневра X м . Согласно схеме рисунка 1, длина Х м1 для выполнения изменения полосы движения транспортным средством на правой полосе движения должна определяться:

У м1 

Х м1  К м 

2 аp1

8 V

 У м1

g  y

1 Baр  б  Bam   м   п , 2

1  8  Vар2 1   Baр   б  Bam   м   п  2 ,  Км  g  y

(1)

(2)

где Baр , Bam – габаритная ширина транспортных средств на правой полосе движения и маршрутного транспорта, м; Vаp2 1 – скорость транспортного средства на правой полосе в начале маневрирования, м/с;  y – коэффициент поперечного сцепления колес с дорожным покрытием, ед.;

К м – коэффициент маневра (увеличивает продольную координату маневра в зависимости от условий маневрирования) [11]. ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

Рисунок 1 – Схема координатной привязки транспортных средств при выполнении маневра объезда стоящего на остановке городского пассажирского транспортного средства: 1 – павильон остановки; 2 – пассажирское маршрутное транспортное средство; 3 – транспортное средство, которое движется в составе транспортного потока правой полосы проезжей части улицы; 4 – зона конфликтных точек разделения траектории движения маршрутных транспортных средств и транспортных средств потока правой полосы проезжей части улицы; 5 – зона конфликтных точек слияния траектории движения маршрутных транспортных средств и транспортных средств потока правой полосы проезжей части улицы; Х м1 – продольная координата выполнения маневра смены полосы движения влево при объезде остановленного маршрутного транспортного средства; Х м1 – границы отклонения продольной координаты выполнения маневра смены полосы движения влево при объезде остановленного маршрутного транспортного средства; Х м 2 – продольная координата выполнения маневра смены полосы движения вправо при объезде остановленного маршрутного транспортного средства; Х м 2 – границы отклонения продольной координаты выполнения маневра смены полосы движения вправо при объезде остановленного маршрутного транспортного средства; У м1 – поперечная координата выполнения маневра смены полосы движения при объезде остановленного маршрутного транспортного средства;  б – интервал безопасности между остановленным маршрутным транспортным средством и транспортным средством, которое выполняет маневр объезда;  м – интервал безопасности между остановленным маршрутным транспортным средством и краем проезжей части улицы;  п – расстояние от края проезжей части до линии траектории движения транспортных средств по правой полосе; Laр – габаритная длина транспортного средства в крайнем правом ряду движения транспортного потока; Lam – габаритная длина маршрутного пассажирского транспортного средства.

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

Рисунок 2 – Схема координатной привязки транспортных средств при выполнении маневра остановки городского пассажирского транспортного средства в заездном кармане: 1 – павильон остановки; 2 – пассажирское маршрутное транспортное средство; 3 – транспортное средство, движущееся в составе транспортного потока правой полосы проезжей части улицы; 6 – конфликтная точка разделения траектории движения маршрутных транспортных средств в заездном кармане и транспортных средств потока правой полосы проезжей части улицы; 7 – конфликтная точка слияния траектории движения маршрутных транспортных средств в заездном кармане и транспортных средств потока правой полосы проезжей части улицы; Х м1 – продольная координата выполнения маневра смены полосы движения вправо при въезде маршрутного транспортного средства в заездной карман; Х м 2 – продольная координата выполнения маневра смены полосы движения влево при выезде маршрутного транспортного средства из заездного кармана; У м1 – поперечная координата выполнения маневра смены полосы движения при заезде маршрутного транспортного средства в карман; У к1 – глубина отгона на въезде в заездной карман;

Х к1 – длина отгона на въезде в заездной карман; Х к 2 – длина отгона на выезде из заездного кармана;  м – интервал безопасности между остановленным маршрутным транспортным средством и краем проезжей части в заездном кармане;  п – расстояние от края проезжей части до линии траектории движения транспортных средств по правой полосе проезжей части улицы. Дальнейшее движение транспортного средства вдоль боковой поверхности маршрутного транспортного средства должно осуществляться на суммарном расстоянии габаритных длин указанных транспортных средств. На момент завершения маневрирования расстояние, которое проедет транспортное средство с правой полосы, будет составлять:

Х м12

1  8   Baр   б  Bam   м   п  2 .  Lam  2  Lap  К м  Vар1  Vар 2   g  y

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

(3)

16 Движение транспортного средства по правой полосе при объезде остановленного пассажирского маршрутного транспортного средства является неравномерным, в большинстве случаев это движение с замедлением. Предлагается связь со значениями скоростей Vар1 и Vар 2 формализовать следующим образом: Vар 2  Vap1  jap  tap ,

(4)

Vар 2  2  Lam  Lap  jap  Vap1  , 2

(5)

где jap – замедление транспортного средства при движении вдоль остановленного пассажирского маршрутного транспортного средства, м/с2; tap – время движения транспортного средства при движении вдоль остановленного пассажирского маршрутного транспортного средства, с. С учетом значений (4) и (5) получим формулу для определения продольной координаты выполнения всего маневра объезда транспортным средством правой полосы движения остановленного пассажирского маршрутного транспортного средства:  Х м12  Lam  2  Lap  К м  Vар1  2  Lam  Lap   jap  Vap1  

1  8   Baр   б  Bam   м   п   2 .  g  y 

(6)

В дальнейшем необходимо рассмотреть другой случай маневрирования транспортных средств в зоне пункта остановки, выполненного в виде заездного кармана. Согласно схеме рисунка 2 длина Х м1 для выполнения изменения полосы движения пассажирским маршрутным транспортным средством при заезде в заездной карман определяется: 1 У м1   п  У к1   м  Bam , 2

Х м1  К м 

2 аm1

8  V  У м1 g  y

1   2 8  Vаm Bam  1    п  У к1   м  2  ,  Км  g  y

(7)

(8)

где Vаm1 – скорость пассажирского маршрутного транспортного средства на момент начала маневрирования при въезде в заездный карман, м. Дальнейшее движение пассажирского маршрутного транспортного средства вдоль посадочной площадки должно быть на расстоянии, которое указано на рисунке 2. На момент завершения маневрирования расстояние, которое проедет маршрутное транспортное средство, будет составлять:

Х м12

1   8    п  У к1   м  Bam  2  ,  Lam  X  К м  Vаm1  Vаm 2   g  y Vаm 2  2  Х  аam 2 ,

(9) (10)

где аam 2 – ускорение пассажирского маршрутного транспортного средства после разгона в кармане и при выезде из заездного кармана, м/с2 [11–13]. ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

17 С учетом значений (9) и (10) получим зависимость для определения продольной координаты выполнения всего маневра заезда и остановки пассажирского маршрутного транспортного средства в заездном кармане:



Х м12  2  Lam  X  К м  Vаm1  2  Х  аam 2



1   8    п  У к1   м  Bam  2  .  g  y

(11)

Полученные значения координат (6) и (11) определяют не только соответствующие законченные маневры, а и координаты расположения конфликтных точек 6, 7 и зон 4, 5 на рисунках 1 и 2. Необходимо рассмотреть также кинематику движения транспортных средств, двигающихся по крайней правой полосе и соответствующим образом формирующих указанные выше конфликтные точки 6, 7 и зоны 4, 5 (рисунки 1 и 2). Сначала рассмотрим схему движения на рисунке 1, где создаются две разные ситуации на подходах к зоне 4 и зоне 5. Зона 4 (рисунок 3) формирует снижение скоростей транспортных средств на правой полосе и соответствующее уплотнение транспортного потока. Также пассажирское маршрутное транспортное средство на подходах к зоне 4 снижает скорость движения и начинает маневрировать с целью дальнейшей остановки возле края проезжей части.

Рисунок 3 – Формирование зоны взаимодействия транспортных средств при отклонении пассажирского маршрутного транспортного средства для остановки и отклонении транспортных средств правой полосы движения для объезда остановленного пассажирского маршрутного транспортного средства: Х ам1 – границы отклонения продольной координаты выполнения маневра смены полосы движения вправо для остановки пассажирского маршрутного транспортного средства; Х ам1 – продольная координата выполнения маневра смены полосы движения вправо для остановки пассажирского маршрутного транспортного средства; У ам1 – поперечная координата выполнения маневра смены полосы движения вправо для остановки пассажирского маршрутного транспортного средства. Значение Х ам1 является ограничением для координаты Х м1 . Если Х м1 становится большим Х ам1 , возможно возникновение ДТП (транспортному средству 3 на правой полосе необходимо большее расстояние для маневра, чем маршрутному – 2). В дальнейшем расISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

18 смотрим формирование области взаимодействия транспортных средств при отклонении пассажирского маршрутного транспортного средства от остановки и отклонении транспортных средств правой полосы движения после объезда остановленного пассажирского маршрутного транспортного средства. Указанные аспекты раскрыты на схеме рисунка 4.

Рисунок 4 – Формирование области взаимодействия транспортных средств при отклонении пассажирского маршрутного транспортного средства от остановки и отклонении транспортных средств правой полосы движения после объезда остановленного пассажирского маршрутного транспортного средства Значение Х ам 2  Lam является ограничением для координаты Х м 2  Lap , если Х м 2  Lap становится большим Х ам 2  Lam – возможно возникновение ДТП (транспортному средству 3 на правой полосе необходимо большее расстояние для маневра, чем маршрутному – 2). Рассмотрим движение, изображенное на схеме рисунка 2, где создаются две разные ситуации на подходах к конфликтным точкам 6 и 7. Конфликтная точка 6 формирует снижение скоростей транспортных средств на правой полосе и соответствующее уплотнение транспортного потока. Также пассажирское маршрутное транспортное средство на подходах к конфликтной точке 6 снижает скорость движения и начинает маневрировать в отгон заездного кармана с целью дальнейшей остановки возле края проезжей части кармана. Общая длина области взаимодействия транспортных средств в потоке, в пределах правого ряда движения при отклонении пассажирского маршрутного транспортного средства для заезда в карман, согласно рисунку 5, составит Х ам1 . Значение Х ам1 является ограничением для координаты пути торможения транспортного средства в потоке, который едет сзади и должен соответствующим образом уменьшить скорость. Необходимое расстояние, которое может использовать водитель для снижения скорости до уровня скорости движения пассажирского маршрутного транспортного средства, может быть рассчитано по формуле:

V   V   2

X ap1   t1  t2  0, 5t3   Vap1

ap1

am1

2  aap1

(12)

где X ap1 – расстояние, которое может использовать водитель для снижения скорости к уровню скорости движения пассажирского маршрутного транспортного средства, м/с; t1 – время реакции водителя, с; t2 – время запаздывания тормозного привода, с; t3 – время нарастания замедления, с. ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

Рисунок 5 – Формирование области взаимодействия транспортных средств при отклонении пассажирского маршрутного транспортного средства для заезда в карман Рассмотрим движение для схемы на рисунке 2, где создается ситуация на подходах к конфликтной точке 7 (рисунок 6). Конфликтная точка 7 формирует снижение скоростей транспортных средств на правой полосе и соответствующее уплотнение транспортного потока. Также пассажирское маршрутное транспортное средство на подходах к конфликтной точке 7 увеличивает скорость движения и начинает маневрировать из отгона заездного кармана на правую полосу движения с целью дальнейшего движения по полосе.

Рисунок 6 – Схема координатной привязки транспортных средств при выполнении маневра выезда из заездного кармана городского пассажирского транспортного средства Значение Х ар 2 является ограничением для координаты пути торможения транспортного средства в потоке, который движется сзади и должен соответствующим образом уменьшить скорость. Необходимое расстояние, которое может использовать водитель для снижения скорости к уровню скорости движения пассажирского маршрутного транспортного средства, может быть рассчитано:

V   V   2

Х ар 2   t1  t2  0,5t3   Vap1

ap1

am 2

2  aap1

(13)

где Х ар 2 – расстояние, которое может применить водитель для снижения скорости к уровню скорости движения пассажирского маршрутного транспортного средства, м/с. Из приведенных формул получены значения максимальных скоростей движения, что более качественно отображает указанные условия для транспортного потока:  для случая остановки возле края проезжей части: ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

max ap



Х мmax 12  Lam  2  Lap 1  8   Baр   б  Bam   м   п  2   2  Км  g  y



1  8   Baр   б  Bam   м   п  2  2  Lam  Lap   jap  К м  g  y 2   Х мmax 12  Lam  2  Lap 

, (14)

 для случая остановки в заездном кармане: max аm



Х мmax 12  2  Lam  X 1   8    п  У к1   м  Bam  2   Км  g  y

 2  Х  аam 2 .

(15)

Согласно (14) и (15) сформулируем критерии оценки безопасности движения пассажирского маршрутного транспорта в зонах остановок. За основу предлагается взять значение критерия, которое больше единицы, с расчетом – чем больше значение критерия, тем ниже безопасность движения и выше характеристики аварийности. Критерий безопасности движения в зоне остановки пассажирского маршрутного транспорта, предусматривающий остановку возле края проезжей части, (рисунок 1): К1  1 

V p1 Vapmax

(16)

где К1 – критерий безопасности движения в зоне остановки пассажирского маршрутного транспорта, предусматривающий остановку возле края проезжей части, ед.; V p1 – скорость транспортного потока в крайнем правом ряду движения в зоне остановки пассажирского маршрутного транспортного средства возле края проезжей части, м/с. Критерий безопасности движения в зоне остановки пассажирского маршрутного транспорта, предусматривающий остановку в заездном кармане, (рисунок 2):

К2  1 

Vm1 , Vammax

(17)

где К 2 – критерий безопасности движения в зоне остановки пассажирского маршрутного транспорта, предусматривающий остановку в заездном кармане, ед.; Vm1 – скорость пассажирских маршрутных транспортных средств в крайнем правом ряду движения в зоне остановки пассажирского маршрутного транспортного средства в заездном кармане, м/с. В дальнейшем необходимо разработать дополнительные критерии оценки безопасности движения, базирующиеся на анализе взаимодействия транспортных средств в конфликтных точках и зонах. Согласно рисунку 3 предлагается дополнительный критерий для К1 , учитывающий взаимодействие транспортных средств на подходах к зоне остановки возле края проезжей части: К11 =1+

Х ам1  Х м1 +ΔX м1 , Х ам1

(18)

где К11 – дополнительный критерий для К1 , учитывающий взаимодействие транISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

21 спортных средств на подходах к зоне остановки пассажирского маршрутного транспортного средства возле края проезжей части, ед. Согласно рисунку 4 предлагается дополнительный критерий для К1 , учитывающий взаимодействие транспортных средств после зоны остановки возле края проезжей части: К12 =1+

Х ам 2  Х м 2  Lap +ΔX м 2 +Lam Х ам 2

(19)

где К12 – дополнительный критерий для К1 , учитывающий взаимодействие транспортных средств после зоны остановки пассажирского маршрутного транспортного средства возле края проезжей части, ед. Согласно положениям теории вероятностей [14, 15] значения критериев К1 , К11 , К12 дополняют друг друга, то есть для получения значения итогового критерия оценки безопасности движения, в зоне остановки пассажирского маршрутного транспорта с остановкой возле края проезжей части, значения перечисленных критериев необходимо перемножить:

К1  3 К1  К11  К12 ,

(20)

1      V p1  Х ам 2  Х м 2  Lap  X м 2  Lam  3 Х ам1  Х м1  X м1    К  1   1   1         , 1 max    Х ам1 Х ам 2  Vap         1   8   Baр   б  Bam   м   п  2    2  Lam  Lap   jap  К м  max  g   Х м12  Lam  2  Lap y Vapmax   max 2   Х м12  Lam  2  Lap   1  8   Baр   б  Bam   м   п   2  2  Км   g    y  1 2    8  Vm1     п   м  Bam   2  ,  Х ам1  К м  g  y   2 1   8  V p1    Baр   б  Bam   м   п  (21)  2  ,   Х К  м1 м g  y   1 2    8  Vm 2     п   м  Bam   2  ,  Х ам 2  К м    g y   2 1   8  V p 2    Baр   б  Bam   м   п  2   .  Х м2  К м    g y 

Разработаем дополнительные критерии оценки безопасности движения, базирующиеся на анализе взаимодействия транспортных средств в конфликтных точках для К 2 . Общая длина области взаимодействия транспортных средств в потоке в пределах правого ряда движения при отклонении пассажирского маршрутного транспортного средства для заезда в карман, согласно рисунку 5, составит Х ам1 . Дополнительный критерий к значению К 2 , согласно схеме рисунка 5, возможно заISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

22 писать в следующем виде: К 21  1 

X ap1 Х ам1  Х ам1

(22)

где К 21 – дополнительный критерий для К 2 , учитывающий взаимодействие транспортных средств на подходах к зоне остановки пассажирского маршрутного транспортного средства в заездном кармане, ед. Рассмотрим движение для схемы на рисунке 6, где создается ситуация на подходах к конфликтной точке 7. Дополнительный критерий к значению К 2 , согласно схеме рисунка 6, возможно записать в следующем виде: К 22  1 

X ap 2 Х ам 2  Lam

(23)

где К 22 – дополнительный критерий для К 2 , учитывающий взаимодействие транспортных средств после зоны остановки пассажирского маршрутного транспортного средства при выезде из заездного кармана, ед. Согласно положениям теории вероятностей [14, 15] значение критериев К 2 , К 21 , К 22 дополняют друг друга, то есть для получения значения итогового критерия оценки безопасности движения в зоне остановки пассажирского маршрутного транспорта с остановкой возле края проезжей части значения перечисленных критериев необходимо перемножить:

К2  3 К2  К21  К22 , 1  X ap1 X ap 2   3    К   1  Vm1    1  1          ,  2 Vammax   Х ам1  Х ам1   Х ам 2  Lam       max Х мmax 12  2  Lam  X V   2  Х  аam 2 ,  аm 1    8    п  У к1   м  Bam   2   Км   g  y    1 2   8  Vm1     п  У к1   м  Bam   2  ,  Х ам1  К м  g  y   2 2  V p1   Vm1    X ap1   t1  t2  0, 5t3   V p1  , 2  jap  Х  Х , ам1  ам 2  X ap 2  X ap1 .

(24)

(25)

Разработанные критерии оценки безопасности движения в зонах пунктов остановки городского пассажирского маршрутного транспорта нуждаются в дальнейшем исследовании и экспериментальном обосновании с соответствующей разработкой рекомендаций относительно их внедрения. Предлагается в качестве объекта экспериментального исследования выбрать уличнодорожную сеть города Горловки. Группа остановок, которая будет обследована для проверки ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

23 первого критерия оценки безопасности движения (рисунок 7):  № 1 – остановка «245 квартал» возле дома № 160 по проспекту Победы;  № 2 – остановка «Магазин Универсам» возле дома № 134 по проспекту Победы;  № 3 – остановка «Магазин Космос» возле дома № 118 по проспекту Победы;  № 4– остановка «Магазин Мелодия» возле дома № 17 по улице Герцена;  № 5– остановка «Кинотеатр Украина» возле дома № 4 по проспекту Победы;  № 6 – остановка «Рынок» возле дома № 18 по улице Петровского. Группа остановок, которая будет обследована для проверки второго критерия оценки безопасности движения (рисунок 8):  № 1 – остановка «Магазин Променад» возле дома № 72 по проспекту Победы;  № 2 – остановка «Площадь им. Ленина» возле дома № 72 по проспекту Победы в направлении к площади Победы;  №3 – остановка «Площадь Восстания» по улице Интернациональная в направлении к центру города;  №4 – остановка «Гипермаркет Галактика» возле дома № 24 по улице Маршала Жукова;  №5 – остановка «Больница № 3» по улице Горловской Дивизии возле перекрестка с улицей Политехническая;  № 6 – остановка «Храм» по улице Горловской Дивизии возле перекрестка с улицей Щербакова. По всем пунктам остановки была собрана статистика ДТП за пять лет 2009/2013. Расчеты выполнены с применением Microsoft Excel. Данные соответствующим образом обработаны и приведены в графическом виде.

Рисунок 7 – Значение критерия К1 в единицах и соответствующие значения среднегодового м при участии пассажирского количества ДТП в общем количестве N дтп и в количестве N дтп маршрутного транспорта по номерам остановок

м Был рассчитан коэффициент линейной корреляции между значениями N дтп , N дтп и

К1 , который составил 0,961 и 0,948, при 6 парах точек и доверительной вероятностью   0,95 , нормативное значение коэффициента корреляции составляет 0,811 [15], таким образом, 0,961 и 0,948 > 0,811, что указывает на адекватность расчетных данных данным, которые получены в результате натурных наблюдений. ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

Рисунок 8 – Значение критерия К 2 в единицах и соответствующие значения среднегодового м количества ДТП в общем количестве N дтп и в количестве N дтп при участии пассажирского маршрутного транспорта по номерам остановок м Был рассчитан коэффициент линейной корреляции между значениями N дтп , N дтп и К2 , который составил 0,841 и 0,840, при 6 парах точек и доверительной вероятностью   0,95 , нормативное значение коэффициента корреляции составляет 0,811 [15]. Таким образом, 0,841 и 0,840  0,811, что указывает на адекватность расчетных данных данным, которые получены в результате натурных наблюдений. Методика оценки безопасности движения в зонах остановок пассажирского маршрутного транспорта. Этап 1. Сбор исходных данных относительно характеристик остановок, кинематики движения пассажирского маршрутного транспорта и кинематики движения транспортного потока на правой полосе проезжей части. Этап 2. Расчет значений предложенных критериев для каждой остановки в зависимости от способа остановки пассажирского маршрутного транспорта: возле края проезжей части или в заездном кармане. Этап 3. Определение перечня остановок пассажирского маршрутного транспорта, которые по значениям оценочных критериев имеют показатели аварийности более трех прогнозируемых ДТП на пять лет, то есть среднегодовая аварийность более 0,6. Соответственно экспериментальным расчетам были получены коэффициенты пропорциональности между значениями критериев и показателями аварийности с участием пассажирского маршрутного транспорта: для К1 значение коэффициента составляет 2,7 ед/ДТП;

для К 2 значение коэффициента составляет 1,6 ед/ДТП. Для среднегодовой аварийности 0,6 ДТП/год значения коэффициентов будут составлять: для К1 значение при среднегодовой аварийности 0,6 составляет 1,7 ед.; для К 2 значение при среднегодовой аварийности 0,6 составляет 1,1 ед. Предлагается принять полученные значения критериев за нормативные, в случае превышения критериями указанных значений необходимо вносить корректирование в кинематические характеристики движения транспортного потока на правой полосе и пассажирского маршрутного транспорта в зонах остановок. Этап 4. Разработка мероприятий по обеспечению безопасности движения в зонах остановок пассажирского маршрутного транспорта. В случае превышения критериями нормативных значений необходимо применить ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

25 следующие мероприятия с доведением значений критериев до нормативных: – ввести ограничение скорости движения пассажирских маршрутных транспортных средств на подходах к зоне остановки с применением дорожного знака 3.29 и знака 3.30 – после зоны остановки; – ввести ограничение по соблюдению дистанции между транспортными средствами в зонах остановок пассажирского маршрутного транспорта; – изменить геометрические параметры и характеристики обустройства остановки пассажирского маршрутного транспорта. Выводы Разработана методика оценки безопасности движения городского пассажирского маршрутного транспорта в зонах остановок. Сформулированы характеристики кинематики движения городского пассажирского маршрутного транспорта и транспортных средств потока в зонах остановок. Разработаны кинематические схемы образования взаимодействия между транспортными средствами пассажирского маршрутного транспорта и транспортными средствами потока. Проанализированы и получены зависимости для расчетов координат перемещения соответствующих транспортных средств в зонах остановок. Сформулированы характеристики безопасности движения городского пассажирского маршрутного транспорта и транспортных средств потока в зонах остановок. Получены записи двух критериев оценки безопасности движения в зонах остановок пассажирских маршрутных транспортных средств для случаев остановки возле края проезжей части и в заездном кармане. Для каждого критерия дополнительно синтезированы критерии оценки безопасности движения на подходах к соответствующим пунктам остановки пассажирских маршрутных транспортных средств. Проведены экспериментальные расчеты по проверке установленного влияния кинематики движения пассажирского маршрутного транспорта на безопасность дорожного движения в зонах остановок и сформулирована соответствующая методика. Список литературы 1. Наши дороги. Статистика ДТП в Украине за 2013–14 года [Электронный ресурс]. URL: http://dtpua.com/stat_dtp.html. 2. Improving Global Road Safety: Note by the Secretary-General // United Nations General Assembly Norway. 2011. [Электронный ресурс]. URL: http: // www.unece.org / fileadmin / DAM / trans / doc / 2011 / wp1 / Improving_Global_Roady_Safety_2011.pdf. 3. Ewing R. Pedestrian and Transit Friendly Design / Joint Center for Environment and Urban Problems. Florida Atlantic University / Florida International University. March 1996. 103 p. 4. Sayers M.W., Karamihas S.M. Interpretation of Road Roughness Profile Data // Federal Highway Administration Report FHWA / RD-96 / 101, 1996. 5. Шештокас В.В., Самойлов Д.С. Конфликтные ситуации и безопасность движения в городах. М.: Транспорт, 1987. 207 с. 6. Гудков В.А., Чернова Г.А., Кулько П.А. Эксплуатационная безопасность остановочных пунктов // Грузовое и пассажирское автохозяйство. 2005. № 5. С. 46–51. 7. Исхаков М.М., Рассоха В.И. Комплексное исследование остановочных пунктов городского пассажирского транспорта г. Оренбурга // Вестник ОГУ. 2007. № 9. С. 207–214. 8. Фурманенко О.С., Сухенько О.С. Правила розміщення та обладнання зупинок міського електро- та автомобільного транспорту: КДП-204/12 Україна 240-95: Затв. Держжитлокомунгоспом України 15.05.95. К.: Держжитлокомунгосп України, 1995. 14 с. 9. ДБН В.2.3-5-2001 Вулиці та дороги населених пунктів. К.: Держбуд, 2001. 50 с. 10. Варелопуло Г.А. Организация движения перевозок на городском пассажирском транспорте. М.: Транспорт, 1990. 208 с. 11. Домке Э.Р. Расследование и экспертиза дорожно-транспортных происшествий. М.: Изд. центр «Академия», 2009. 288 с. 12. Кременец Ю.А., Печерский М.П., Афанасьев М.Б. Технические средства организации дорожного движения. М.: ИКЦ «Академкнига», 2005. 255 c. 13. Справочник по безопасности дорожного движения, обзор мероприятий по безопасности дорожного ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

26 движения / под ред. В.В. Сильянова. Осло–Москва–Хельсинки, 2001. 576 с. 14. Горкавий В.К., Ярова В.В. Математична статистика. К.: ВД «Професіонал», 2004. 384 с. 15. Кобзарь А.И. Прикладная математическая статистика. Для инженеров и научных работников. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. 816 с. А.Н. Дудников, В.В. Нужный, Е.С. Смирнов Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет» г. Горловка Методика оценки безопасности движения городского пассажирского маршрутного транспорта в зонах остановок Рассматривается решение проблемы повышения безопасности движения городского пассажирского маршрутного транспорта в зонах остановок путем влияния на кинематику движения пассажирского маршрутного транспорта по разработанной методике. Сформулированы характеристики кинематики движения городского пассажирского маршрутного транспорта и транспортных средств потока в зонах остановок. Разработаны кинематические схемы образования взаимодействия между транспортными средствами пассажирского маршрутного транспорта и транспортными средствами потока. Проанализированы и получены зависимости для расчета координат перемещения соответствующих транспортных средств в зонах остановок. Проведена формализация процессов движения в зонах пунктов остановки городских пассажирских маршрутных транспортных средств. Получены записи двух критериев оценки безопасности движения в зонах остановок пассажирских маршрутных транспортных средств для случая остановки возле края проезжей части и в кармане. Для каждого критерия были дополнительно синтезированы критерии оценки безопасности движения на подходах к соответствующим пунктам остановок пассажирских маршрутных транспортных средств. В работе приведены результаты экспериментальных расчетов по проверке установленного влияния кинематики движения пассажирского маршрутного транспорта на безопасность дорожного движения в зонах остановок и сформулирована соответствующая методика. Доказано влияние кинематики движения пассажирского маршрутного транспорта на безопасность дорожного движения в зонах остановок. Сформулирована методика оценки безопасности движения пассажирского маршрутного транспорта в зонах пунктов остановки с соответствующими технологическими и инженерными предложениями. ТРАНСПОРТ ПАССАЖИРСКИЙ МАРШРУТНЫЙ, ПУНКТ ОСТАНОВКИ, СКОРОСТЬ, БЕЗОПАСНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ, КРИТЕРИЙ ОЦЕНОЧНЫЙ, КАРМАН ЗАЕЗДНОЙ, ИНТЕНСИВНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ А.N. Dudnikov, V.V. Nuzhny, Е.S. Smirnov Automobile and Highway Institute of Donetsk National Technical University, Gorlovka Safety Evaluation Technique of the Urban Passenger Route Transport in Stop Zones The problem solving of the urban passenger route transport safety increasing in stop zones by the impact on kinematics of the passenger route transport movement according to the developed technique is considered. Characteristics of kinematics of the urban passenger route transport movement and traffic flow transport in stop zones are formulated. Kinematic schemes of the interaction between passenger route transport and traffic flow transport are developed. Dependences for the coordinate calculation of corresponding vehicles in stop zones are analyzed and obtained. Formalization of the traffic processes of the urban passenger route transport in stop zones is carried out. Records of two criteria of the traffic safety evaluation of the passenger route transport in stop zones in case of stopping at the bank line and in the pocket are obtained. In addition for each criterion evaluation indicators of passenger route transport traffic safety on the way to corresponding stops are synthetized. In the work the results of experimental calculations to examine established kinematic impact of the passenger route transport movement on traffic safety in stop zones are given, corresponding technique is formulated. The kinematic impact of the passenger route transport movement on traffic safety in stop zones is proved. Safety evaluation technique of the passenger route transport in stop zones with corresponding technological and engineering suggestions is formulated. PASSENGER ROUTE TRANSPORT, STOP, TRAFFIC SAFETY, EVALUATION INDICATOR, TRAFFIC INTENSITY, SPEED, ENTRANCE POCKET Сведения об авторах А.Н. Дудников SPIN-код: 8393-4943 Телефон: +38 (093) 8905884 Эл. почта: andudnikov@rambler.ru В.В. Нужный SPIN-код: 8239-4092 Телефон: +38(063) 9700445 Эл. почта: nujniy.v.tt.adi@gmail.com

Е.С. Смирнов Телефон: +38(066) 0662105574 Эл. почта: smirnoves@rambler.ru

Статья поступила 22.12.2015 © А.Н. Дудников, В.В. Нужный, Е.С. Смирнов, 2016 Рецензент канд. техн. наук, доц. А.В. Толок

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

27 УДК 656.13.032 С.А. Легкий, канд. экон. наук, Т.Е. Василенко, канд. экон. наук, А.В. Толок, канд. техн. наук Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Горловка ОСНОВЫ ФОРМИРОВАНИЯ РАЗМЕРА ОПЛАТЫ ПЕРЕВОЗЧИКАМ ПАССАЖИРОВ ЗА ВЫПОЛНЕНИЕ ТРАНСПОРТНОЙ УСЛУГИ ПО КОЛИЧЕСТВУ ВЫПОЛНЕННЫХ РЕЙСОВ Рассмотрены подходы к формированию размера оплаты перевозчикам пассажиров за выполнение транспортных услуг. Выявлены их недостатки. Предложена методика формирования размера оплаты перевозчикам за оказание услуг по количеству выполненных рейсов, стимулирующая повышение качества обслуживания пассажиров. Ключевые слова: перевозчик, транспортная услуга, себестоимость, оплата транспортной услуги, рейс

Постановка проблемы Контроль выполнения запланированного количества рейсов пассажирского автомобильного транспорта в крупных городах, как правило, осуществляется в системе централизованного диспетчерского управления. Однако в небольших городах, где такая система не получила широкого распространения, наблюдается невыполнение определенного количества планируемых рейсов на некоторых маршрутах. Особенно это касается рейсов, выполняемых в позднее время. Главная причина этого заключается в действующей системе оплаты услуг пассажирского транспорта по количеству перевезенных пассажиров. Одним из путей решения этой проблемы является создание такой системы оплаты услуг, которая учитывала бы количество фактически выполненных рейсов. Поэтому задача формирования размера оплаты перевозчикам пассажиров за выполнение транспортной услуги по количеству выполненных рейсов является актуальной. Анализ последних исследований и публикаций Формирование размера оплаты предприятиям и организациям, которые выполняют перевозки пассажиров, за предоставленные транспортные услуги осуществляется по различным принципам. Под принципом мы будем понимать основное начало, на котором построено что-нибудь (какая-то научная система, теория, политика, устройство и т. п.) [1]. Проведенный анализ последних исследований и публикаций [2–6] позволяет сделать вывод, что основой формирования размера оплаты перевозчикам за предоставленные услуги пассажирского автомобильного транспорта в Украине, России, Белоруссии, Казахстане и Молдавии является количество перевезенных пассажиров, за счет которых осуществляется возмещение обоснованных текущих расходов и получение необходимого уровня прибыльности. При этом оплата за предоставленные транспортные услуги состоит из себестоимости перевозки и плановой прибыли перевозчика. Себестоимость перевозок пассажиров автомобильным транспортом в Украине согласно Положению (Стандарту) бухгалтерского учета [7] и Методике расчетов тарифов данного вида транспорта [2] состоит из следующих статей затрат: заработная плата; отчисления на социальные мероприятия; топливо; смазочные материалы; автомобильные шины; ремонт и техническое обслуживание автомобилей; амортизация автотранспорта; общепроизодственные расходы. Определение статей себестоимости осуществляется на основе нормативного метода с учетом требований законодательства, запланированных на год объемов (количества) переISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

28 возок пассажиров и выполнения транспортной работы, действующих отраслевых норм расходов материальных и топливно-энергетических ресурсов, ставок, налогов и сборов (обязательных платежей) [8–13], прогнозного индекса цен производителей промышленной продукции в плановом периоде. Статьи себестоимости, реальное нормирование которых невозможно, планируются на основе экономически обоснованных фактических затрат за предыдущий период (год) с корректированием относительно прогнозного индекса цен производителей промышленной продукции и на основании плановых смет. Плановая прибыль перевозчика представляет собой определенный процент от себестоимости перевозки, который определяется коэффициентом рентабельности перевозок или, другими словами, рентабельностью. В Украине законодательно не утверждены нормы рентабельности перевозок пассажиров автомобильным транспортом. В методике расчетов тарифов на услуги данного транспорта [2] приведены рекомендации по установлению рентабельности на уровне 15 % для городских, пригородных и междугородных перевозок пассажиров. Оплата за оказанные транспортные услуги перевозчика осуществляется непосредственно или косвенно потребителями транспортных услуг (пассажирами) за счет оплаты тарифа за перевозку, составляющими которого являются себестоимость перевозки и плановая прибыль перевозчика. При этом в пригородном и междугородном сообщениях тариф за перевозку зависит от расстояния поездки (тариф за выполнение 1 пассажирокилометра), в городском сообщении – не зависит. Аналогично в Украине, России, Белоруссии, Казахстане и Молдавии. Отсюда следует, что самое большое распространение получил принцип формирования размера оплаты перевозчикам за выполнение транспортной услуги по количеству перевезенных пассажиров. Формулировка цели статьи Разработать методику формирования размера оплаты перевозчикам пассажиров за выполнение транспортной услуги по количеству выполненных рейсов. Изложение основного материала исследования На основании проведенного анализа существующих подходов к формированию размера оплаты перевозчикам за выполнение услуг пассажирского автомобильного транспорта предлагается следующая схема формирования размера этой оплаты по количеству выполненных рейсов (рисунок 1). Процесс формирования размера оплаты перевозчикам за выполнение услуги состоит из пяти подсистем: маркетинговые исследования; нормирование оплаты перевозчику за выполнение транспортной услуги; контроль и учет выполнения плана перевозок; определение размера оплаты перевозчику за предоставленные услуги; реализация оплаты перевозчику за предоставленные услуги. Элементы подсистем отображают состав и содержание этапов процесса формирования оплаты перевозчикам, а связи между ними – их последовательность. На первом этапе устанавливается плановый годовой объем перевозки пассажиров с учетом льготных категорий пассажиров и технико-эксплуатационные показатели работы автобусов на каждом маршруте, обслуживаемом перевозчиком. Обоснование годового объема перевозки пассажиров и технико-эксплуатационных показателей работы автобусов осуществляется на основании анализа существующих отчетных данных о работе перевозчиков в предыдущем периоде (годе) или данных паспорта маршрута. Если отчетные данные отсутствуют или имеются сомнения в их объективности, годовой объем перевозки и количество льготных категорий пассажиров устанавливается по результатам проведения маркетингового исследования (обследование пассажиропотоков, сегментация рынка транспортных услуг). ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

Рисунок 1 – Предлагаемая схема формирования размера оплаты перевозчикам пассажиров за выполнение транспортной услуги по количеству выполненных рейсов Согласно [14] обследование пассажиропотоков представляет собой проведение наблюдений, направленных на определение количества лиц, которые осуществляют проезд по определенному маршруту или направлению в определенный промежуток времени. Подготовка и проведение этого обследования осуществляется согласно Порядку организации перевозок пассажиров и багажа автомобильным транспортом [14]. Сегментация – это процесс распределения общей совокупности потребителей на отдельные группы (сегменты) по определенным признакам, которые в той или иной мере определяют мотивы их поведения на рынке [15]. Сегментация потребителей осуществляется по следующим признакам [15–18]: географическим; демографическим; социально-экономическим; психографическим; поведенческим. Цель сегментации рынка услуг пассажирского автомобильного транспорта заключается в установлении объема перевозок льготной категории населения, поэтому она производится по демографическим (возраст) и социальноэкономическим (социальная и профессиональная принадлежности) признакам. При этом к льготной группе пассажиров относят детей дошкольного возраста, школьников, студентов, ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

30 государственных служащих, лиц, имеющих льготы, пенсионеров и др.; к нельготной группе – рабочих, служащих, предпринимателей, безработных, лиц, которые не имеют льгот, и др. На этом же этапе определяется среднее количество пассажиров, которое планируется перевозить на каждом маршруте, обслуживаемом перевозчиком за один рейс:

Qср. рейс 

Qобщ nобщ. рейс

, пасс/рейс,

(1)

где Qобщ – планируемый годовой объем перевозки пассажиров на каждом маршруте, обслуживаемом перевозчиком, пасс.; nобщ. рейс – общее количество рейсов, выполняемых на каждом маршруте, обслуживаемом перевозчиком за год (определяется на основании данных паспорта маршрута). На втором этапе определяется себестоимость перевозки пассажиров на каждом маршруте, обслуживаемом перевозчиком. Себестоимость перевозок рассчитывается по методике расчетов тарифов на услуги пассажирского автомобильного транспорта [2] по каждой марке автобусов на маршруте. Приведем данную методику. В себестоимость автобусных перевозок входят статьи затрат, перечень которых приведен в п. 2.4. [2]. 1. Заработная плата. Заработная плата включает три составляющие: заработная плата водителей и кондукторов; заработная плата ремонтных рабочих; заработная плата других категорий работников (инженерно-технических работников, служащих и т. п.). 1.1. Заработная плата водителей рассчитывается по формуле ЗПвод.1км 

ЗПвод/ч  (1  К1  К2  ...  Кn ) , грн/км, Vэ

(2)

где ЗПвод/ч – часовая тарифная ставка водителя, грн/ч; К1 , К2 ,..., Кn – коэффициенты, учитывающие минимальные размеры доплат и надбавок. Их перечень и величины приведены в приложениях к [8]; Vэ – эксплуатационная скорость подвижного состава, км/ч. 1.2. Заработная плата ремонтных рабочих включается в статью «Ремонт и техническое обслуживание автомобилей» и определяется по формуле

ЗП рр1км 

ЗП рр Lгод

, грн/км,

(3)

где ЗП рр – годовая заработная плата ремонтных рабочих, обеспечивающих поддержание работоспособного состояния подвижного состава, грн; Lгод – годовой пробег подвижного состава, км. Расчет ЗП рр базируется на трудоемкости работ по техническому обслуживанию и ремонту (ТО и ТР), среднем разряде рабочих, их тарифной часовой ставке и выполняется по формуле:

ЗП рр  Т р  ЗП рр /ч  (1   К ) , грн, где

Т

– суммарная трудоемкость работ по ТО и ТР подвижного состава, чел.-ч;

ЗП рр /ч – часовая тарифная ставка ремонтных рабочих, грн/ч;

К

– определение приведено в п. 1.1.

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

(4)

31 ЗП рр /ч определяется по [8]. Средний разряд ремонтных рабочих при выполнении ЕО, ТО-1, ТО-2, ТР определяется по [9]. Трудоемкость работ по ТО и ТР конкретных марок автобусов рассчитывается по формуле

Т р  АД р  Т рЕО  Т рТО 1  NТО 1  Т рТО 2  NТО 2 

Lгод  Т рТР , чел.-ч, 1000

(5)

где АД р – количество автомобиле-дней работы подвижного состава (количество ежедневных обслуживаний), дней; Т рЕО , Т рТО 1 , Т рТО 2 , Т рТР – трудоемкость работ единицы ЕО, ТО-1, ТО-2, ТР (на 1000 км), чел.-ч; NТО 1 , NТО 2 – количество обслуживаний ТО-1, ТО-2, ед. Количество NТО 1 , NТО 2 рассчитывается на основе годового пробега подвижного состава и нормативов периодичности ТО, которые определяются по [10]. 1.3. Заработная плата других категорий работников. Заработная плата других категорий работников включается в статью «Общепроизводственные расходы» и рассчитывается в процентном соотношении (фактически сложившимся у субъекта хозяйствования) от заработной платы водителей

ЗПдрк1км  ЗПвод1км  У дрк , грн/км,

(6)

где У дрк – доля заработной платы других категорий работников за предыдущий период. 1.4. Общий фонд заработной платы. Расходы на оплату труда определяются как сумма заработных плат отдельных категорий работающих

ЗП1км  ЗПвод  ЗП рр  ЗПдрк , грн/км.

(7)

2. Отчисление на социальные мероприятия. К этой статье расходов принадлежат отчисления на обязательное социальное страхование, пенсионное страхование и другие обязательные сборы и отчисления, определенные законодательством:

Вос1км  Ксм  ЗП1км , грн/км,

(8)

где К см – ставка отчислений на социальные мероприятия. 3. Расходы на топливо. Расходы на топливо на 1 км пробега автобуса рассчитываются по формуле

ВТ 1км  0,01  НТ  (1  0,01  К )  ЦТ , грн/км,

(9)

где Н Т – базовая линейная норма расхода топлива для автобусов, л/100 км (м3/100 км); 0, 01 НТ – расход топлива на 1 км пробега, л/км (м 3/км); К  – суммарный корректирующий коэффициент к линейной норме, учитывающий конкретные условия эксплуатации, %; Ц Т – цена топлива, грн/л (грн/м3).

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

32 Нормы расхода топлива, перечень корректирующих коэффициентов и их величины приведены в [11]. Суммарный корректирующий коэффициент рассчитывается при одновременном применении нескольких корректирующих коэффициентов как их сумма. 4. Расходы на смазочные материалы. Расходы на смазочные материалы рассчитываются пропорционально расходу топлива по формуле

Всм.1км  0,01  ВТ .1км  ( Н м  Ц м  Н тр  Ц тр  Н сп  Ц сп  Н пл  Ц пл ) , грн/км,

(10)

где Н м , Н тр , Н сп , Н пл – нормы расхода моторных, трансмиссионных, специальных масел (л/100л топлива) и пластических смазок (кг/100 л топлива); Ц м , Ц тр , Ц сп , Ц пл – цена моторных, трансмиссионных, специальных масел (грн/л) и пластических смазок (грн/кг). 5. Расходы на ТО и ТР подвижного состава. Расходы на ТО и ТР подвижного состава включают расходы по заработной плате рабочих, занятых выполнением ТО и ТР автобусов, расходы на материалы и запасные части. Расходы на материалы и запасные части по видам технических обслуживаний, на текущий ремонт по базовым маркам автобусов приведены в [9]. Расходы на материалы и запчасти рассчитываются по формуле

Вм. зч.1км 

L  ( Н  Н р. зч )  1    N ЕО  Н ЕО. м  NТО1  НТО1. м  NТО2  НТО2. м  общ р. м  , грн/км, Lобщ  1000 

(11)

где N ЕО , NТО 1 , NТО 2 – количество ЕО, ТО-1, ТО-2, ед.; Н ЕО. м , Н ТО 1. м , Н ТО 2. м – нормативы расходов материалов на одно ЕО, ТО-1, ТО-2, грн; Н р. м , Н р. зч – нормы расходов на ремонт материалов и запасных частей, грн/1000 км. 6. Расходы на автомобильные шины. Расходы на автомобильные шины на 1 км пробега определяются по формуле

Вш1км 

Ц ш  Кш , грн/км, Нш  Кк

(12)

где Ц ш – цена автомобильной шины, грн; К ш – количество шин, установленных на автобусе, ед.; Н ш – норма эксплуатационного пробега шин, км; К к – коэффициент корректирования, учитывающий условия эксплуатации. К к и Н ш определены в [12]. 7. Расходы на аккумуляторные батареи. Расходы на аккумуляторные батареи на 1 км пробега определяются по формуле

Ваб1км 

Ц аб  К аб , грн/км, Н аб  К к  I

где Ц аб – цена аккумуляторной батареи, грн; К аб – количество аккумуляторных батарей, установленных на автобусе, ед.; Н аб – эксплуатационная норма среднего ресурса аккумуляторных батарей, мес.; К к – коэффициент корректирования, учитывающий условия эксплуатации; I – фактическая интенсивность эксплуатации автобуса, км/мес. ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

(13)

33 8. Амортизация автотранспорта. Амортизационные отчисления производятся согласно Закону Украины «Про оподаткування прибутку підприємств» [13] и Положением бухгалтерского учета 7 «Основные средства» [14]. Амортизационные отчисления на 1 км пробега определяются по формуле

ВА1км 

Ца  Н А , грн/км, 100  Lобщ

(14)

где Ц а – остаточная или первоначальная балансовая стоимость автобуса, грн; Н А – годовая норма амортизации, %. 9. Общепроизводственные расходы. К этой статье относят расходы, включаемые в себестоимость перевозок и неучтенные в приведенных выше статьях, то есть расходы, связанные с управлением и обслуживанием производственного процесса, а также налоги, сборы и другие предусмотренные законодательством обязательные платежи. Объем других расходов определяется путем расчета их удельного веса в расходах на перевозку относительно фонда оплаты труда водителей. Соотношение принимается таким, которое сложилось в предыдущем периоде. 10. Себестоимость выполнения 1 км пробега. Себестоимость 1 км пробега определяется по формуле

S1км  ЗП1км  Вос1км  ВТ 1км  Всм1км  Вм. зч1км  Вш1км  Ваб1км  ВА1км  ОР , грн/км.

(15)

11. Себестоимость перевозки 1 пассажира на маршруте. Определяется по формуле

S1пас 

S1км  lп , грн/пасс., q   

(16)

где lп – среднее расстояние поездки 1 пассажира, км (устанавливается по данным обследования пассажиропотоков); q – пассажировместимость единицы подвижного состава, мест для сидения (для городских перевозок – общая пассажировместимость);  – коэффициент использования пассажировместимости;  – коэффициент использования пробега. На третьем этапе устанавливается обоснованная норма прибыли (рентабельности) для перевозчиков. Рентабельность перевозок пассажирского автомобильного транспорта в городском, пригородном и междугородном сообщении рекомендовано устанавливать на уровне 15 % [2]. Однако допускается установление другого уровня рентабельности, при достаточном экономическом обосновании этого уровня. На четвертом этапе определяется тариф за перевозку 1 пассажира на каждом маршруте, используемый для оплаты перевозчику за выполненные транспортные услуги:

Т усл  S1пас  (1  R) , грн,

(17)

где R – коэффициент рентабельности перевозок, позволяющий учитывать уровень прибыльности работы перевозчика. На пятом этапе осуществляется контроль выполнения количества рейсов на каждом маршруте, обслуживаемом перевозчиком. Контроль за выполнением количества рейсов осуществляют рабочие диспетчерской службы (отдела контроля перевозчиков) транспортного агентства или другой организации, имеющей такие полномочия. На шестом этапе выполняется учет фактического количества выполненных рейсов на каждом маршруте, обслуживаемом перевозчиком. Учет количества выполненных рейсов ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

34 осуществляется по всем маршрутам каждого перевозчика пассажиров за сутки, за месяц, за год. На седьмом этапе перевозчику начисляется сумма оплаты за выполнение транспортной услуги на каждом обслуживаемом маршруте по формуле:

ОТУ  Qср. рейс  nфакт  Т усл , грн,

(18)

где nфакт – фактическое количество выполненных рейсов на каждом маршруте, обслуживаемом перевозчиком за определенный промежуток времени (за месяц). На восьмом этапе осуществляется оплата перевозчику за выполненную транспортную услугу (за каждый месяц). Выводы Предложена методика формирования размера оплаты перевозчикам пассажиров за выполнение транспортной услуги по количеству выполненных рейсов. Приведенная методика является гибкой и динамичной, что позволяет изменять размер оплаты перевозчикам при изменении рыночных условий. Также эта методика предполагает ее использование для формирования размера оплаты перевозчикам пассажиров других видов транспорта с учетом специфики их расходов на перевозку. Список литературы 1. Ушаков Д.Н. Толковый словарь современного русского языка. М.: Аделант, 2013. 800 с. 2. Про затвердження Методики розрахунку тарифів на послуги пасажирського автомобільного транспорту [Електронний ресурс]: наказ Міністерства транспорту та зв'язку України № 1175 від 17.11.2009 року // Законодавство України. Інформаційний портал. URL: http://zakon4.rada.gov.ua/laws/show/z1146-09. 3. О введении в действие Методических рекомендаций по расчету экономически обоснованной стоимости перевозки пассажиров и багажа в городском и пригородном сообщении автомобильным и городским наземным электрическим транспортом общего пользования [Электронный ресурс]: распоряжение Министерства транспорта Российской Федерации от 18 апреля 2013 года № НА-37-р // Официальный Интернет-ресурс Министерства транспорта Российской Федерации. URL: http://www.mintrans.ru/documents/ 151. 4. Об утверждении Инструкции о порядке установления и применения регулируемых цен (тарифов) [Электронный ресурс]: постановление Министерства экономики Республики Беларусь от 22 июля 2011 года № 111 // Национальный правовой интернет-портал Республики Беларусь. URL: http://pravo.by/main.aspx?guid=3871&p0=W21124389. 5. Об утверждении Методики расчета тарифов на оказание услуг по перевозке пассажиров и багажа по регулярным маршрутам [Электронный ресурс]: приказ Министра транспорта и коммуникаций Республики Казахстан от 13 октября 2011 года № 614 // Законы Казахстана. Информационный портал. URL: http://tengrinews.kz/zakon/docs?ngr= V1100007297. 6. Об утверждении Методологии расчета тарифов на услуги по перевозке пассажиров и багажа автомобильным транспортом [Электронный ресурс]: постановление правительства Республики Молдова от 29 октября 2007 года № 1167 // Законодательство стран СНГ. Информационный портал. URL: http://base.spinform.ru/show_doc.fwx?rgn=22284. 7. Про затвердження Положення (стандарту) бухгалтерського обліку [Електронний ресурс]: наказ Міністерства фінансів України № 318 від 31.12.1999 року // Законодавство України. Інформаційний портал. URL: http://zakon4.rada.gov.ua/laws/show/z0027-00. 8. Галузева Угода між Міністерством транспорту та зв'язку України, Федерацією роботодавців транспорту України і спільним представницьким органом профспілки працівників автомобільного транспорту та шляхового господарства України і Всеукраїнської незалежної профспілки працівників транспорту на 2009–2010 роки [Електронний ресурс] // Міністерство інфраструктури України. Інформаційний портал. URL: http://www.mtu.gov.ua/uk/ ugoda_galuz/12060.html. 9. Норми витрат на технічне обслуговування і поточний ремонт за базовими марками автомобілів. Офіц. вид. / Міністерство транспорту України та Департамент автомобільного транспорту. К.: РВК «Укрінтеравтосервіс», 1995. 22 с. 10. Про затвердження Положення про технічне обслуговування і ремонт дорожніх транспортних засобів автомобільного транспорту [Електронний ресурс]: наказ Міністерства транспорту України від 30.03.98 року № 102 // Законодавство України. Інформаційний портал. URL: http://zakon2.rada.gov.ua/laws/show/1081-2008-п.

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

35 11. Про затвердження Норм витрат палива і мастильних матеріалів на автомобільному транспорті [Електронний ресурс]: наказ Міністерства транспорту України від 10.02.98 року № 43 // Закони України. Інформаційноправовий портал. URL: http://www.uazakon.com/documents/date_ci/pg_gbngoe/index.htm. 12. Про затвердження Норм експлуатаційного пробігу автомобільних шин [Електронний ресурс]: наказ Міністерства транспорту України від 08.12.97 року № 420 // Закони України. Інформаційно-правовий портал. URL: http://www.uazakon.com/documents/date_ar/ pg_iegesy.htm. 13. Про оподаткування прибутку підприємств [Електронний ресурс]: закон України N 335/94-ВР від 28.12.94 // Відомості Верховної Ради України (ВВР), 1995, № 4, ст. 28. URL: http://zakon3.rada.gov.ua/laws/show/334/94%D0%B2%D1%80. 14. Про затвердження Положення (Стандарту) бухгалтерського обліку 7 «Основні засоби» [Електронний ресурс]: наказ Міністерства фінансів України від 27.04.2000 року № 92 // Законодавство України. Інформаційний портал. URL: http://zakon2.rada.gov.ua/laws/ show/z0288-00. 15. Про затвердження Порядку організації перевезень пасажирів та багажу автомобільним транспортом [Електронний ресурс]: наказ Міністерства інфраструктури України № 480 від 15.07.2013 року // Законодавство України. Інформаційний портал. URL: http://zakon4.rada.gov.ua/laws/show/z1282-13/page. 16. Іщенко Н.М. Маркетинг транспортних послуг [Електронний ресурс]: навч. посіб. Миколаїв: ЧДУ ім. Петра Могили, 2013. 270 с. URL: http://lib.chdu.edu.ua/index.php?m=2&b=333. 17. Основы маркетинга. 5-е европейское изд. / Ф. Котлер [и др.]; пер. с англ. М.: ООО «И.Д. Вильямс», 2013. 752 с. 18. Хибинг Р., Купер С. Маркетинг; пер. с англ. М.: Эксмо, 2010. 846 с. 19. Ламбен Ж.Ж., Шулинг И., Чумпитас Р. Менеджмент, ориентированный на рынок: учеб.; пер. с англ. СПб.: Питер, Лидер, 2010. 720 с. С.А. Легкий, Т. Е. Василенко, А.В. Толок Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Горловка Основы формирования размера оплаты перевозчикам пассажиров за выполнение транспортной услуги по количеству выполненных рейсов В небольших городах, где отсутствует система централизованного диспетчерского управления, на некоторых маршрутах наблюдается нарушение режима работы автобусов, заключающееся в невыполнении определенного количества запланированных рейсов, выполняемых в позднее время. Одним из путей решения этой проблемы является создание такой системы оплаты транспортных услуг, которая учитывала бы количество фактически выполненных рейсов. Поэтому задача формирования размера оплаты перевозчикам пассажиров за выполнение транспортной услуги по количеству выполненных рейсов является актуальной. Анализ существующих подходов к формированию размера оплаты перевозчикам пассажирского автомобильного транспорта показал, что самым распространенным в Украине, России, Белоруссии, Казахстане и Молдавии является подход, при котором основой формирования оплаты перевозчикам транспортной услуги является количество перевезенных пассажиров. При этом оплата предоставляемых транспортных услуг осуществляется непосредственно или косвенно их потребителями (пассажирами) за счет оплаты тарифа за перевозку, составляющими которого являются себестоимость перевозки и плановая прибыль перевозчика. На основе проведенного анализа существующей методики расчета тарифов на перевозку пассажиров автомобильным транспортом, с использованием метода системного анализа, разработан процесс формирования размера оплаты перевозчикам пассажиров за выполнение услуги по количеству выполненных рейсов. Этот процесс состоит из пяти основных этапов: маркетинговые исследования; нормирование оплаты перевозчику за выполнение транспортной услуги; контроль и учет выполнения плана перевозок; определение размера оплаты перевозчику за предоставленные услуги; реализация оплаты перевозчику за предоставленные услуги. Данный процесс предполагает, что контроль выполнения количества рейсов и непосредственно оплата перевозчикам за предоставленные услуги осуществляются транспортным агентством или другой организацией, не зависящей от перевозчиков. Предложенный процесс позволяет организаторам регулярных перевозок создавать условия для выполнения всех запланированных рейсов с целью повышения уровня удовлетворенности пассажиров и качества их обслуживания. Мы предлагаем формировать размер оплаты перевозчикам пассажиров на основании расходов, необходимых для осуществления перевозок, нормы прибыли и количества выполненных рейсов. Разработанный процесс формирования размера оплаты перевозчикам пассажиров может быть использован для формирования размера оплаты перевозчикам других видов транспорта с учетом специфики определения их расходов на перевозку. ПЕРЕВОЗЧИК, ТРАНСПОРТНАЯ УСЛУГА, СЕБЕСТОИМОСТЬ, ОПЛАТА ТРАНСПОРТНОЙ УСЛУГИ, РЕЙС

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

36 S.А. Legkiy, Т.Е. Vasilenko, А.V. Tolok Automobile and Highway Institute of Donetsk National Technical University, Gorlovka Grounds of Payment Amount Formattion to Passenger Carriers for Rendering of Transport Services According to the Number of Performed Runs In towns where there is no central supervisory control on some routes troubles in bus duty are observed. It consists in non-performance of certain number of scheduled runs (performing in late time). One of the ways of this problem solving is the building of such a system of transport service payment that would take into account a number of actually performed runs. So, the task of payment amount formation to passenger carriers for rendering of transport services according to the number of performed runs is an actual one. The analysis of existing approaches to the payment amount formation to passenger carriers of the automobile transport has shown that the most widespread approach in Ukraine, Russia, Belarus, Kazakhstan and Moldova is the approach when the basis of the payment amount formation to passenger carriers for rendering of transport services is a number of carried passengers. Wherein the payment of rendering transport services is given directly or indirectly to their customers (passengers) at the expense of the tariff payment for transportation, which components are traffic handling cost and the carrier planned profit. On the basis of conducted analysis of the existing procedure of rate making on passenger transportation by the automobile transport using the system-analysis technique the process of the payment amount formation to passenger carriers for rendering of transport services according to the number of performed runs is developed. This process consists of five main stages: marketing researches; payment setting to the carrier for rendering of transport service; control and accounting of the transportation plan fulfilment; definition of payment amount to the carrier for rendered services; payment realization to the carrier for rendered services. The given process assumes that the run number control and directly payment to carriers for rendered services is exercised by the developing transport agency or other organization independent from carriers. The suggested process allows to create conditions for managers of scheduled operation to perform all planned runs with the purpose of the rise of passenger satisfaction level and service quality. We suggest to form payment amount to passenger carries on the basis of costs necessary for transportation, profit rate and number of performed runs. Developed process of the payment amount formation to passenger carries can be used for the payment amount formation to passenger carries of other transport modes taking into account specific character of their costs on transportation. CARRIER, TRANPORT SERVICE, COST PRICE, TRANSPORT SERVICE PAYMENT, RUN Сведения об авторах С.А. Легкий SPIN-код: 6047-7196 Телефон: 093-657-89-72 Эл. почта: LegkiySA@mail.ru Т.Е. Василенко Телефон: 063-067-95-36 Эл. почта: vte.adi@mail.ru

А.В. Толок SPIN-код: Телефон: Эл. почта:

6877-5026 066-742-22-13 tolok.tt.adi@gmail.com

Статья поступила 10.12.2015 © С.А. Легкий, Т. Е. Василенко, А.В. Толок, 2016 Рецензент к.т.н., доц. А.Н. Дудников

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

37 УДК 519.237.7 М.Е. Королѐв, канд. физ-мат. наук, Н.Н. Дудникова, канд. техн. наук, Е.А. Королѐв, канд. техн. наук, О.Н. Куктенко Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Горловка ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МНОГОМЕРНЫХ СТАТИСТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ФАКТОРНОГО АНАЛИЗА В ИССЛЕДОВАНИИ АВТОМОБИЛЬНЫХ РЫНКОВ Проанализирована и доказана экспериментально классическая модель факторного анализа на примере статистических данных автомобильных рынков. Выделены латентные факторы, построена факторная плоскость с нанесением объекта исследования – автомобильных рынков. Ключевые слова: анализ статистический, многомерное шкалирование, метод главных факторов, математическая модель

Введение В настоящее время работа по освоению методов многомерного статистического анализа (МСА) и внедрению их в аналитическую практику становится особенно актуальной, поскольку отслеживание и адекватная реакция на различные изменения в любой сфере человеческой деятельности возможны при наличии системы объективного отражения и оперативной передачи достаточно полной микро- и макроуровневой информации. В современных условиях особенно значимым становится изучение комплексов показателей, представляющих различные сферы исследований. Многомерные методы длительное время широко использовались в практической статистике стран Европы, Америки, Азии, где созданы и функционируют технологичные системы обработки и передачи многомерных данных в компьютерных сетях [1–8]. Знания в области МСА представляются необходимыми для овладения новейшими методологическими разработками в области теоретической статистики и ее развития. МСА основывается на теоретической базе высшей математики и математической статистики. Множество его методов разбивается на две большие группы. К первой относятся методы, применение которых предполагает знание законов распределения многомерной случайной величины и позволяют производить статистическую оценку явлений и процессов, проверять статистические гипотезы – это методы вероятностного анализа многомерных данных. Ко второй группе принадлежат методы, для применения которых не обязательно знание законов распределения, но существенна рациональная логическая конструкция, позволяющая адекватно моделировать реальные процессы и явления – это методы логико-алгеброгеометрического направления [9]. Совокупность методов, которые относятся к двум названным выше направлениям МСА, позволяют решить разнообразные задачи и область их применения четко не разграничена. Объекты и явления рассматриваются с учетом одновременно некоторого множества признаков. Это позволяет добиваться в исследованиях полноты теоретического описания наблюдаемых объектов и объективности последующих выводов. Реально изучаемые объекты и явления имеют практически всегда многопризнаковую природу, надежное отображение их в многообразных математических моделях возможно при условии учета комплекса присущих им наиболее существенных характеристик. МСА – это совокупность глубоко формализованных статистических методов, базирующихся на представлении исходной информации в многомерном геометрическом пространстве и позволяющих определять неявные (латентные), но объективно существующие закономерности в организационной структуре и тенденциях развития изучаемых социальноэкономических явлений и процессов [11–12]. ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

38 Применение методов МСА требует творческого подхода к решению аналитических задач, поскольку они весьма разнообразны и многочисленны. Для решения даже одного типа задач здесь существуют десятки и сотни различных приемов из кластер-анализа, факторного анализа, многомерного шкалирования и т. д. Чтобы правильно выбрать тот или иной метод или комплекс методов для последовательного решения поставленной проблемы, необходимы знания, профессионализм и интуиция. Это становится особенно важным при интерпретации аналитических результатов, часто неоднозначных, когда выводы должны отвечать логической схеме сложных математических расчетов. Противоречия в выводах свидетельствуют о некорректности решения задачи или некорректности интерпретации аналитических результатов. В МСА обрабатываются многомерные (многопризнаковые) совокупности данных. Число признаков (размерность совокупности) при этом может быть – от 1 до 100 и более и в конечном счете определяется условиями задачи и целями исследования [9]. Практическое применение методов МСА требует обязательного использования вычислительной техники. Можно сказать, что эти методы в силу сложности и трудоемкости нереализуемы без технических средств. Таким образом, методы многомерного статистического анализа сегодня называют интеллектуальным инструментом исследователя и активно применяются в аналитической практике. Большой интерес вызывают методы многомерного шкалирования (МШ), разработанные и применяемые в практике для исследований сложных явлений и процессов, не поддающихся непосредственному описанию или моделированию. В основу теории многомерного шкалирования положена идея о возможности развертывания наблюдаемых объектов в некотором теоретическом пространстве, адекватно отображающем реальность [12]. В отличие от других статистических методов поиск координатного пространства в МШ осуществляется не по значениям самих характеризующих объекты признаков, а по данным, представляющим различия, или наоборот, сходство этих объектов. Основным источником данных здесь являются в одних случаях эксперты, субъективно воспринимающие и оценивающие относительное расположение объектов наблюдения в реальных условиях, в других – результаты прямой регистрации сведений о состоянии и поведении объектов. Цель аналитической работы с данными – определение местонахождения объекта в «пространстве восприятия (субъектов)» и создание его образа. Имеется в виду, что непосредственно о самом объекте даже по значениям некоторого набора признаков нельзя судить достаточно надежно или полно. В то же время эксперты или просто наблюдатели еще до проведения аналитических расчетов видят, интуитивно чувствуют различия изучаемых объектов. Неосознанные, нечеткие представления об объектах должны быть конкретизированы и это осуществимо в теоретическом «пространстве восприятия», построенном по субъективным оценкам. В этом представляемом пространстве проявляют себя латентные факторы, становится очевидным действие этих факторов на пространственное расположение объекта, измеримо расстояние между объектами [9]. Цель Необходимо определить местонахождение объекта «автомобильный рынок» в «пространстве восприятия субъектов-потребителей», создать его образ – визуализацию на Евклидовой плоскости и найти латентные факторы. Основной материал исследования Широко применяется также факторный анализ [10], представляющий собой совокупность методов, которые на основе реально существующих связей признаков (или объектов) позволяют выявлять латентные (скрытые) обобщающие характеристики организационной ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

39 структуры и механизма развития изучаемых явлений и процессов. Из числа методов, позволяющих обобщать значения элементарных признаков, выделяется метод главных факторов, который отличается своей простой логической конструкцией. Он дает возможность по т – числу исходных признаков выделить т главных факторов, или обобщенных признаков. Математическая модель главных факторов базируется на логичном допущении, что значения множества взаимосвязанных признаков порождают некоторый общий результат. Учитывая вышесказанное, для решения нижеприведенной задачи применим следующую последовательность методов анализа: 1) метод многомерного шкалирования Торгерсона [9], основанный на использовании количественных характеристик объектов; 2) метод главных факторов [9] (метод Хоттеллинга), поскольку он позволяет сравнительно быстро выделить наибольшее количество общих факторов, учитывающих почти всю суммарную общность. Пусть экспертами, например профессиональными экономистами, оценивались четыре автомобильных рынка (А, В, С, D), расположенных в разных городах и имеющих различные условия торговли. При этом: А(Х1) – рынок с определенно неблагоприятными условиями для покупателя, где к продаже представлено небольшое количество автомобилей, сервисные услуги ограничены и оказываются неквалифицированными работниками, имеется жесткая схема оплаты за покупку, например только наличным расчетом; В(Х2) – с широким выбором автомобилей (по маркам, уровню цен и т. д.), разнообразными сервисными услугами, в целом наиболее благоприятными условиями для покупателя; С(Х3) – с ограниченным выбором автомобилей, суженным кругом услуг, незначительными расхождениями в ценах на автомобили, то есть ограниченными возможностями для покупателя; D(Х4) – рынок, специализированный на автомобилях одной марки, но предоставляющий разнообразные услуги, в общем, имееющий благоприятные условия для покупателя. Свои «оценки» эксперты должны были дать по ранее сложившимся представлениям после ознакомления с соответствующей информацией и общения с покупателями, в результате чего изучаемый рынок следовало отнести к классу А, В, С или D. Необходимо определить местонахождение объекта «автомобильный рынок» в «пространстве восприятия субъектов-потребителей», создать его образ – визуализацию на Евклидовой плоскости и найти латентные факторы. Применим классическую модель многомерного шкалирования: дана матрица идентификаций, строки которой – рынки автомобилей, столбцы – характерные признаки. Для решения поставленной задачи необходимо выполнить следующие этапы: стандартизировать исходные данные (таблица 1); определить матрицы различий по стандартизированным данным; применить классическую модель многомерного шкалирования. Таблица 1 – Исходные данные Объект А = X1 В = X2 С = X3 Д = X4 Среднее значение

ЭКСПЕРТ 1 = P 1 28,8 18,5 19 20,1 21,6

Признак ЭКСПЕРТ 2 = P 2 446,6 105,8 141,6 2,9 174,225

ЭКСПЕРТ 3 = P 3 80,4 27,1 28,5 43,8 44,95

В свою очередь применение модели включает: вычисление «средних» характеристик; преобразование матрицы различий в матрицу с двойным центрированием. ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

40 Итак, были стандартизированы исходные данные z ij   ij /  j .  1,33   0,86 z ij   0,88   0,93 

2,56 1,79   0,61 0,60 . 0,81 0,63  0,02 0,97 

Построена матрица мер различия профилей, причем из большого числа метрических формул использовано евклидово расстояние:

 ijE

     ( ik   jk ) 2  k 

1/ 2

2,337 2,146 2,704  0   0 0,209 0,702  2,337  . 2,146 0,209 0 0,867    2,704 0,702 0,867 0  

Значения элементов матрицы с двойным центрированием *  ( *ij ) найдены по формуле [6]: *ij   12 ( ij2   i2   2j   2 ) , 2 2 где  i  1j   ij – средняя для характеристик различий в j-х столбцах i-й строки, j

возведенных в квадрат;  2j  1i   ij2 – средняя для характеристик различий в i-х строках j-го столбца, i

2 2 возведенных в квадрат;    ij1    ij – средняя величина для квадратов характеристик i

различий матрицы  . Матрица с двойным центрированием имеет вид  3,177  0,975  0,621  1,581   0,236 0,406    0,975 0,333  .    0,621 0,236 0,183 0,202      1,581 0,406 0,202 0,972  

Для матрицы с двойным центрированием применена классическая модель главных факторов с корреляционной матрицей Rh  * (таблица 2)  3,177  0,975  0,621  1,581   0,236 0,406    0,975 0,333  . Rh      0,621 0,236 0,183 0,202      1,581 0,406 0,202 0,972  

Для дальнейших расчетов был использован метод главных факторов – алгоритм Хоттелинга.

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

41 Таблица 2 – Корреляционная матрица Признак X1 X2 X3 X4

Rh X1

3,177 –0,975 –0,622 –1,581

–0,975 0,333 0,236 0,406

–0,622 0,2362 0,183 0,203

–1,581 0,406 0,202 0,972

S i1   rij

 (1) 

8,9E–16 1,1E–15 1,3E–15 1,3E–15

S i(1) S max

0,667 0,833 1 1

Указанный алгоритм реализуется при выполнении нескольких итераций, каждая из которых содержит определенное количество циклов. Первая итерация приведена в таблице 3. Первый цикл итерации – это возведение в квадрат корреляционной матрицы. Таблица 3 – Первый цикл итерации Признак X1 X2 X3 X4

Rh2  Rh/ Rh

S i2   rij

j X1 X2 X3 X4 13,9297 –4,211 –2,6379 –7,0807 0 –4,211 1,28209 0,80984 2,11908 8,9E–16 –2,6379 0,80984 0,51643 1,31166 2,2E–16 –7,0807 2,11908 1,31166 3,65001 1,3E–15

Pi 

Rh S i1

 i2 

–1E–15 3,6E–16 2,2E–16 6,1E–16

Pi 2 d i   i2  1i Pmax

–1,000 0,301 0,187 0,512

1,667 0,533 0,813 0,488

Второй цикл итерации – это возведение корреляционной матрицы в четвертую степень (таблица 4). Таблица 4 – Второй цикл итерации Признак X1 X2 X3 X4

Rh4  Rh2 Rh2

268,864 –81,198 –50,806 –136,86

–81,198 24,5227 15,3444 41,3309

–50,806 15,3444 9,60164 25,8595

–136,86 41,3309 25,8595 69,6705

S i3   rij j

0 –7E–15 3,6E–15 1,4E–14

Pi 

Rh2 S i2

–1E–14 4,1E–15 2,6E–15 7E–15

 3i

Pi 3 d i   i3   i2  Pmax

–1,000 0,301 0,188 0,511

0,000 0,000 0,000 0,001

После возведения корреляционной матрицы в квадрат и в четвертую степень видно, что разности d i резко уменьшаются, что говорит о корректности проводимых расчетов. Третий цикл итерации – это возведение корреляционной матрицы в восьмую степень (таблица 5). Таблица 5 – Третий цикл итерации Признак X1 X2 X3 X4

Rh8  Rh4 Rh4

X1 100193 –30259 –18933 –51002

X2 –30259 9138,16 5717,72 15402,7

X3 –18933 5717,72 3577,56 9637,42

X4 –51002 15402,7 9637,42 25961,8

4 S i4   rij P 4  R 3 S 3  4  Pi i i h i j Pmax

0 –2E–12 –4E–12 4,7E–13 0 2,9E–13 7,3E–12 7,9E–13

–1,000 0,302 0,189 0,509

d i   i4   3i

0,000 0,001 0,001 0,002

Оценки S и P подтверждают правильность проведенных вычислений, поэтому оценки ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

42 компонента первого собственного вектора можно считать достоверными. Четвертый цикл итерации – это возведение корреляционной матрицы в шестнадцатую степень (таблица 6). Таблица 6 – Четвертый цикл итерации Признак X1 X2 X3 X4

Rh16  Rh8 Rh8

1,4E+10 –4E+09 –3E+09 –4E+09 1,3E+09 7,9E+08 –3E+09 7,9E+08 5E+08 –7E+09 2,1E+09 1,3E+09

X4 –7E+09 2,1E+09 1,3E+09 3,6E+09

5 S i5   rij P 5  R 4 S 4  5  Pi d   5   4 i i i i i h i j Pmax

–1E–06 2,4E–07 –5E–07 –1E–06

–3E–07 7,9E–08 4,9E–08 1,3E–07

–1,000 0,302 0,189 0,509

0,000 0,000 0,000 0,000

После проведения четвертого цикла первая итерация была прервана, так как разности d i близки к нулю. Пятый цикл итерации – это возведение корреляционной матрицы в тридцать вторую степень. Он проводится для уточнения проведенных расчетов (таблица 7). Таблица 7 – Пятый цикл итерации Признак X1 X2 X3 X4

Rh32  Rh16 Rh16

2,7E+20 –8E+19 –5E+19 –8E+19 2,4E+19 1,5E+19 –5E+19 1,5E+19 9,6E+18 –1E+20 4,1E+19 2,6E+19

X4 –1E+20 4,1E+19 2,6E+19 7E+19

S i6   rij j

–16384 8192 8192 8192

6 Pi 6  Rh5 S i5  i 

–6262,9 1891,41 1183,45 3188,05

Pi 6 d i   i6   5i Pmax

–1,000 0,302 0,189 0,509

0,000 0,000 0,000 0,000

Таким образом, собственный вектор – это ненормированные значения  5i . Далее были определены нагрузки первого главного фактора (таблица 8). Таблица 8 – Вычисление нагрузок первого главного фактора Признак

 5i  U 1

1  Rh   5i

X1 X2 X3 X4

–1,000 0,302 0,189 0,509

–4,394 1,327 0,830 2,237

A

U1 1

 U  2 1i

–1,780 0,538 0,336 0,906

Первое собственное число max1  1 = 4,394, вектор факторных нагрузок А = (–1,780 0,538 0,336 0,906). Для определения необходимости проведения второй итерации с поиском второго собственного числа и вектора факторных нагрузок была найдена матрица парной корреляции Rh  A  A , которая имеет вид:

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

43   1,780  3,170  0,957  0,599  1,614     0,181 0,487   0,538    0,957 0,289  . Rh     1,780 0,538 0,336 0,906   0,336  0,113 0,305   0,599 0,181       1,614 0,487  0,906  0,305 0,821    

Разность матриц Rh  Rh покажет остаточную, не объясненную первым главным фактором, корреляцию и поможет ответить на вопрос о целесообразности выделения второго главного фактора.  3,177  0,975  0,621  1,581  7,105  2,614  1,979  2,511     0,236 0,406    2,614 0,962 0,728 0,924    0,975 0,333    R1  Rh  Rh    0,621 0,236 0,551 0,700  0,183 0,202    1,979 0,728       1,581 0,406 0,202 0,972    2,511 0,924 0,700 0,888    0,007  0,018  0,022 0,033    0,055  0,081   0,018 0,043  .  0,022 0,055 0,070  0,103    0,033  0,081  0,103 0,15  

Как видно, матрица первых остаточных коэффициентов корреляции содержит еще достаточно большие величины и вполне допускает оценку второго главного фактора. Последующее выполнение второй итерации аналогично первой, но вычисления производятся на данных матрицы остатков R1 . В результате проведения двух итераций получены два главных фактора F1 и F2 (таблица 9). Таблица 9 – Итоговая таблица Главный фактор (факторные нагрузки) A–X1 B–X2 C–X3 D–X4

–1,780 0,538 0,336 0,906

0,085 –0,208 –0,265 0,389

Далее было проведено графическое отображение главного фактора (рисунок 1) и его логическая интерпретация. Проверка произведенных вычислений заключается в том, чтобы для известной матрицы скалярных произведений было верно равенство *  XX  , т. е.:   1,780 0,085   3,177  0,975  0,621    0,336 0,906   0,975 0,333 0,236  0,538  0,208   1,780 0,538  ХХ     0,336  0,265  0,085  0,208  0,265 0,389   0,621 0,236 0,183     0,906 0,389    1,581 0,406 0,202   

 1,581  0,406  . 0,202   0,972 

Последняя матрица совпадает с матрицей  – матрицей с двойным центрированием, что подтверждает правильность практического результата. На рисунке 1 представлено факторное пространство – местонахождение объекта ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

44 «автомобильный рынок» в «пространстве восприятия субъектов–потребителей», где: А – неблагоприятные условия; В – широкий выбор автомобилей, разнообразные сервисные услуги; С – ограниченный выбор автомобилей, суженный круг услуг; D – специализация на автомобилях одной марки, предоставление разнообразных услуг.

Рисунок 1 – Двумерная конфигурация шкал Выводы В данной работе были получены и доказаны экспериментально латентные факторы на основе статистических данных автомобильных рынков, действие которых на изучаемый объект скрыто от исследователя. Проанализирована и протестирована автоматизированная классическая модель факторного анализа; произведена визуализация и интерпретация результатов; выполнена математическая проверка самого метода. Полученные результаты позволяют считать успешной выполненную автоматизацию модели с исходной корреляционной матрицей. Это позволит использовать ее на практике при экономическом анализе, где количество рассматриваемых объектов существенно велико. Список литературы 1. Глинский В.В., Ионин В.Г. Статистический анализ. М. – Новосибирск: ИНФРА-М, Сибирское соглашение, 2009. 241 с. 2. Дронов С.В. Многомерный статистический анализ. Барнаул: Изд-во Алтайского гос. университета, 2011. 239 с. 3. Дубров А.М., Мхитарян В.С. Многомерные статистические методы и основы эконометрики. М.: ИНФРА-М, 2007. 360 с. 4. Симчера В.М. Методы многомерного анализа статистических данных. М.: Финансы и статистика, 2008. 400 с. 5. Дубров А.М., Мхитарян В.С., Трошин Л.И. Многомерные статистические методы. М: Финансы и статистика, 2008. 352 с. 6. Borg I., Groenen P. J. F Modern Multidimensional Scaling: Theory and Applications. Springer, 2013. 636 p. 7. Borg I., Groenen P. J. F., Mair P. Applied Multidimensional Scaling. Springer, 2012. 122 p. 8. Härdle W. K., Simar L. Applied Multivariate Statistical Analysis. 4th Edition. Springer, 2015. 581 p. 9. Многомерный статистический анализ в экономике / Л.А. Сошникова [и др.]. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2012. 598 с. ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

45 10. Королѐв М.Е., Королѐв Е.А., Гетьманская В.Л. Компьютерные технологии прикладной математики в управлении предприятием // Инновационные перспективы Донбасса [Электронный ресурс]: материалы международной научно-практической конференции (г. Донецк, 20-22 мая 2015 г.) Т. 6: Актуальные проблемы инновационного развития экономики Донбасса; редкол.: Л.П. Полякова и др. / М-во образования и науки ДНР. Донецк: ГВУЗ «ДонНТУ», 2015. С. 182–186. 11. Горкавий В.К., Ярова В.В. Математична статистика. К.: Професіонал, 2009. 384 с. 12. Терещенко О.В. Многомерный статистический анализ данных в социальных науках. Минск: БГУ, 2012. 239 с. М.Е. Королѐв, Н.Н. Дудникова, Е.А. Королѐв, О.Н. Куктенко Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Горловка Использование многомерных статистических методов факторного анализа в исследовании автомобильных рынков В данной работе проанализирована и протестирована автоматизированная классическая модель факторного анализа на основе статистических данных автомобильных рынков. Использован метод многомерного шкалирования Торгерсона, основанный на использовании количественных характеристик объектов и метод главных факторов (метод Хоттеллинга), поскольку он позволяет сравнительно быстро выделить наибольшее количество общих факторов, учитывающих почти всю суммарную общность. Произведена визуализация и интерпретация результатов, а именно определено местонахождение объекта «автомобильный рынок» в «пространстве восприятия субъектов-потребителей», создан его образ – визуализация на Евклидовой плоскости. Найдены и доказаны экспериментально латентные факторы, действие которых на изучаемый объект скрыто от исследователя. Выполнена математическая проверка использованного метода. Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что автоматизацию модели с исходной корреляционной матрицей можно считать успешной. Это позволит использовать ее на практике при экономическом анализе, где количество рассматриваемых объектов существенно велико. АНАЛИЗ СТАТИСТИЧЕСКИЙ, МНОГОМЕРНОЕ ШКАЛИРОВАНИЕ, МЕТОД ГЛАВНЫХ ФАКТОРОВ, МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ M.Е. Кorolev, N.N. Dudnikova, Е.А. Кorolev, О.N. Kuktenko Automobile and Highway Institute of Donetsk National Technical University, Gorlovka Multidimensional Statistical Methods of the Factor Analysis in the Car Market Research In the work automated classical model of the factor analysis on the basis of statistical data of the car market is analyzed and tested. Torgerson’s multidimensional scaling method based on the object quantitative characteristics and principal-factor analysis (Hotelling method) is used. It allows to factorize comparatively quickly the greatest number of general factors taking into account almost all total generality. Visualization and interpretation of results are done, namely an object – car market in perception space (subjects-customers) is located, and its image is created – visualization on Euclidean plane. Experimental and latent factors which effect on the body of interest is concealed from researcher are found and proved. Mathematical examination of the used method is carried out. Obtained results allow to make a conclusion that model automation with initial correlation matrix may be considered effective. It allows to use it in practice at the experimental analysis where number of considered objects is substantially large. STATISTICAL ANALYSIS, MULTIDIMENSIONAL SCALING, PRINCIPAL-FACTOR ANALYSIS, MATHEMATICAL MODEL Сведения об авторах М.Е. Королѐв SPIN-код: 4980-9607 Телефон: 0505385168 Эл. почта: kustokust@gmail.com Н.Н. Дудникова SPIN-код: 1424-1363 Телефон: 050 589 90 37 Эл. почта: DudnikovaNN@rambler.ru

Е.А. Королѐв Телефон: Эл. почта:

0956768062 kustokust@gmail.com

О.Н. Куктенко Телефон: 0509172327 Статья поступила 09.12.2015 © М.Е. Королѐв, Н.Н. Дудникова, Е.А. Королѐв, О.Н. Куктенко, 2016 Рецензент к.т.н., доц. С.В. Никульшин

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

46 УДК 539.3 Л.П. Вовк, д-р техн. наук, проф., Е.С. Кисель Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Горловка РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ ДЕФОРМАЦИИ ПО ПЛОЩАДИ ТЕРМОУПРУГОГО НЕОДНОРОДНОГО СЕЧЕНИЯ ДЕТАЛИ НА РЕЗОНАНСНЫХ ЧАСТОТАХ Проведен сравнительный анализ средней за период энергетической характеристики, накопленной во внутренней области сечения детали, для интегрального описания влияния особенностей волнового поля на вибродинамическое поведение составляющих деталей. Ключевые слова: термоупругая прямоугольная область, энергетическая характеристика, собственные частоты

Введение В современной технике широкое применение находят изделия и элементы конструкций кусочно-однородной структуры, составляющие которых имеют различные физико-механические свойства. Детали, сочетающие в себе несколько материалов, соединенные сваркой или иными технологиями, – детали неоднородной структуры – широко применяются в автомобилестроении. При их изготовлении и эксплуатации они подвергаются воздействию различных внешних и внутренних факторов, при этом во всей структуре конструкции или в ее отдельных частях могут происходить процессы различной физической природы и, как следствие, возникать определенные дефекты строения. Все это необходимо учитывать при оценке прочности и надежности таких технических систем как на этапе их разработки и проектирования, так и для прогнозирования их длительной и безопасной эксплуатации. Поэтому изучения напряженно-деформированного состояния кусочно-однородных тел с учетом их структуры, внешних нагрузок и собственных напряжений, является актуальной и чрезвычайно важной научно-технической проблемой. Это является причиной значительной заинтересованности отечественных и зарубежных ученых в таких исследованиях и разработке эффективных методов их проведения, в частности, широкого использования современных средств математического моделирования и вычислительной техники. Как показывают результаты экспериментальных исследований, наиболее уязвимыми в плане прочности участками составных областей являются границы соединений составных частей области, обладающих различными термомеханическими свойствами. Аналитические расчеты и численное моделирование показывают, что собственные напряжения и, как следствие, энергия, возникающие в этих участках, напрямую зависят также и от геометрических характеристик составных частей области, а также термической нагрузки [1, 2]. В качестве величины, определяющей меру повреждения (прочности), можно использовать энергию упругой или термоупругой деформации в материале. Считается, что минимальная энергия, обусловленная напряжениями, соответствует максимальной прочности составной области. Цель работы Проведение сравнительного анализа энергетической характеристики ( E ) средней за период, накопленной во внутренней области сечения детали, для интегрального описания влияния особенностей волнового поля на вибродинамическое поведение составных деталей [3, 4].

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

47 Основные материалы исследования Пусть сечение детали – некоторая прямоугольная область, которая занимает в системе координат 1O2 область D  G1  G2 , где 1 , 2 – декартовы координаты

G 1   1 , 2  : 1  c; 2  b , G 2   1 , 2  : 1   a, c  c, a  ; 2  b . Области G  m  m  1, 2  состыкованы друг с другом. Они являются изотропными и, в общем случае, имеют разные упругие константы. Аналогично [5] вводим локальную безразмерную координату x̂   1  c  a , xˆ  0, 2  ; 2  1   ,   c a . Энергетическая характеристика ( E ) (безразмерная величина), средняя за период, накопленная во внутренней области сечения детали, вычисляется по формуле [2], 2

E 

 (U

m 1 G ( m )

( m )2 1

 U 2( m )2 )dG ( m ) ,

(1)

где U i( m ) , i  1, 2 – безразмерные амплитудные характеристики перемещений. Результаты анализа распределения средней за период энергии по площади прямоугольника, в частности, в особых областях прямоугольного сечения деталей для разных форм колебаний отражены в сравнительной таблице 1. Таблица 1 – Проявление резонанса для различных значений параметра 2

2  0,17 №

2  0, 5

2  0, 9

Ti-Pb-Ti

Pb-Ti-Pb

Ti-Pb-Ti

Pb-Ti-Pb

Ti-Pb-Ti

ГР

КР

т у т у т у т у т  1 +‒ 2 +‒ 3 +‒ 4 +‒ 5 + +‒ 6 + 7 + +‒+‒ + 8 + +‒+‒ + 9 + + 10 + +‒ +‒ 11 + +‒ 12 + ‒ + ‒ + +‒ 13 + ‒ +‒ + +‒ + 14 +‒ + +‒ +‒ 15 + + +‒

КР у

+‒ +‒ +‒ +‒ +‒ + +‒ +‒ + + +‒ +‒ + +

т у

КР у

+‒ +‒ +‒ + + + + +‒

+‒ +‒ +‒ +‒ +‒ + + +‒ + + + + +‒ + + +‒ + + + + + + + +‒ +

+‒ +

Pb-Ti-Pb

КР у

+‒ +‒ + + + + +‒ +‒ + + + +‒ +‒ + +‒ +‒

т у

ГР т

КР у

+‒ + +‒ + + + + + + +‒ +‒+‒ + + + +‒ + +‒ +‒ +‒ +‒ +‒ + +‒ +‒

В данной таблице представлены результаты аналитических и численных расчетов для сечений с наплавками различной ширины: узкой, при 2  0,17 ; средней ширины, при 2  0, 5 ; широкой, 2  0, 9 . Каждое из рассмотренных сечений приведено для сочетания ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

48 материалов Ti-Pb-Ti и Pb-Ti-Pb (сечения с так называемыми «жесткими» и «мягкими» наплавками) при наличии и отсутствии влияния термоупругой составляющей. Константы, характеризующие материал, взяты из [6]. На найденных 15-ти собственных частотах авторами исследуется проявление эффектов граничного («ГР») и краевого резонанса («КР»). Ярко выраженная ЛКН отмечается знаком «+» в соответствующей ячейке таблицы, слабо выраженная ЛКН – соответственно «+ ‒», при отсутствии ЛКН ячейка таблицы остается пустой. Внешние геометрические размеры исследуемого составного сечения определяет параметр L  3,25 . Основываясь на результатах проведенных аналитических и численных исследований [7, 8], сформулируем следующие выводы относительно особенностей ЛКН в сингулярных зонах составного сечения детали. 1. Наличие неоднородности в сечении резко уменьшает интенсивность краевого резонанса. Это показано в таблице 1 и в дальнейшем подтверждается результатами программного анализа, представленного на рисунках 1‒15 эпюрами распределения энергии по сечению тела. Он представлен слабо только при узких «жестких» наплавках и только на высоких частотах. Наличие же «мягких» наплавок, резко уменьшает интенсивность краевого резонанса при любых значениях  2 . 2. Основные признаки локализации волновых движений наблюдаются на меньших частотах в окрестности границы раздела сред (граничный резонанс). Наиболее ярко он представлен при узких «мягких» и широких «жестких» наплавках. То есть, как было указано ранее, наличие граничного резонанса и его интенсивность прямо пропорциональны площади части сечения, занимаемого «жестким» материалом (Ti). Для проверки подобного рода результатов аналитических расчетов напряженно-деформированных состояний в неоднородных деталях наиболее приемлемыми являются численные методы, в первую очередь метод конечных элементов, широко используемый в современных программных пакетах анализа элементов конструкций, таких как ANSYS, COSMOS/Design, STAR LS Dyna и т. п. В подтверждение полученных результатов были проведены расчеты с использованием программного комплекса ANSYS. Задачей программного анализа стала проверка полученной зависимости явления граничного и краевого резонанса от параметра 2 для различных сочетаний материалов в упругом и термоупругом случаях. Эпюры различных частот представлены на рисунках 1‒15. Так, для сочетания материалов TiPb-Ti ( L  3,25 , 2  0,17 ) результаты представлены на рисунках 1‒3, где исследуемые эффекты отмечены на соответствующих рисунках стрелкой.

Рисунок 1 – Эпюра распределения энергии для 12-й частоты

Рисунок 2 – Эпюра распределения энергии для 13-й частоты

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

Рисунок 3 – Эпюра распределения энергии для 15-й частоты В остальных случаях локализация волнового поля на границе раздела сред существенна. Например, для сочетания материалов Pb-Ti-Pb ( L  3, 25 , 2  0,17 ) на рисунках 4‒15 представлены эпюры распределения энергии по площади составного сечения для различных частот.

Рисунок 4 – Эпюра распределения энергии для 4-й частоты

Рисунок 5 – Эпюра распределения энергии для 5-й частоты

Рисунок 6 – Эпюра распределения энергии для 6-й частоты

Рисунок 7 – Эпюра распределения энергии для 7-й частоты

Рисунок 8 – Эпюра распределения энергии для 8-й частоты

Рисунок 9 – Эпюра распределения энергии для 9-й частоты

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

Рисунок 10 – Эпюра распределения энергии для 10-й частоты

Рисунок 11 – Эпюра распределения энергии для 11-й частоты

Рисунок 12 – Эпюра распределения энергии для 12-й частоты

Рисунок 13 – Эпюра распределения энергии для 13-й частоты

Рисунок 14 – Эпюра распределения энергии для 14-й частоты

Рисунок 15 – Эпюра распределения энергии для 15-й частот

Рассмотрев более детально участок соединения разнородных материалов для данного сечения на резонансной частоте (рисунок 16) и сравнив значения термоупругой энергии деформации в различных участках, отмечаем признаки граничного резонанса. Своего наибольшего значения термоупругая энергия достигает, приближаясь к так называемой «особой точке» (внешняя горизонтальная граница сечения) со стороны более «мягкого материала» Pb. Рассматривая эту же 7-ю частоту для сочетания материалов Ti-Pb-Ti, L  3, 25 , 2  0,17 (рисунок 17), следует отметить минимальные значения энергии деформации, практически «колеблющиеся у нулевой отметки», и, как следствие, отсутствие какого-либо рода резонансных явлений. Некоторое общее увеличение значений энергии можно отметить лишь при удалении от «жестких» наплавок к центру более «мягкой» области. Такое различие в значениях вызвано различным соотношением площадей «жесткой» и «мягкой» составляющей сечения. Так, для области на рисунке 16 это соотношение около 4, а на рисунках 17–18 порядка 0,25. Выбирая же из более высоких значений собственных частот для данной области частоту, наиболее приближающуюся к резонансной, в данном случае 12-ю (рисунок 18), можно отметить значительное (по сравнению с рисунком 17 и 7-й частотой) увеличение значений энергии в окрестности «особой» точки области границы раздела сред. Имеем слабо выраженный граничный резонанс и отсутствие краевого резонанса. Результаты анализа рисунков 16–18 практически полностью совпадают с данными таблицы 1.

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

Рисунок 16 – Некоторые значения термоупругой энергии для 7-й резонансной частоты, Pb-Ti-Pb ( L  3, 25 , 2  0,17 )

Рисунок 17 – Некоторые значения термоупругой энергии для 7-й частоты, Ti-Pb-Ti ( L  3, 25 , 2  0,17 ) ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

Рисунок 18 – Некоторые значения термоупругой энергии для 12-й резонансной частоты, Ti-Pb-Ti ( L  3, 25 , 2  0,17 ) Выводы 1. Наличие неоднородности в сечении резко уменьшает интенсивность краевого резонанса. Он представлен слабо только при узких «жестких» наплавках и только на высоких частотах. Наличие же «мягких» наплавок резко уменьшает интенсивность краевого резонанса при любых значениях 2 . 2. Основные признаки локализации волновых движений наблюдаются на меньших частотах в окрестности границы раздела сред (граничный резонанс). Наиболее ярко он представлен при узких «мягких» и широких «жестких» наплавках. Наличие граничного резонанса и его интенсивность прямо пропорционально площади части сечения, занимаемого «жестким» материалом (Ti). Термоупругость «смазывает» краевой и граничный эффекты. Отмечается гораздо меньше частот, на которых происходит локализация исследуемых явлений. Так, например, для (Ti-Pb-Ti, 2  0, 5 ) граничный эффект отмечается на 14-ти частотах, а для термоупругой ‒ на семи. Аналогично для упругой области (Pb-Ti-Pb, 2  0,17 ) краевой эффект присутствует на семи частотах, а для термоупругой – на четырех. 3. Наблюдается гораздо меньшее влияние геометрии неоднородности на интенсивность краевого резонанса в упругом и термоупругом расчете. Локализация во внешних угловых точках и на внешней границе сечения происходит гораздо реже, чем на границе раздела сред. Определение напряженного состояния кусочно-однородных тел путем постановки и решения подобного рода обобщающих задач формирует основу для осуществления, при помощи единого математического аппарата, вышеуказанных комплексных исследований тонких динамических эффектов в условиях динамических и температурных нагрузок на элементы конструкций, а поэтому актуальны и в теоретическом, и в прикладном аспекте для механики деформируемого твердого тела.

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

53 Список литературы 1. Вовк Л.П. Исследование динамических эффектов, возникающих при вибронагружении стыковых паяных соединений // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2004. № 1. С. 60–64. 2. Гринченко В.Т., Мелешко В.В. Гармонические колебания и волны в упругих телах. К.: Наукова думка, 1981. 283 с. 3. Каландия А.И. Замечания об особенности упругих решений вблизи углов // Прикладная математика и механика. 1969. Т. 33, № 1. С. 132–135. 4. Вовк Л.П. Анализ локальных особенностей волнового поля в сингулярных точках составной области // Вісник Сумського держ. університету. Сер. «Фізика, математика, механіка». 2003. № 10 (56). С. 144–156. 5. Вовк Л.П., Кисель Е.С. Обзор основных методов решения краевых задач термоупругости // Перспективы развития научных исследований в 21 веке: сб. материалов 9-й международной науч.-практ. конф., (г. Махачкала, 31 октября 2015 г.). Махачкала: ООО «Апробация», 2015. С. 8–9. 6. Солнцев Ю.П., Пряхин Е.И., Войткун Ф. Материаловедение: учеб. для вузов. М.: МИСИС,1999. 600 с. 7. Вовк Л.П., Кисіль Е.С. Розв’язання крайових задач термопружних областей з негладкою границею // Вісник Тернопільського державного технічного університету. 2009. Т. 14, № 4. С. 176–180. 8. Вовк Л.П., Кисель Е.С. Асимптотические методы исследования краевых задач теории термоупругости в областях с негладкой границей // Материалы Х Международной научно-практической конференции «Методы и алгоритмы прикладной математики в технике, медицине и экономике», 26 февраля 2010 г. Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2010. С. 4–6.

Л.П. Вовк, д-р техн. наук, проф., Е.С. Кисель Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Горловка Распределение энергии деформации по площади термоупругого неоднородного сечения детали на резонансных частотах Детали, сочетающие в себе несколько материалов, соединенные сваркой или иными технологиями, – детали неоднородной структуры – широко применяются в автомобилестроении. Проведен сравнительный анализ энергетической характеристики средней за период, накопленной во внутренней области сечения детали, для интегрального описания влияния особенностей волнового поля на вибродинамическое поведение составляющих деталей. Получены аналитико-численные решения граничных задач термоупругости для плоских кусочно-неоднородных структур. Проведено: исследование зависимости краевых и граничных динамических эффектов от температурных, а также геометрических и упругих параметров, определяющих неоднородность области; определение особенностей распределения термоупругих напряжений в зонах динамических эффектов на примере неоднородной термоупругой прямоугольной области. Разработаны и практически апробированы схемы для численно-аналитического расчета параметров локальной особенности по термоупругим напряжениям в нерегулярных точках сечения и сравнительный анализ влияния температурных эффектов на параметры локальной особенности в телах с переменными характеристиками, такими как свойства материала. ТЕРМОУПРУГАЯ ПРЯМОУГОЛЬНАЯ ОБЛАСТЬ, ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА, СОБСТВЕННЫЕ ЧАСТОТЫ

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

54 L.P. Vovk, Doctor of Tech.Sc., Prof., E.S. Kisel Automobile and Highway Institute of Donetsk National Technical University, Gorlovka Deformation Energy Distribution on the Part Thermoelastic Heterogeneous Sectional Area at Resonance Frequencies In this work a comparative analysis of the average energy characteristic accumulated in the interior of the part section to describe integrally the effect of the wave field peculiarities on the vibrodynamic behavior of composite parts is given. Analytical and numerical solutions of thermoelasticity boundary problems for flat sectionally heterogeneous patterns are obtained. The dependence study of edge and boundary dynamic effects on temperature ones and geometrics and elasticity determining field inhomogeneity is carried out, peculiarities of thermoelastic stress distribution in zones of the dynamic effect on the example of the inhomogeneous thermoelastic rectangular field is determined. Schemes for numerical and analytical calculation of the local peculiarity parameters on thermoelastic stresses in the irregular section points and a comparative analysis of the temperature effect influence on the local peculiarity parameters in bodies with variable properties such as properties of the material are developed and practically tested. THERMOELASTIC RECTANGULAR FIELD, ENERGY CHARACTERISTIC, PROPER FREQUENCIES Сведения об авторах Л.П. Вовк SPIN-код: 9860-6682 Телефон: +380 (95) 382-58-93 Эл. почта: lv777@list.ru Е.С. Кисель SPIN-код: 7676-8943 Телефон: +380 (93) 136-72-36 Эл. почта: e.s.kisel@gmail.com

Статья поступила 13.01.2016 © Л.П. Вовк, Е.С. Кисель, 2016 Рецензент д.т.н., проф. Е.П. Мельникова

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

СТРОИТЕЛЬСТВО И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ДОРОГ УДК 625.7.003 Т.В. Скрыпник, канд. техн. наук, С.В. Приходько, В.Ю. Скрыпник Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Горловка ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ИННОВАЦИОННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В ДОРОЖНОЙ ОТРАСЛИ ДОНЕЦКОЙ НАРОДНОЙ РЕСПУБЛИКИ Для активизации инновационной деятельности в дорожном хозяйстве необходимо создать действенную систему и организационно-экономический механизм организации инновационной деятельности на фоне благоприятной экономической и нормативно-правовой среды. Определены задачи совершенствования системы управления состоянием автомобильных дорог на основе развития технологического обеспечения. Ключевые слова: инновационная деятельность, дорожное хозяйство, научные исследования, внедрение базы данных, организационно-экономический механизм

Актуальность темы Инновационная направленность вузовской науки рассматривается в современных условиях в качестве одного из оснований динамичного экономического развития дорожной отрасли и базируется на научных разработках учреждений высшей школы. Инновации – важный инструмент снижения издержек дорожной отрасли и повышения потребительских свойств автомобильных дорог. Разработка и внедрение в дорожную отрасль новых технологий и наукоемкой продукции являются ключевыми факторами достижения и сохранения конкурентных преимуществ, сокращения издержек на обеспечение жизненного цикла автомобильной дороги, повышения ее безопасности и долговечности, а следовательно, привлекательности для пользователей и инвесторов. Задача вузовской науки не только в накоплении знаний о дорожной отрасли, а в предметном и целенаправленном поиске сочетаний ресурсов и результатов инновационного процесса; обосновании модели будущего развития дорожной отрасли; определении долгосрочной государственной инновационной политики, приоритетов и системы мер по их обеспечению, включая поддержку вузов как источников разработки новых конкурентоспособных технологий. В связи с этим на первый план, как важнейший элемент регулирования инновационного развития дорожной отрасли, выходит перспективное планирование, а именно разработка Транспортной стратегии развития Донецкой Народной Республики на долгосрочную перспективу (до 2025 г.); Государственной программы развития и содержания автомобильных дорог ДНР на среднесрочную перспективу (до 2020 г.) и годовых планов прогнозов развития сети автомобильных дорог Донецкой Народной Республики. Решение задач стратегического и тактического планирования требует создания научных, организационных и экономических механизмов для повышения востребованности инноваций в дорожной отрасли Донецкой Народной Республики. Это позволит достичь запланированных показателей качества дорожной сети и эффективного использования выделяемых ресурсов.

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

56 Цель исследования Конечной целью станет создание в Донецкой Народной Республике сети автомобильных дорог, обеспечивающих движение транспортных потоков в определенном скоростном режиме, с высоким уровнем безопасности и комфортности для пользователей. Основная часть. Процессы исследования проблемы Потребность в инновационном развитии дорожного хозяйства определяется влиянием следующих фундаментальных факторов:  продолжающимся ростом численности парка транспортных средств, увеличением доли легковых автомобилей с высокими динамическими характеристиками и грузовых автомобилей с повышенными осевыми нагрузками, что требует пересмотра требований к основным потребительским свойствам автомобильных дорог;  высокой автомобилизацией и подвижностью населения, интенсивностью движения транспортных потоков, способствующих существенному увеличению уровня загрузки дорог и появлению транспортных заторов, особенно в зонах влияния крупных городов. Это требует ускоренного развития автомагистралей и объездных дорог, отвечающих международным стандартам развития и строительства, а также применения усовершенствованных систем организации движения;  значительной стоимостью основных дорожно-строительных материалов и современной высокопроизводительной техники при одновременном повышении требований к соблюдению межремонтных сроков, что требует совершенствования механизмов ценообразования в дорожном хозяйстве;  применением новых (в том числе зарубежных) технологий строительства и эксплуатации дорог, что влечет за собой рост требований к качеству производства дорожных работ;  масштабным восстановлением местных дорог для соединения населенных пунктов с опорной сетью дорог, что требует ускоренной разработки и применения экономически оправданных технологий и материалов (главным образом местных), подготовки новых стандартов проектирования, строительства и эксплуатации таких дорог;  приоритетным учетом требований обеспечения безопасности движения и экологических норм в дорожном строительстве. Влияние указанных факторов требует от дорожного хозяйства существенной перестройки на принципах инновационного развития. Одна из основных проблем заключается в том, что основные потребители инновационной продукции (республиканские органы управления дорожным хозяйством, проектные и подрядные организации) не рассматривают применение инноваций в качестве одной из приоритетных задач своей практической деятельности. Это негативно отражается на эффективности дорожных работ, темпах и стоимости дорожного строительства. Отсутствует и перечень критических технологий дорожного хозяйства, которые обеспечивали бы эффективное планирование инновационной деятельности на объектах строительства, ремонта и содержания дорог. При формировании приоритетных направлений развития инновационной деятельности в дорожной отрасли необходимо учитывать опыт разработки и реализации аналогичных программ и планов применения новых технологий в области дорожного строительства. Развитие инновационной деятельности в дорожной отрасли обладает высокой социально-экономической значимостью. Применение новых технологий, техники, конструкций и материалов способствует существенному улучшению потребительских свойств автомобильных дорог, к которым относятся: ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

57  непрерывность, безопасность, скорость и удобство движения;  пропускная способность и уровень загрузки дорог движением;  способность пропуска автомобилей и автопоездов с заданными габаритами, осе-

выми нагрузками и грузоподъемностью (общей массой);  экологическая безопасность;  стоимость строительства и эксплуатации автомобильных дорог. Основным сдерживающим фактором обеспечения высоких потребительских свойств дорог является прямое влияние требований к этим свойствам на строительную стоимость дорог и требуемый объем затрат на их поддержание в процессе эксплуатации. Применение новых усовершенствованных стандартов проектирования и эксплуатации автомобильных дорог, энерго- и ресурсосберегающих технологий, долговечных дорожных конструкций и материалов позволяет оптимизировать стоимость объектов строительства, обеспечить увеличение межремонтных сроков и на этой основе обеспечить улучшение потребительских свойств автомобильных дорог с необходимой экономической эффективностью. Дорожное строительство создает мультипликативный эффект не только в смежных областях, но и является стимулом к развитию многих отраслей экономики за счет качественного улучшения транспортной инфраструктуры. Применение новых образцов высокопроизводительной дорожной техники и соответствующих технологий существенно сокращает сроки строительства автомобильных дорог, улучшает качество их содержания. Исследования показывают, что широкомасштабное использование инноваций при эксплуатации автомобильных дорог позволяет обеспечить увеличение протяженности дорог в нормативном состоянии даже в условиях жестких финансовых ограничений. Приоритетные направления развития инновационной деятельности в дорожной отрасли: − разработка нормативно-правовых актов по строительству, ремонту и содержанию существующей сети автомобильных дорог; − разработка норм проектирования автомобильных дорог общего пользования с учетом необходимости гармонизации отечественных и зарубежных нормативов для обеспечения однородных условий движения на международных маршрутах; − разработка усовершенствованных технологий инженерных изысканий и автоматизированного проектирования автомобильных дорог общего пользования и мостов, в т. ч. развитие применения GPS-систем; − разработка норм в области организации и надзора за строительством автомобильных дорог общего пользования для обеспечения требуемого уровня качества дорожных работ; − совершенствование системы ремонта и содержания дорог и мостов имеет целью разработку эффективного комплекса мер, способных в сжатые сроки и при рациональном уровне затрат восполнить накопленный недоремонт сооружений, а также создать организационную и научную основу для перехода в основном к широкому использованию предупредительных мер, позволяющих существенно сократить затраты на ремонт и содержание дорог и мостов; − создание и внедрение новых искусственных материалов с управляемыми физикомеханическими свойствами для применения в различных слоях дорожных конструкций и создания новых нетрадиционных дорожных конструкций; − разработка альтернативных вяжущих для покрытий автомобильных дорог высоких категорий; − совершенствование методов применения долговечных цементобетонных конструкций дорожных одежд;

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

58 − создание и совершенствование маршрутов пропуска сверхтяжелых грузовиков только по направлениям международных транспортных коридоров и по строго установленным правилам; − создание и совершенствование правовой базы по функционированию системы электронного сбора платы за проезд; − формирование сети платных дорог по направлениям международных транспортных коридоров; − совершенствование технологии строительства цементобетонных покрытий на автомобильных дорогах общего пользования; − разработка методов оценки и прогнозирования состояния земляного полотна, дорожных одежд и покрытий в процессе эксплуатации; − разработка методов повышения трещиностойкости асфальтобетонных покрытий на различных основаниях; − разработка принципов и методов применения предупредительных мероприятий и ремонтов, позволяющих существенно снизить затраты на ремонт и содержание дорог, в том числе методов оценки, прогноза и образования колей, неровностей, ямочности, трещин, шелушения и выкрашивания; − разработка методов ликвидации деформаций и разрушений земляного полотна и дорожных одежд на ранней стадии их развития; − развитие холодных технологий при ремонте и содержании автомобильных дорог; − поиск новых методов зимнего содержания дорог, защиты дорог от снежных заносов, прогнозирования и предупреждения зимней скользкости путем создания антигололедных покрытий и новых экологически безопасных химических материалов; − разработка методов оценки и прогнозирования сроков службы эксплуатируемых мостов на основе их мониторинга. Рекомендации, направления дальнейших исследований В инновационной деятельности дорожной отрасли необходимо: 1. Повысить эффективность технологической цепочки, связывающей научные исследования и реализацию их результатов: разработка – проверка на практике и опытное внедрение – мониторинг и закрепление в нормативно-технических документах – широкая реализация с научным сопровождением. Реализация этого направления требует совершенствования системы организации и управления процессом внедрения научно-технических достижений. 2. Разработать перечень критических технологий, применение которых имеет приоритетное значение для решения ключевых задач дорожного хозяйства по повышению долговечности дорог и дорожных сооружений, оптимизации затрат на дорожные работы, решению вопросов энерго- и ресурсосбережения, обеспечению безопасности дорожного движения, повышению пропускной способности дорожной сети и скорости движения транспортных потоков (в том числе за счет применения интеллектуальных транспортных систем), увеличению межремонтных сроков покрытия автомобильных дорог. 3. Организовать работу по изучению и использованию зарубежного опыта для создания новых разработок технологий строительства и ремонта автомобильных дорог. 4. Обосновать необходимость формирования стратегии долгосрочного инновационного развития отрасли и основных текущих мероприятий по ее реализации для улучшения потребительских свойств автомобильных дорог.

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

59 Выводы Для развития инновационной деятельности в дорожной отрасли необходимо:  сформировать инновационную инфраструктуру дорожной отрасли для масштабного освоения прогрессивных технологий, материалов, конструкций, включая систему информационного обеспечения, систему экспертизы, систему сертификации и продвижения разработок и т. д., создание производств наукоемких видов продукции;  скоординировать действия научных, проектных и производственных организаций и предприятий дорожной отрасли, вузовской науки в целях разработки комплексного подхода к решению задач инновационного развития;  обеспечить благоприятные экономические условия для активизации инновационной деятельности вузовской науки путем формирования благоприятных условий для ее функционирования и оказания ей государственной поддержки, особенно на начальном этапе деятельности;  выявить и поддержать конкурентоспособные технологии, стимулировать предприятия, осваивающие отечественные научно-технические разработки;  обеспечить приоритетность реализации критических технологий (в соответствии с утвержденным Перечнем критических технологий дорожной отрасли) и стимулировать их применение проектными, строительными и производственными организациями;  сохранить и развить научно-технический потенциал дорожной отрасли для поддержания современного технологического уровня и эффективного использования критических технологий;  вовлечь в хозяйственный оборот объекты интеллектуальной собственности и результаты изобретательской деятельности и обеспечить их защиту от несанкционированного использования;  интенсифицировать разработку стандартов, направленных на расширение использования прогрессивных технологий, материалов и техники;  совершенствовать работу по гармонизации технологических, нормативно-технических документов с зарубежными аналогами;  использовать технологии двойного назначения;  развивать лизинг новой прогрессивной дорожной техники и оборудования для ускорения производства дорожных работ и повышения качества дорожно-строительных материалов, а также уникального наукоемкого оборудования для научных исследований;  обеспечить на конкретных объектах автомобильных дорог и сооружений на них опытно-экспериментальное и промышленное внедрение инновационных продуктов, включая новые технологии, материалы, конструкции и технические решения, обеспечивающие повышение качества дорожных работ, повышение эксплуатационных характеристик, долговечность дорожных конструкций;  рационально использовать бюджетные ассигнования при проектировании, строительстве (реконструкции), ремонте и содержании автомобильных дорог, для повышения эффективности использования в дорожном хозяйстве интеллектуального и научно-технического потенциала. Основные ожидаемые результаты Практический опыт показывает, что наибольший эффект от применения прогрессивных технологий достигается, если этот процесс распространяется на все стадии жизненного цикла автомобильной дороги – от ее проектирования до строительства и последующей эксплуатации. В результате реализации инновационной деятельности дорожной отрасли ожидается:  повышение транспортно-эксплуатационных характеристик автомобильных дорог; ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

60  увеличение межремонтных сроков покрытия автомобильных дорог, повышение безопасности дорожного движения;  сокращение затрат на строительство, реконструкцию, ремонт и содержание автомобильных дорог и искусственных сооружений за счет использования прогрессивных дорожностроительных материалов, ресурсо- и энергосберегающих технологий, применения эффективных средств инженерного оборудования и обустройства дорог, современных информационных технологий и систем связи, обеспечения действующих требований дорожной экологии. Реализация этих мероприятий принесет не только экономический эффект, она положительно скажется на формировании новой инфраструктуры в системе научных, технологических, проектных и учебных организаций дорожной отрасли с развитыми финансовоэкономическими, маркетинговыми и коммерческими механизмами, а также позволит создать республиканский центр передачи технологий с обширной базой данных о новых технологиях, конструкциях и материалах. Это позволит перейти на инновационный путь развития республиканской дорожной отрасли – поиска и накопления теоретических знаний в различных смежных областях науки и техники, практического использования этих знаний для разработки новых высокоэффективных материалов, технологий, приборов, техники и оборудования; обеспечения повышения срока службы дорог и искусственных сооружений; создания эффективной системы управления научным комплексом дорожной отрасли; повышения качества дорожных работ и услуг; сокращения стоимости дорожных работ на основе развития и совершенствования научных исследований, техники, инновационной деятельности и технического регулирования. Список литературы 1. Сухов А.А., Чванов А.В., Кочетков А.В. Освоение инноваций в дорожном хозяйстве // Инновационная деятельность. 2010. № 2. С.12–17. 2. Формирование научно-инновационной политики дорожного хозяйства / А.А. Сухов [и др.] // Инновационная деятельность. 2010. № 3. С. 41–46. 3. Методика оценки экономической эффективности деятельности органов управления дорожным хозяйством по освоению новых технологий, техники и материалов / С.В. Карпеев [и др.] // Строительные материалы. 2010. № 5. С. 4–7. 4. Состояние нормативного обеспечения инновационной деятельности дорожного хозяйства / С.П. Аржанухина [и др.] // Качество. Инновации. Образование. 2010. № 9. С. 40–44 с. 5. Сухов А.А., Аржанухина С.П., Кочетков А.В. Нормативно-методическое обеспечение развития инновационной деятельности в дорожном хозяйстве // Инновации. 2011. № 7. С. 90–93. 6. Кочетков А.В. Анализ современного состояния и проблем развития инновационной деятельности в дорожном хозяйстве // Корпоративное управление и инновационное развитие экономики Севера. Вестник Научно-исследовательского центра корпоративного права, управления и венчурного инвестирования Сыктывкарского государственного университета. 2012. № 3. С.67–84. Сведения об авторах Т.В. Скрыпник SPIN-код: 2966-5060 Телефон: 0509599127 Эл. почта: skrypnik_tv@rambler.ru С.В. Приходько Телефон: (06242) 4-28-69 Эл. почта: svu1989@rambler.ru

В.Ю. Скрыпник Телефон: (06242) 4-28-69 Эл. почта: svu1989@rambler.ru

Статья поступила 12.12.2015 © Т.В. Скрыпник, С.В. Приходько, В.Ю. Скрыпник, 2016 Рецензент к.т.н., доц. И.В. Шилин

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

61 UDC 625.7.003 Т.V. Skrypnik, S.V. Prikhodko, V.Yu. Skrypnik Automobile and Highway Institute of Donetsk National Technical University, Gorlovka DEVELOPMENT PROSPECTS OF INNOVATIVE ACTIVITY IN THE HIGHWAY SECTOR OF DONETSK PEOPLE’S REPUBLIC For activization of the innovative activity in the highway sector it is necessary to create an effective system and the organizational economic mechanism of the innovative activity organization against the background of the favorable economic and normative legal environment. Problems of the control system development of highway condition on the basis of the technological support development are considered. Key words: innovative activity, highway sector; scientific researches; database introduction; organizational economic mechanism

Research issue urgency Innovative trends of the university science in modern conditions are considered as one of the reasons of the highway sector dynamic economic development and are based on scientific developments of higher school establishments. Innovations are important instruments of the highway sector cost reduction and increase of highway consumer properties. Development of new technologies and science-consuming products and their adoption in the highway sector are key factors of competitive benefit achievement and maintenance, cost reduction for highway life cycle maintenance, improvement of its safety, durability, and therefore attractiveness to users and investors. The problem of the university science is not only in the accumulation of knowledge about the highway sector, but in subject and goal search of resource combinations and results of the innovation process; justification of the highway sector future development model; determination of the long-term state innovation policy, priorities and system of measures on their ensuring, including support of universities as sources of new competitive technologies development. In this connection, the long-range planning as an essential element of the innovative development regulation in highway sector comes forward, namely the Transport development strategy of the Donetsk People's Republic in the long-run prospect (until 2025); National programs of highway development and maintenance in DPR in the medium-term prospect (until 2020) and annual plans of forecasts for development of the road network in Donetsk People's Republic. To solve the problems of strategic and tactical planning it is necessary to create scientific, organizational and economic mechanisms to increase the demand for innovations in highway sector in Donetsk People's Republic. It will allow to achieve planned quality coefficients of the road network and the effective usage of allocated resources. Research objective The ultimate goal will be the road network creation in Donetsk People's Republic to ensure traffic flow at a certain speed range with a high level of safety and comfort for users. Main body. Processes of problem research The need for innovative development of the highway sector is determined by the impact of the following fundamental factors:

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

62  continued rapid growth of the fleet, increase of the automobile share with high dynamic characteristics and trucks with high axial loads, so it calls for review of requirements to main consumer properties of highways;  high automobilization and population mobility, traffic flow intensity contributing to significant increase in the highway workload level and traffic congestion occurrence, particularly in the affected zones of large cities. It requires accelerated development of highways and bypass roads met international standards of development and construction, as well as the use of advanced traffic control systems;  considerable cost of basic road-building materials and modern high efficiency machinery at simultaneous increasing of requirements to the overhaul period observance, it requires improving of price mechanisms in the highway sector;  application of new (including foreign) technologies for highway construction and operation which involves increased demands for the road building quality;  large-scale renovation of local roads for the connection of settlements with basic road network that requires accelerated development and application of cost-effective technologies and materials (mainly local), preparation of new design standards, construction and operation of such roads;  taking into account priority requirements of traffic safety and environmental standards in road construction. The influence of these factors requires the highway sector to be substantially reconstructed on the principles of innovative development. One of the main problems is that the main consumers of innovative products (republican bodies of highway sector management, design and contracting organizations) do not consider the application of innovations as one of their foreground tasks. This affects negatively on the effectiveness of road works, pace and cost of road construction. There is no list of critical technologies of the highway sector to ensure the effective planning of innovative activity at the units of highway construction, reparation and maintenance. To form priority directions of the innovative activity development in the highway sector it is necessary to take into account an experience in the development and implementation of similar programs and plans for new technologies application in road construction. Development of innovative activity in highway sector is of high economic and social importance. The application of new technologies, techniques, structures and materials contributes to substantial improvement of highway consumer properties, notably:  continuity, safety, speed and convenience of traffic;  capacity and highway traffic level;  traffic capacity of automobiles and articulated trucks with specified dimensions, axial loads and load-carrying capacity (total mass);  environmental safety;  cost of highway construction and maintenance. The main constraint of high highway consumer properties ensuring is direct influence of requirements to these properties on the highway construction cost and required expenditure on their maintenance. Application of new and improved standards of highway design and operation, energy and resource-saving technologies, durable highway constructions and materials allow to optimize the cost of construction projects, to increase overhaul periods, and on this basis to provide improved consumer properties of highways with the necessary economic efficiency. Road construction creates a multiplicative effect not only in related fields but it is also an incentive to the development of many industries due to the qualitative improvement of the transport infrastructure. The application of new models of efficient road-building machinery and corresponding technologies significantly shortens periods of construction, improves their maintenance quality. ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

63 Researches show that large-scale use of innovations in the highway operation allows to provide an increase in the stretch of roads in standard condition even under tight financial restrictions. The priority directions of the innovative activity development in highway sector:  development of normative legal acts on construction, reparation and maintenance of the existing road network;  development of public road design standards taking into account the need for harmonization of national and foreign standards to ensure uniform traffic conditions on international routes;  development of advanced technologies of engineering investigations and computer-aided design of public roads and bridges, including the development of the GPS-systems application;  development of standards in the organization and supervision of the public roads construction to ensure the required quality level of road works;  system improvement of the roads and bridges repair and maintenance aims to develop an effective package capable of completing the accumulated unfinished repair of structures in undertime and at the rational level of costs, and creating organizational and scientific basis for the transition in general to the widespread use of preventive measures permitting to reduce significantly the costs on repair and maintenance of roads and bridges;  creation and implementation of new artificial materials with controlled physical and mechanical properties for application in various layers of road constructions and creation of new and innovative road structures;  development of alternative binders for high category road pavements;  methods improvement of durable cement-concrete pavement structure application;  creation and improvement of the super-heavy trucks pass routes only in the direction of international transport corridors and to strictly set rules;  creation and improvement of the legal framework for the system operation of electronic road toll;  formation of toll road network in the directions of international transport corridors;  construction method improvement of the cement concrete pavement of public roads;  development of estimation and forecasting methods of the roadbed, road pavement condition in use;  development of methods to increase fracture strength of asphalt concrete pavements on various foundations;  development of principles and methods of the preventive measures and reparation application permitting to reduce significantly costs on the road repair and maintenance, including methods for estimation, forecasting and formation of ruts, bumps, patching, cracking, spalling and flaking;  development of methods for the deformation and fracture of subgrade and road pavement elimination in the early stages of their development;  development of cold technologies in the road repair and maintenance;  new search methods of winter road maintenance and protection from snow drifts, forecasting and prevention of winter slipperiness by creating of anti-icing coating, new environmentally friendly chemical products;  development of estimation and forecasting methods of the operated bridges service life on the basis of their monitoring.

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

64 Recommendations, directions for further research In the innovative activity of the highway sector it is necessary: 1. To improve the effectiveness of the production string linking scientific research and implementation of their results: development - testing in practice and experimental implementation - monitoring and assignment in normative technical documents - wide implementation with the scientific support. Implementation of this direction requires the system improvement of the process organization and control to introduce scientific and technological achievements. 2. To develop a list of critical technologies, their application is of priority importance for solving highway sector crucial problems to enhance roads and road structures durability, optimization of the road construction costs, decision of energy and resource saving issues, traffic safety issues, increase of the road network capacity and traffic flow speed (at the expense of the intelligent transport systems application as well), increase of the road pavement overhaul periods. 3. To organize the work on the study and use of foreign experience to create new developments of construction methods and highway repair. 4. To justify the necessity of a long-term strategy formation of sector innovative development and main current implementation measures to improve highway consumer properties. Conclusion For the development of innovative activity in the highway sector it is necessary:  to create an innovative infrastructure of the highway sector for large-scale adoption of advanced technologies, materials and structures including the dataware system, examination system, system of certification and development promotion, etc., creation of science-consuming products;  to coordinate activities of scientific, design and production organizations and highway sector enterprises, university science to develop a comprehensive approach to solving problems of the innovative development;  to ensure favorable economic conditions for activization of the university science innovative activity by creation of favorable conditions for its operation and government support provision especially at the initial stage of the activity;  to identify and maintain competitive technologies, to encourage enterprises mastering domestic scientific and technological developments;  to prioritize the implementation of critical technologies (in accordance with the approved list of highway sector critical technologies) and to encourage their application by design, construction and production organizations;  to keep and develop the scientific and technical potential of the highway sector in order to maintain modern technological level and the effective application of critical technologies;  to engage in economic turnover objects of intellectual property and the results of inventive activity and provide the protection against unauthorized use;  to intensify the development of standards aimed at extended application of advanced technologies, materials and equipment;  to improve the harmonization of technological, normative technical documents with foreign analogs;  to use dual-purpose technologies;  to develop a leasing of new progressive road machinery and equipment to accelerate road works and improve the quality of road construction materials and unique science-consuming equipment for scientific research;  to provide test and industrial introduction of innovative products on concrete objects of the highways and structures on them including new technologies, materials, structures and technical ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

65 solutions ensuring improved quality of road works, operating characteristics increase and durability of road structures;  to use rationally budgetary allocations for highway design, construction (reconstruction), repair and maintenance and for the efficiency improvement of intellectual and scientific and technical potential use in the highway sector. Main presumable results Practical experience shows that advanced technologies are the most effective when extending to all stages of the highway life cycle - from its design to the construction and subsequent operation. As a result of innovative activity the highway sector is expected to:  improve highway riding quality;  increase overhaul periods, traffic safety;  reduce highway and structure construction, reconstruction, repair and maintenance costs at the expense of the application of advanced road-building materials, resource and energy-saving technologies, the use of effective means of engineering equipment and provision of the necessary highway facilities, modern information technologies and communication systems to ensure existing requirements of road ecology. These measures will bring not only economic benefits, but will have positive impact on the new infrastructure formation in the system of science, technology, engineering and educational organizations in the highway sector with developed financial, economic, marketing and commercial mechanisms. They will allow to create a republican center of technology transfer with an extensive database of new technologies, structures and materials. It will allow to pass on the innovative path of development of the republican highway sector –theoretical knowledge search and accumulation in various related fields of science and technology, the practical use of this knowledge to develop new high-efficiency materials, technologies, devices, machinery and equipment; longer service life of roads and structures; an effective control system of highway sector science complex, quality improvement of road works and services; cost reduction of road works on the basis of the scientific researches and technology, innovation, technical regulation development and improvement. List of references 1. Сухов А.А., Чванов А.В., Кочетков А.В. Освоение инноваций в дорожном хозяйстве // Инновационная деятельность. 2010. № 2. С.12–17. 2. Формирование научно-инновационной политики дорожного хозяйства / А.А. Сухов [и др.] // Инновационная деятельность. 2010. № 3. С. 41–46. 3. Методика оценки экономической эффективности деятельности органов управления дорожным хозяйством по освоению новых технологий, техники и материалов / С.В. Карпеев [и др.] // Строительные материалы. 2010. № 5. С. 4–7. 4. Состояние нормативного обеспечения инновационной деятельности дорожного хозяйства / С.П. Аржанухина [и др.] // Качество. Инновации. Образование. 2010. № 9. С. 40–44 с. 5. Сухов А.А., Аржанухина С.П., Кочетков А.В. Нормативно-методическое обеспечение развития инновационной деятельности в дорожном хозяйстве // Инновации. 2011. № 7. С. 90–93. 6. Кочетков А.В. Анализ современного состояния и проблем развития инновационной деятельности в дорожном хозяйстве // Корпоративное управление и инновационное развитие экономики Севера. Вестник Научно-исследовательского центра корпоративного права, управления и венчурного инвестирования Сыктывкарского государственного университета. 2012. № 3. С.67–84.

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

66 Т.В. Скрыпник, С.В. Приходько, В.Ю. Скрыпник Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Горловка Перспективы развития инновационной деятельности в дорожной отрасли Донецкой Народной Республики Рассмотрены перспективы развития инновационной деятельности дорожной отрасли. Известно, что разработка и внедрение в дорожную отрасль новых технологий и наукоемкой продукции являются ключевыми факторами достижения и сохранения конкурентных преимуществ, сокращения издержек для обеспечения жизненного цикла автомобильной дороги. Определен важнейший элемент регулирования инновационного развития дорожной отрасли – перспективное планирование, а именно разработка Транспортной стратегии развития Донецкой Народной Республики на долгосрочную перспективу (до 2025 г.); Государственной программы развития и содержания автомобильных дорог ДНР на среднесрочную перспективу (до 2020 г.) и годовых планов–прогнозов развития сети автомобильных дорог Донецкой Народной Республики. Объект исследования – процесс формирования программы инновационного развития дорожной отрасли Донецкой Народной Республики. Установлен перечень и приоритетность фундаментальных факторов, определяющих потребность в инновационном развитии дорожного хозяйства. Влияние указанных факторов требует от дорожного хозяйства существенной перестройки на принципах инновационного развития и формирования приоритетных направлений развития, программ и планов, применения новых технологий в области дорожного строительства. Широкомасштабное использование инноваций при эксплуатации автомобильных дорог позволит обеспечить увеличение протяженности дорог в нормативном состоянии даже в условиях жестких финансовых ограничений. В результате реализации инновационной деятельности дорожной отрасли ожидается повышение транспортно-эксплуатационных характеристик автомобильных дорог; увеличение межремонтных сроков покрытия автомобильных дорог; повышение безопасности дорожного движения; сокращение затрат на строительство, реконструкцию, ремонт и содержание автомобильных дорог и искусственных сооружений за счет использования прогрессивных дорожно-строительных материалов, ресурсо- и энергосберегающих технологий, применения эффективных средств инженерного оборудования и обустройства дорог, современных информационных технологий и систем связи, обеспечения действующих требований дорожной экологии. ИННОВАЦИОННАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ, ДОРОЖНОЕ ХОЗЯЙСТВО, НАУЧНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ, ВНЕДРЕНИЕ БАЗЫ ДАННЫХ, ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ МЕХАНИЗМ Т.V. Skrypnik, S.V. Prikhodko, V.Yu. Skrypnik Automobile and Highway Institute of Donetsk National Technical University, Gorlovka Development Prospects of Innovative Activity in the Highway Sector of Donetsk People’s Republic The article describes development prospects of innovative activity in a highway sector. It is known that the development and implementation of new technologies and high-tech products into the highway sector is a key factor for achieving and maintaining of competitive advantages, reduction of costs to ensure the highway life cycle. The main element of the innovative development regulation in highway sector is defined. It is the prospective planning, namely the Transport development strategy of the Donetsk People's Republic in the long-run prospect (until 2025); National program of highway development and maintenance in DPR in the medium-term prospect (until 2020); annual plans of forecasts for development of the road network in Donetsk People's Republic. The object of research is the formation process of the innovative development program in the highway sector in Donetsk People's Republic. The list of priorities and fundamental factors determining the demand for the innovative development in the highway sector is established. The influence of mentioned factors requires substantial reorganization of the highway sector on the principles of innovative development and formation of development priority directions, programs and plans of the application of new technologies in highway construction. Large-scale use of innovation at highway operation will allow to ensure an increase of highway stretches in normative state even under rigid financial conditions. As a result of innovation in the highway sector it is expected to improve the highway riding quality; to increase overhaul periods of roads surface; to enhance the road traffic safety; to reduce the cost of construction, reconstruction, repair and maintenance of highways and structures at the expense of the advanced road-building material use, resourceand energy-saving technologies; to use effective means of engineering equipment and highway construction, modern information technologies and communication systems; to ensure road ecology existing requirements. INNOVATIVE ACTIVITY, HIGHWAY SECTOR, SCIENTIFIC RESEARCHES, DATABASE INTRODUCTION, ORGANIZATIONAL AND ECONOMIC MECHANISM ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ УДК 574.56+628.16 М.В. Коновальчик, канд. техн. наук Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Горловка ОЦЕНКА БИОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ВОДЫ РАЗНОГО КАЧЕСТВА НА ПРИМЕРЕ ИЗМЕНЕНИЯ СКОРОСТИ РОСТА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР Рассмотрены свойства воды и различные строения ее молекул, проанализированы разные модели воды. С целью изучения свойств воды разного качества, предложена и проведена серия экспериментов по изучению влияния структурированной и неструктурированной воды на процессы развития растений. Получены графические зависимости и уравнения роста растений при использовании воды разного качества. Установлено, что преобладающим фактором биологического воздействия (на растения) является сама структуризация (за счет замораживания), а не качественный состав воды. Ключевые слова: качество воды, структуризация, кластер, водородные связи, рост растений, биологическое действие

Состояние проблемы Во многих странах мира, в том числе и в отечественной практике, наблюдается общая нехватка, постепенное истощение и растущее загрязнение источников пресной воды. Среди причин этого явления можно назвать недостаточную очистку сточных вод и промышленных отходов, потерю природных водосборных площадей, уменьшение или исчезновение лесных массивов, смыв пестицидов и удобрений с сельхозугодий в воду и т. д. Плотины и водохранилища, изменение естественного режима рек и ирригационные системы также негативно влияют на качество воды. Подобная практика наносит вред природным экосистемам и угрожает биоценозу пресных рек и водоемов. Состояние источников водоснабжения и качество питьевой воды непосредственно влияют на здоровье населения. Так, по данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), 25 % населения постоянно рискует заболеть болезнями, связанными с потреблением некачественной питьевой воды. В развивающихся странах каждый третий житель страдает из-за нехватки питьевой воды и необходимых санитарных условий – основных требований для здоровой и достойной жизни. В этих странах примерно 80 % всех болезней и одна треть смертельных случаев вызваны потреблением загрязненной воды. Именно поэтому водные ресурсы любого государства являются одним из стратегических факторов, обеспечивающих функционирование его экономики, удовлетворение социальных, культурно-эстетических и гигиенических нужд населения, а также нормальное существование природы в целом. Исследования свойств природных питьевых вод и связанные с этим открытия последних лет, в разных странах мира, касающиеся значения воды для функционирования клеток и систем живых организмов, навсегда меняют наше представление о ее роли в жизни не только человека, а планеты в целом [1]. В результате активной хозяйственной деятельности человека на планете резко снижается качество питьевой воды. Поверхностные источники, к сожалению, далеко не всегда могут рассматриваться в качестве перспективных для решения задач водоснабжения. Так же ухудшается качество и подземных вод [2]. Это связано с практикой использования недр Земли. Согласно современным представлениям молекулы воды образуют жидкие кристаллы, объединяясь в кластеры [1, 3]. Условием образования жидкокристаллической структуры ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института Донецкого национального технического университета. 2016. № 1(18)

68 являются водородные связи, когда два соседних атома водорода образуют между собой угол пространственной связи равной 104,5 [4, 5]. Но известно (исследования профессора И.З. Фишера), что водородные связи живут очень недолго (1∙10-12 – 10-14 секунды) [4, 5]. При образовании кластеров из 17 молекул воды (или предельно из 912 молекул) возникает стабильная структура воды [6, 7]. Благодаря наличию водородных связей каждая молекула воды образует водородную связь с 4-мя соседними молекулами, образуя ажурный сетчатый каркас в молекуле льда. Однако в жидком состоянии вода – неупорядоченная жидкость, эти водородные связи – спонтанные, короткоживущие, быстро рвутся и образуются вновь. Все это приводит к неоднородности в структуре воды [8]. Особенность физических свойств воды и многочисленные короткоживущие водородные связи соседних атомов водорода и кислорода в молекуле воды создают благоприятные возможности для образования особых структур – ассоциатов (кластеров), воспринимающих, хранящих и передающих разную информацию [7, 9]. Переносчиками информации могут быть физические поля самой различной природы. Установлена возможность дистанционного информационного взаимодействия жидкокристаллической структуры воды с объектами различной природы при помощи электромагнитных, акустических и других полей [7]. Объектом воздействия может быть и человек. Вода является источником сверхслабого и слабого переменного электромагнитного излучения [10]. Наименее хаотичное электромагнитное излучение создает структурированная вода. В таком случае может произойти индукция соответствующего электромагнитного поля, изменяющего структурно-информационные характеристики биологических объектов. Структурной единицей такой воды является кластер, состоящий из клатратов, природа которых обусловлена дальними кулоновскими силами. В структуре кластеров закодирована информация о взаимодействиях, имевших место с данными молекулами воды. В водных кластерах за счет взаимодействия ковалентных и водородных связей между атомами кислорода и атомами водорода может происходить миграция протона (Н +) по эстафетному механизму, что приводит к делокализации протона в пределах кластера. Кластерное строение воды хорошо проиллюстрировано на рисунке 1.

Рисунок 1 – Кластерная модель воды (мерцающие кластеры воды) [3] Цели исследования Исследование биологического (экологического) влияния структурированной и неструктурированной воды на растения путем орошения (как индикатора пригодности воды для питания живых организмов). Получение зависимостей роста растений при использовании исследуемых вод. ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

69 Изложение основного материала Во времена, когда окружающая среда была чистой и естественной, не было разделения воды на питьевую и непитьевую, так как вода практически из всех природных источников была питьевой. Сейчас, когда человек существенно нарушил природное равновесие своего окружения, в частности поверхностной воды, без соответствующей проверки ее чистоты считать такую воду питьевой рискованно. Основные физико-химические свойства воды влияют на все процессы, в которых вода принимает участие, особенно важна вода для существования организма человека. В живом организме клетки могут функционировать только в водной среде, в водном окружении. Это касается синтеза белков, ферментативных реакций и других обменных процессов. Структура воды в организме необычная – она в основном напоминает структуру кристаллической решетки льда. Для нее особенно важно соотношение водородных связей между молекулами, соотношение между положительными и отрицательными ее зарядами. Наиболее близка к таковой воде талая или родниковая. Вода природная достаточно глубоко входит в систему живых клеток, сама прочно удерживается ими, обеспечивает оптимальный ход окислительно-восстановительных реакций, интенсивность и уровень обмена веществ. Для тканей организма такая связанная или структурированная (или квазикристаллическая) вода является катализатором биохимических реакций. Она повышает синхронность и эффективность работы регуляторных систем организма и устойчивость тканей к неблагоприятным воздействиям. Белки, нуклеиновые кислоты, фосфолипиды, жирные кислоты и вода в организме создают единую систему (лиотропный природный жидкий кристалл). Такую лиотропную структуру невозможно разделить на компоненты без ее разрушения. Именно связанная, структурированная вода является основой биоэнергоинформационных процессов в природе и в организме человека. Согласно [11] при поливе растений такой водой происходит:  увеличение высоты растений, листовой поверхности, числа цветочных кистей, цветков и плодов;  увеличение плодоношения и урожайности;  повышение приживаемости и морозостойкости;  уменьшение содержания в плодах нитратов и тяжелых металлов. Прежде чем говорить о влиянии исследуемой воды на рост растений необходимо вспомнить основные закономерности роста. Одним из наиболее очевидных факторов, который проявляется при изучении роста, является то, что он не происходит с постоянной скоростью. При этом большое внимание уделяется вопросам целостности растительного организма. В основе математических выражений обычно лежат эмпирические данные наблюдений, поэтому чаще всего математическое выражение роста является эмпирическим. При этом рассматриваются как отдельные части организма, так и целый организм. В то же время, изучение математических особенностей роста позволило выделить некоторые этапы роста. Многие факторы влияют на скорость роста, но при нормальных и благоприятных условиях растущий орган или организм обнаруживают характерный ход роста: сначала медленный участок (экспоненциальный рост), затем скорость роста увеличивается (линейный рост) и до конца снова уменьшается вплоть до полного прекращения (логарифмический участок). Рост растений описывается сигмоидной кривой (рисунок 2) [12]. S-образная кривая отражает изменение размера растущего органа в период его роста, но не дает «полной» картины изменения суточного прироста [11]. Суточный прирост сначала небольшой, затем прогрессивно увеличивается, а затем снова уменьшается. Если вычертить график зависимости суточного прироста от времени, то получится кривая, изображенная на рисунке 3.

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

Рисунок 2 – S-образная кривая роста

Рисунок 3 – График суточного прироста В первый период роста (в наиболее типичных случаях) накопление массы происходит с постоянным ускорением, то есть масса растет по закону сложных процентов. Это означает, что в любой момент времени прирост массы составляет некоторую постоянную от общей массы растения в данный момент времени, то есть прирост непрерывно увеличивается. На основании рисунка 3 видно, что в первые 10 дней ежедневный прирост диаметра составляет примерно постоянную часть диаметра прироста в предыдущий день и величина его непрерывно растет. Экспоненциальный рост можно выразить уравнением [12]:

P1  P0  e rt ,

(1)

где Р1 – размер в некоторый момент времени t; Р0 – размер в начале роста; r – скорость роста; t – физическое время. Объяснить остальную часть кривой роста гораздо труднее. Очевидно, что в любом организме рост не может происходить со скоростью, которая постоянно увеличивается, хотя бы по той причине, что строительный материал скоро был бы использован. Однако постеISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

71 пенное замедление и, наконец, прекращение роста – слишком распространенный процесс, чтобы вызываться простым истощением материалов. Для каждого органа или организма характерен специфический цикл роста [13]; во второй части цикла скорость падает примерно по такому же закону, по которому она росла в первой части, так что вся кривая роста примерно симметрична. График ежедневного прироста (рисунок 4) сильно напоминает так называемую кривую нормального распределения. Сходство между ростом и автокаталитической химической реакцией, в которой продукты каталитического процесса ускоряют сам процесс, отмечено многими учеными, в том числе Робертсоном. Он предложил более развернутое выражение роста [12]: log

x  k  (t  t1 ), A x

(2)

где х – объем органического вещества до некоторого момента времени t; А – конечный размер структуры; t1 – время, за которое она достигает половины своего конечного размера; k – константа роста или скорость экспонентного роста. Отличительной чертой этого уравнения является то, что скорость роста объясняется тем ростом, которому еще предстоит осуществиться. Отсюда конечный размер определяется в начале роста количеством имеющегося в распоряжении строительного материала или каким-либо другим образом. Дж. Франс и Дж. Торнли предложили обзор моделей роста, согласно которым было предложено уравнение логистического роста (3) [14]:

W

W0 W f W0  (W f  W0 )  e kt

(3)

где W – сухая масса растения; W0 – начальная сухая масса растения; W f – конечная сухая масса растения; k – параметр; t – физическое время. Следующая модель роста была предложена Гомпертцом [15, 16]: W  W0  exp( k0  (1  exp(  D  t )) / D),

(4)

где k0 – удельный темп роста; D – дополнительный параметр, который характеризует уменьшение k0. Уравнение роста Ричардса [15, 16] следует рассматривать как эмпирическую конструкцию: W

W0W f

W0n  W fn  W0n  e  kt   

1/ n

(5)

где n – параметр. В этом уравнении образуется семейство кривых при различных фиксированных значениях параметра n. Точка перегиба здесь может соответствовать любой части результирующей сухой биомассы. Это объясняется тем, что n изменяется в пределах –1 ≤ n < ∞.

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

72 Математический анализ роста очень сложный и, очевидно, нельзя найти единого математического закона, который описывает все типы роста или даже какой-то один из них с полной точностью. В эксперименте были использованы несколько «типов» (разных по свойствам и структуре) воды, основные характеристики которых приведены в таблице 1. Таблица 1 – Качественные характеристики воды Тип воды Структурированная (водопроводная) Кипяченая (водопроводная) Необработанная (водопроводная) Обратноосмотическая (минерализованная) Обратноосмотическая

Минерализация, мг/л

Жесткость, г∙экв/л

Щелочность, г∙экв/л

470

6,8

4,8

470

4,6

470

6,8

6,2

0,6

0,8

0,4

0,6

Для получения структурированной воды был выбран метод замораживания соответствующей воды с последующим размораживанием. С целью изучения свойств соответствующих типов воды предложена и проведена серия экспериментов по изучению влияния структурированной и неструктурированной воды на процессы развития растений. Целью данного эксперимента было установление существенных различий структурированной воды от обычной (неструктурированной) на основе разницы роста образцов соответствующих культур. В опыте использовались овес и кабачки. Данные виды культур были выбраны, учитывая высокие темпы роста и зависимость их роста от водопотребления, учитывая наличие развитой корневой системы. Поэтому на них можно хорошо проследить влияние различных «типов» вод. Для эксперимента были использованы стандартные – объемом 300 мл пластиковые емкости (для пищевого использования) с насыпанным до одинакового уровня грунтом. С целью уменьшения погрешности в каждую емкость были высажены по три единицы семян соответствующей культуры. Все емкости находились в одинаковых условиях освещения и орошения. На начальном этапе проведения исследования в каждую емкость с образцами добавлялось по 25 мл различной воды. Далее количество добавляемой воды было увеличено до 50 мл. Полив всех образцов проводился одновременно по мере визуального уменьшения влажности почвы. Контроль образцов производился визуальным и фотографическим методом через день после прорастания растений. Влияние соответствующей воды на развитие растений хорошо иллюстрируется фотографиями каждого образца. На рисунке 4 приведены фотографии растений (овса) по состоянию на 1-й день опыта (22 сентября), а на рисунке 5 – фото растений по состоянию на последний день (4 октября), которые в течение эксперимента поливались структурированной (1), обычной (3) и обратноосмотической (5) водой. Установлено, что образцы, которые поливались структурированной водой в конце опыта были выше других, что хорошо иллюстрируется рисунком 6. При поливе структурированной водой после некоторого периода отмечается значительный «скачок» в развитии растений.

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

Рисунок 4 – Развитие растений в 1-й день исследования (по состоянию на 22 сентября)

Рисунок 5 – Развитие растений на 13-й день исследования (по состоянию на 4 октября)

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

Рисунок 6 – Зависимость высоты растений от применения различных типов воды Были получены и сопоставлены между собой логарифмические зависимости характера влияния структурированной воды на рост растений, что показано на рисунке 7.

Рисунок 7 – Характер влияния структурированной воды на рост растений Также были получены уравнения для структурированной (6), обычной (7) и обратноосмотической (8) воды:

P  8,72  ln(t )  5 ,

(6)

P  5,67  ln(t )  7,83 ,

(7)

P  5,01 ln(t )  7,27 ,

(8)

где P – размер (высота растения), см; t – время, дни. В ходе эксперимента установлено, что преобладающим фактором биологического воздействия (в нашем опыте над растениями) является структуризация воды, а не ее качественный состав. В нынешнее время большинство технологий водоподготовки устарело, а оборуISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

75 дование практически изношено (отработан ресурс), потому существует проблема обеспечения населения качественной питьевой водой, а сельское хозяйство – очищенной водой. Сегодня многие люди используют разные средства для доочистки питьевой воды (разнообразные бытовые фильтры), однако, учитывая относительно невысокий уровень материального обеспечения населения, не все могут прибегать к использованию фильтров, но все имеют возможность получать структурированную воду простым замораживанием. Выводы Проведенные исследования подтвердили приведенные выше теоретические данные относительно специфических свойств структурированной воды и особенно ее влияния на живые организмы. Показана возможность структуризации разных типов воды с целью улучшения ее качественных характеристик (особенно биологического воздействия). Установлено, что неструктурированная очищенная методом обратного осмоса вода дает наихудшие качественные показатели биологического воздействия, что подтверждает теоретические данные об изменении структуры воды после прохождения через мембрану. Экспериментально установлено, что преобладающим фактором биологического воздействия (в нашем опыте – над растениями) является структуризация, а не качественный состав воды. Следовательно, путем применения структуризации воды хозяйственно-питьевого водоснабжения возможно достичь значительных биологических эффектов (улучшения состояния здоровья населения, увеличения урожайности некоторых культур и пр.). Список литературы 1. The Structure of Liquid Water; Novel Insights from Materials Research; Potential Relevance to Homeopathy / Rustum Roy [and others] // Materials Research Innovations Online, 14 September 2005. P. 577–606. 2. Блох А.М. Структура воды и геологические процессы. М.: Недра, 1969. 216 с. 3. Миклашевский Н.В., Королькова С.В. Чистая вода. Системы очистки и бытовые фильтры. СПб.: Арлит, 2000. 240 с. 4. Мосин О.В. Аномалии воды [Электронный ресурс]. URL: http://www.o8ode.ru/article/water/udivit/waterubnormal. htm. 5. Зацепина Т.Н. Свойства и структура воды. М.: МГУ, 1974. 168 с. 6. Мосин О.В. Кристаллы воды [Электронный ресурс]. URL: http://www.o8ode.ru/article/krie/emoto/waterk.htm. 7. Зенин С.В. Биологические и энергоинформационные свойства воды. М.: МИР, 1999. 47 с. 8. Structure and Stability of Water Clusters (H2O)n, n ) 8-20: An Ab Initio Investigation / Shruti Maheshwary [and others] // J. Phys. Chem. A. 2001. 105. Р. 10525–10537. 9. Эмото Масару. Энергия воды для самопознания и исцеления; пер. с англ. М.: София, 2006. 96 с. 10. Шаубергер В. Энергия воды. М.: Яуза, Эксмо, 2007. 320 с. 11. Структурированная вода [Электронный ресурс]. URL: http://elta-e.ru/pns/structured_water.html. 12. Синнот Э. Морфогенез растений. М.: Изд-во иностранной литературы, 1963. 603 с. 13. Лутова Л.А., Проворов Н.А. Генетика развития растений; под ред. С.Г. Инге-Вечтомова. СПб.: Наука, 2000. 539 с. 14. Франс Дж., Торнли Дж. Х. М. Математические модели в сельском хозяйстве. М.: Агропромиздат, 1987. 400 с. 15. Преснов Е.В. Теоретические и математические аспекты морфогенеза; под ред. Е.В. Преснова. М.: Наука, 1987. 296 с. 16. Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. Кн. 2. М.: Финансы и статистика, 1986. 351 с.

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

76 М.В. Коновальчик Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Горловка Оценка биологических свойств воды разного качества на примере изменения скорости роста сельскохозяйственных культур Рассмотрены свойства воды и различные строения ее молекул, проанализированы разные модели воды. Проведены исследования, подтверждающие теоретические данные относительно специфических свойств структурированной воды и особенно ее влияния на живые организмы. С целью изучения свойств воды разного качества предложена и проведена серия экспериментов по изучению влияния структурированной и неструктурированной воды на процессы развития растений. Показана возможность структуризации разных типов воды с целью улучшения ее качественных характеристик (особенно биологического действия). Были получены графические зависимости и уравнения роста растений, на которые воздействовали водой разного качества. Показано, что воздействие на растения неструктурированной обратноосмотической водой дает наихудшие качественные показатели биологического действия, что подтверждает теоретические данные об изменении структуры воды после прохождения через мембрану. Установлено, что преобладающим фактором биологического действия (на растения) является сама структуризация (за счет замораживания), а не качественный состав воды. Применяя структуризацию воды в хозяйственно-питьевом водоснабжении, можно достичь значительных биологических эффектов (улучшения состояния здоровья населения, увеличения урожайности некоторых культур и прочее). КАЧЕСТВО ВОДЫ, СТРУКТУРИЗАЦИЯ, КЛАСТЕР, ВОДОРОДНЫЕ СВЯЗИ, РОСТ РАСТЕНИЙ, БИОЛОГИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ M.V. Коnovalchik Automobile and Highway Institute of Donetsk National Technical University, Gorlovka Biological Properties Estimation of Water Different in Quality on the Example of the Agricaltural Crop Growth Rate Change Water properties and various structures of its molecules are considered. Different models of water structure are analyzed. Studies confirming theoretical data in terms of specific properties of structured water, and especially its influence on living organisms are carried out. With the purpose of analysis of water properties different in quality the series of experiments to study influence of structured and unstructured water on the processes of plant growth are conducted. In the work the possibility to structure different types of water with the purpose of its qualitative characteristics improvement (especially biological effect) is shown. Graphic dependences and equalizations of plant growth effected by water of different quality are obtained. It is shown that the influence on plants by unstructured reverse-osmosis water gives the worst qualitative indicators of biological action that confirms theoretical data about the change of water structure after passing through a membrane. It is established that the prevailing factor of biological effect (on plants) is the structuring itself (due to freezing), but not qualitative composition of water. Applying water structuring of the household water use it is possible to attain considerable biological effects (the level of population heath improvement, raising the level of some crop yield and others). WATER QUALITY, STRUCTURING, CLUSTER, HYDROGEN BONDS, PLANT GROWTH, BIOLOGICAL EFFECT Сведения об авторе М.В. Коновальчик SPIN-код: 1616-9285 Телефон: 0507788219 Эл. почта: inst@adidonntu.ru

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

77 УДК 628.164+628.165 С.П. Высоцкий, д-р техн. наук, М.В. Коновальчик, канд. техн. наук Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Горловка СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТЕХНОЛОГИЙ ОБЕССОЛИВАНИЯ ВОДЫ Рассмотрены альтернативные варианты технологий обессоливания воды с использованием ионного обмена, обратного осмоса и испарителей мгновенного вскипания. Совершенствование технологий ионного обмена реализуется за счет применения новых реагентов, схем подключения фильтров и реконструкции дренажных систем фильтров. При использовании обратноосмотической технологии обессоливания необходим выбор оптимальной конфигурации подключения корпусов обратноосмотической установки и давления исходной воды. Применение электроионитной технологии позволяет отказаться от использования реагентов. Ключевые слова: ионный обмен, обратный осмос, испарители, затраты реагентов, конфигурация подключения, сброс стоков

Состояние проблемы В современных технических системах широко используется обессоленная вода. Это обусловлено ее уникальными свойствами, такими как особенность физико-химических показателей, высокая теплоемкость, растворяющая способность, доступность во многих местах планеты и др. Потребителями большого количества поверхностных вод являются предприятия энергетической, химической и металлургической отраслей промышленности. Воды используются для покрытия потерь конденсата в технологических циклах генерации энергии и для подпитки циркуляционных систем охлаждения конденсаторов турбин. На химических и металлургических предприятиях поверхностные воды используются в установках приготовления обессоленной воды для технологических нужд (растворитель и реагирующее вещество) и как теплоноситель для отвода тепла реакций. Значительное увеличение цен на энергоносители, реагенты и стоимость их доставки, ужесточение экологических требований по сбросу засоленных стоков и появление новых технологий очистки воды вызывают необходимость пересмотра или существенной реконструкции применяемых в энергетике технологий подготовки подпиточной воды для энергетического оборудования. За последние 30 лет цены на реагенты, используемые на обессоливающих установках, выросли в десятки раз. Цель исследования Целью настоящего исследования является выбор более совершенных технологий обессоливания воды с учетом экономических и экологических показателей. Изложение основного материала Ключевыми факторами, характеризующими эффективность использования систем очистки воды, являются:  затраты на обслуживание и ремонт. При этом учитывается стоимость материалов и реагентов, энергоносителей, электрической энергии и зарплата эксплуатационного персонала;  затраты на переработку или на сброс сточных вод (концентрата) в поверхностные водоемы;  эксплуатационная надежность и удобства обслуживания; ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

78  возможность использования альтернативных, менее минерализованных, более удаленных источников водоснабжения. При выборе технологии «перевооружения» существующих установок очистки воды в зависимости от наличия необходимых средств и экологических требований применяются следующие подходы:  сохранение принципиальной схемы очистки воды в ионитных фильтрах с изменением вида регенеранта, реконструкцией дренажных систем фильтров и реконструкцией фильтров с переводом прямоточной технологии ионирования на противоточную;  замена ионитной технологии на мембранно-ионитную при основной нагрузке по удалению солей в мембранных аппаратах (как правило, обратноосмотических) и более глубокой очистке пермеата в фильтрах смешанного действия или электроионитных модулях;  использование испарительных технологий с установкой аппаратов мгновенного вскипания или адиабатных испарителей как включенных в систему регенерации паровых турбин, так и работающих отдельно без связи с системой регенерации. В указанных технологиях система предочистки воды может быть как реагентной в осветлителях, тонкослойных отстойниках (в т. ч. «Actiflo»), так и мембранной (с использованием ультрафильтрационных аппаратов) [1, 2]. Совершенствование ионитных технологий обессоливания воды может быть реализовано с использованием следующих направлений:  применение противоточной схемы регенерации ионитных фильтров;  использование более дешевых реагентов для регенерации фильтров;  реконструкция дренажных систем фильтров;  использование более высоких скоростей ионирования. Технология противоточной регенерации уже подробно описана в зарубежной и отечественной литературе, поэтому не рассматривается в данной работе [3, 4]. При сохранении существующих технологических схем обессоливания воды для регенерации катионитных фильтров может быть использована более дешевая, по сравнению с серной кислотой, соляная кислота. Однако это требует замены дренажных систем фильтров. Для регенерации анионитных фильтров первой ступени целесообразно использовать кальцинированную соду. Технология регенерации промышленных анионитных фильтров кальцинированной содой в 80-х годах прошлого века была реализована на обессоливающих установках Сумгаитской ТЭЦ и Рубежанского химического комбината. На основании существующих цен на реагенты в Российской Федерации нами выполнены расчеты себестоимости обессоливания воды при использовании кальцинированной соды в качестве регенеранта фильтров первой ступени анионирования. Как известно, анионитные фильтры второй ступени, загруженные сильноосновным анионитом, необходимо регенерировать раствором едкого натра. Однако, учитывая относительно низкую концентрацию анионов слабых кислот (кремниевой и угольной), они «работают» с длительным фильтроциклом. При включении ионитных фильтров по схеме технологических «цепочек» анионитные фильтры второй ступени регенерируются совместно с фильтрами первой ступени только один раз за 2–3 суток. В остальные периоды времени фильтры первой ступени регенерируются раздельно с использованием кальцинированной соды. Следует отметить, что на территории РФ значительное количество водоподготовительного оборудования эксплуатируется длительное время при низких температурах окружающего воздуха. Это создает ряд проблем при хранении концентрированных растворов щелочи в баках, размещенных вне обогреваемых помещений. При использовании в качестве регенеранта анионитных фильтров первой ступени кальцинированной соды значительно сокращаются расходы на ее транспортировку (по сравнению с транспортировкой 42–44 %-ных растворов едкого натра) и отсутствуют ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

79 проблемы ее хранения. Вследствие значительного сокращения объема потребления едкого натра хранение последнего может быть осуществлено в баках, размещенных в обогреваемых помещениях химводоочисток. Эксплуатационные затраты на реагенты при использовании кальцинированной соды в качестве регенеранта анионитных фильтров первой ступени ионирования для исходной воды с суммой анионов сильных кислот 4 мг∙экв/дм 3 (вода взята с учетом дозы коагулянта в р. Волге, в районе г. Казани) сокращаются по сравнению с использованием в качестве регенеранта только едкого натра с 10,64 до 4,06 млн руб. в год на каждые 100 т/ч обессоленной воды. Сброс засоленных стоков также сокращается в 2,54 раза с 17,73 кг∙экв/сутки до 6,99 кг∙экв/сутки. Следующим направлением совершенствования ионитных технологий является повышение рабочих скоростей в ионитных фильтрах в 3–4 раза. Это позволяет существенно сократить потребность в дорогостоящих ионообменных смолах импортных поставок. В таблице 1 представлены данные, показывающие влияние скорости фильтрации на технологические параметры работы ионообменной смолы при умягчении воды [5].

Линейная скорость, м/ч

Высота загрузки ионита, м

Требуемый объем загрузки, м3

Требуемая поверхность загрузки, м2

Диаметр фильтра, м

Рабочий цикл, дни

Расход ионита

Приведенная стоимость затрат, евро/м3

Таблица 1 – Технологические характеристики работы ионитного фильтра при разных скоростях фильтрации

13 22 33 44 55 66 77 88 99

2 2 2 2 2 2 2 2 2

18,16 10,90 7,26 5,45 4,36 3,63 3,11 2,72 2,42

9,1 5,4 3,6 2,7 2,2 1,8 1,6 1,4 1,2

3,4 2,6 2,2 1,9 1,7 1,5 1,4 1,3 1,2

72,3 43,4 28,9 21,7 17,4 14,5 12,4 10,8 9,6

104722 86201 76940 72309 69531 67679 66356 65364 64592

0,023 0,019 0,017 0,016 0,015 0,0149 0,0146 0,0143 0,0142

Для существенного сокращения расхода воды на отмывку ионитных фильтров от продуктов регенерации и, соответственно, расхода реагентов (так как в процессе отмывки происходит истощение ионообменной смолы) предпочтительно использовать так называемое фрактальное распределение потоков (рисунок 1). Реконструкция дренажных систем позволяет уменьшить длину работающего слоя в ионообменной смоле и существенно сократить как расход реагентов, так и улучшить качество фильтрата [6, 7].

Фрактальный

Обычный

Рисунок 1 – Распределители потоков (фрактальный и обычный) [7] ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

80 Перспективными являются такие ионитные технологии, как «Десал» и «Карикс». При этом используется свойство слабокислотного (карбоксильного) катионита к ионообменному поглощению катионов, что эквивалентно щелочности исходной воды. В процессе обессоливания производится только регенерация катионитного фильтра, загруженного слабокислотным катионитом, а анионитный фильтр переводится в бикарбонатную форму за счет истощения на угольной кислоте. В процессе задействования технологии «Карикс» используется ионный обмен в одном фильтре смешанного действия, загруженном катионитом и анионитом (например, Амберлайт IRC 50 и IRA 458 Cl) [7]. Процесс обессоливания воды протекает по схеме: 2 R – COOH

+ Ca + SO4

2 R – NHCO3

(R – COO)2Ca

←

→

R – SO4

+2 H2CO3 ↓ 2 (H2O + CO2).

Следующим направлением сокращения сбросов засоленных стоков и снижения затрат на обессоливание воды является применение мембранных (обратноосмотических) технологий. Во время эксплуатации мембранные аппараты необходимо использовать с одной стороны интенсивно, для возмещения капитальных расходов, а с другой – квалифицировано, во избежание потери его важных технических характеристик. Для этого необходимо учитывать целый ряд факторов, от которых зависит производительность и долговечность эксплуатации мембранных установок. Одной из эффективных возможностей оптимизации работы мембранного элемента является оптимизация давления воды, которая поступает на очистку. В [8] установлена зависимость удельной производительности мембран от давления воды, которая поступает на обессоливание, и от ее температуры. Предложен метод определения оптимального давления воды, которая поступает на обессоливание, с учетом стоимости электроэнергии и обратноосмотических аппаратов. Оптимальное давление воды обеспечит экономию электроэнергии и значительно продлит срок службы мембранных элементов. Основной действующей силой обратноосмотического обессоливания является давление исходной воды. По аналогии с уравнением Вагелера-Ленгмюра [9], для описания емкости поглощения ионообменных смол применяется составленная нами модель зависимости производительности мембранного элемента от давления исходной воды (рисунок 2). Исследования проводились на мембранных элементах фирмы «Filmtec». 2 1,8 1,6 1,4 1/Q

1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

1/(Р-2)

Рисунок 2 – Зависимость производительности от давления воды, которая поступает на очистку, для рулонных мембранных элементов фирмы «Filmtec» ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

81 Вышеприведенная графическая зависимость имеет вид уравнения

Q

8,10  ( Р  φ) , 67,3  ( Р  φ)

(1)

где Q – производительность мембранного элемента, м3/ч; Р – давление воды, которая поступает на обработку, бар;  – осмотическое давление, бар (   2 бар для мембранных элементов фирмы «Filmtec» при минерализации исходной воды 1500 мг/кг). Мембранные элементы в обратноосмотической установке могут быть собраны по разным схемам и конфигурациям, как уже отмечалось в [10]. Например, при обессоливании солоноватых вод с солесодержанием до 2 г/л мембраны могут быть соединены в несколько корпусов, соединенных параллельно (для увеличения производительности оборудования) и последовательно (для увеличения выхода обессоленной воды – пермеата). На рисунке 3 показаны разные схемы подключения мембранных аппаратов и возможность быстрого перехода к другой конфигурации.

Рисунок 3 – Переход от трехступенчатой схемы включения к двухступенчатой. НЗ, НО – нормально закрытые и открытые клапаны Очевидно, что в случае обессоливания высокоминерализованных вод последовательное соединение обратноосмотических элементов по концентрату вызовет как ухудшение качества пермеата, так и опасность загрязнения последних по ходу концентрата мембранных элементов и потерю служебных характеристик мембран. Пользуясь программами «ROSA» (анализ системы обратного осмоса), разработанных компанией «Dow Chemical», были выполнены расчеты эффективности работы установок с разными конфигурациями подключения мембранных аппаратов при обессоливании шахтной воды. Для обратноосмотического оборудования доля общего выхода обессоленной воды связана с выходом на каждом элементе следующим образом:

1  (1  α)n  r ,

(2)

где α – доля выхода пермеата на отдельном мембранном элементе; r – доля выхода пермеата по всей установке. При этом допущено, что α есть постоянная величина, то есть мало изменяется по мере обессоливания воды. Таким образом, взаимная связь между « α » и « r » описывается уравнением: ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

(1  α)n  (1  r ) ,

(3)

α  1  (1  r)1/n .

(4)

Например, при n = 12 и r = 0,75, α = 0,11. Средневзвешенный выход на один элемент составляет 0,15, при этом необходимое количество ступеней обессоливания составляет:

n

ln(1  r ) . ln(1  α)

Для выхода пермеата r = 0,75, n 

(5)

1,386  8 степеней. 0,162

Расчеты технологических параметров работы обратноосмотических установок показали, что при одинаковом давлении поступающей воды и одинаковом количестве корпусов изменение конфигурации подключения позволяет в значительной мере увеличить расход обессоленной воды – пермеата (таблицы 1, 2) [10].

Среднее солесодержание пермеата, мг/л

Давление исходной воды, бар

Конфигурация подключения корпусов мембранных элементов

Выход пермеата, %

Таблица 1 – Технологические параметры установок разной конфигурации при неизменном давлении Затраты электроэнергии, кВтч/м3

21,58

14,5

0,62

151

17,31

14,5

0,68

171

14,9

14,5

0,78

Расход поступающей воды, м3/ч

Расход пермеата, м3/ч

172

132

202 283

Среднее солесодержание пермеата, мг/л

Давление исходной воды, бар

Конфигурация подключения корпусов мембранных элементов

Выход пермеата, %

Таблица 2 – Технологические параметры установок разной конфигурации при неизменном расходе входного потока и выхода потока пермеата Затраты электроэнергии, кВтч/м3

23,48

12,57

0,55

112,5

23,50

10,78

0,47

112,5

24,69

9,79

0,43

Расход поступающей воды, м3/ч

Расход пермеата, м3/ч

150

112,5

150 150

При этом при переходе от трехступенчатой схемы обессоливания воды (по ходу концентрата) к одноступенчатой снижается выход пермеата с 76 до 60 % и его солесодерISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

83 жание, а общий расход пермеата увеличивается в 1,3 раза. При двухступенчатой схеме включения мембранных аппаратов наблюдается наиболее полная и равномерно распределенная нагрузка на отдельные элементы (выход на каждый элемент). При неизменном расходе поступающей воды и выходе пермеата переход с трехступенчатой схемы подключения корпусов на одноступенчатую позволяет уменьшить давление поступающей воды приблизительно с 13 до 10 бар и затраты электроэнергии с 0,55 до 0,43 кВт∙ч/м3 (таблица 2) [10]. Известно, что мембраны обратноосмотических аппаратов имеют различную селективность по отношению к одно- и двухзарядным ионам. Значительный практический интерес представляет определение проницаемости мембран по отношению к ионам различной валентности при изменении конфигурации подключения обратноосмотических аппаратов. Степень удаления ионов характеризуется соотношением концентрации солей в обессоленной и исходных водах – С/С0. Соотношение С/С0 для ионов натрия и хлора равны 0,022 и 0,024, а для двухвалентных ионов: кальция, магния и сульфатов это соотношение равно 0,0081, 0,0082 и 0,0088. Таким образом, коэффициент селективности по отношению к двухвалентным ионам больше, чем к одновалентным примерно в 4 раза. При этом в [11] уже отмечалось, что коэффициенты селективности по катионам и анионам имеют близкие значения, соответственно для одно- и двухзарядных ионов, и равны 0,98 и 0,99, т. е. имеют высокие значения. Cl

0,025 Na

Соотношение С/Со

0,02

0,015

Ca 0,01 Mg Ca

SO4

Mg Ca

SO4

0,005

0 1

Количество ступеней

Рисунок 4 – Диаграмма соотношения С С0 для разных конфигураций включения мембранных аппаратов Изменение конфигурации подключения корпусов обратноосмотических аппаратов позволяет гибко регулировать производительность оборудования за счет изменения выхода пермеата. При этом при одинаковой производительности можно достичь значительной экономии электрической энергии. Изменение конфигурации подключения корпусов дает возможность управлять качеством пермеата. Наиболее целесообразно использовать двухступенчатую схему включения мембранных аппаратов, при которой достигаются наилучшие показатели пермеата по сравнению с другими схемами. При обессоливании воды с минерализацией 2 г/л оптимальная конфигурация подключения мембранных аппаратов может быть выполнена следующим образом: n × 6/0,6n × 6 или 1,5(n × 4/0,6n × 4) для одинаковой производительности оборудования (n – количество корпусов аппаратов). Оптимальное давление поступающей воды при современных ценах на электроэнергию и на мембранные аппараты составляет приблизительно 14 бар [10, 11]. В последние годы в практике водоподготовки во многих странах, особенно в США, ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

84 используется технология электроионитной или непрерывной электродеионизации воды, которая позволяет практически полностью отказаться от использования реагентов. Первая промышленная установка непрерывной электродеионизации воды была представлена в 1987 году фирмой «Millipore» [12]. С тех пор многие компании изготавливают различные варианты этой системы. Во всех установках непрерывной электродеионизации воды используются катионо- и анионоселективные мембраны, образующие ячейки, в которых ионы удаляются из исходной воды под воздействием электрического поля (рисунок 5). Указанные ионы собираются и удаляются из системы очистки через ячейки концентрата, последние чередуются с ячейками очистки воды. Ячейки обессоливания заполняются ионообменной смолой. В некоторых системах ячейки концентрата также заполняются смолой. В отдельных системах используются смешанные слои катионита и анионита при различной геометрии ячеек. В большинстве систем непрерывной электродеионизации воды используются плоскорамные конструкции, хотя в некоторых системах используется спиральная конфигурация аппаратов [12, 13]. Использование электроионитных технологий обессоливания воды позволяет практически полностью исключить потребление реагентов. Однако область их применения ограничивается относительно небольшими (до 100 т/ч) расходами обрабатываемой воды.

Рисунок 5 – Общая схема обессоливания воды в процессе электроионитной технологии [14] Основным недостатком технологии обессоливания воды в обратноосмотических аппаратах является относительно большой расход воды на собственные нужды, достигающий примерно 25 % от количества обрабатываемой воды. В этом плане выигрышными являются испарительные методы водоподготовки [14]. Предпочтительными технологиями являются испарители мгновенного вскипания (ИМВ) особенно для ТЭС и АЭС (рисунок 6). ИМВ имеют горизонтальное и вертикальное расположение отдельных ступеней. Вертикальное расположение ступеней испарения позволяет обеспечить достаточно компактное размещение аппаратов, что дает возможность их установки рядом с турбоагрегатами с включением в ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

85 систему регенеративного подогрева конденсата. Эта схема включения обеспечивает утилизацию скрытой теплоты парообразования и называется включением «без энергетических потерь».

Рисунок 6 – Схема материальных потоков в испарителе мгновенного вскипания [15] Некоторую сложность представляет необходимость доочистки получаемого дистиллята в фильтрах смешанного действия при подготовке воды для подпитки котлов СКД, потому что температура дистиллята составляет 38–44 °С. Так как повышение температуры сопряжено с потерей основности сильноосновного анионита в ФСД, то перед очисткой подпиточной воды в ФСД требуется захолаживание потока дистиллята в водоводяных теплообменниках. По данным компании-производителя ИМВ «ИКСА» себестоимость производства 1 тонны дистиллята составляет ориентировочно 20 руб/т. При подключении испарительной установки вне системы регенеративного подогрева конденсата паровой турбины первичный пар давлением 1,2 ата подается от редукционно-охладительной установки. Срок окупаемости установки составляет 3,6 года. Приведенные капитальные затраты при длительности работы установки ИМВ 11–10 лет составляют ~ 19 руб/т дистиллята. В практике зарубежных стран применяют концепцию нулевого сброса загрязнителей (zero discharge level – ZDL) в любых технологических процессах. Рассмотренные в этой работе технологии позволяют если не исключить сброс сточных вод, то, по крайней мере существенно уменьшить их объем, что позволяет более просто реализовать их последующую переработку или утилизацию. Выводы 1. Значительное повышение требований к защите окружающей среды и увеличение стоимости реагентов, используемых в ионообменных технологиях водоподготовки, вызывает необходимость совершенствования ионообменных и использования альтернативных мембранных или испарительных технологий. 2. Совершенствование ионообменных технологий может быть реализовано за счет использования альтернативных, применяемых в настоящее время, реагентов, использования ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

86 новых типов ионообменных смол, повышения рабочих скоростей фильтрации и реконструкции дренажных систем фильтров. 3. Использование мембранных обратноосмотических технологий позволяет примерно в 3 раза уменьшить массу сбрасываемых в окружающую среду солей и снизить потребление реагентов в 15–17 раз даже при солесодержании исходной воды до 500 мг/дм 3. 4. Определены удельные потоки пермеата через обратноосмотические мембраны в зависимости от давления поступающей воды. Показано, что изменение конфигурации подключения корпусов обратноосмотической установки позволяет гибко регулировать производительность и степень обессоливания воды. 5. Использование электроионитных технологий обессоливания воды позволяет практически полностью исключить потребление реагентов. Однако область их применения ограничивается относительно небольшими (до 100 т/ч) расходами обрабатываемой воды. 6. Обоснованы преимущества испарителей мгновенного вскипания, особенно при их включении в схему регенеративных отборов турбоустановок. 7. Приведены удельные затраты энергоресурсов при получении дистиллята и обоснована целесообразность применения испарителей для переработки концентрата обратноосмотических установок. Список литературы 1. Water Treatment Technologies: «Actiflo» [Электронный ресурс]. URL: http://technomaps.veoliawatertechnologies.com/actiflo/en/Actiflo_Disc.htm. 2. Forward Osmosis–Reverse Osmosis Process Offers a Novel Hybrid Solution for Water Purification and Reuse / Tzahi Y. Cath [and others] // Treatment Innovations IDA Journal. 2010. Fourth Quarter. P. 16–20. 3. Wheaton R.M., Lefevre L.J. Fundamentals of Ion Exchange // Dow Chemical U.S.A. June 2000. 9 p. 4. Developing Testing Plant and Methods for Water Processing and Control for Thermal Power Stations / M.K.L. Bhatti [and others] // International Journal of Engineering & Technology IJET-IJENS. 2011. Vol. 11, № 04. P. 16–20. 5. Jiali Wang, Kenchouw Wu. The design for Ion Exchange Column // BSc. Students Process and Food Technology / The Hague University. 2015. March. 58 p. 6. Water Permeability and Water/Salt Selectivity Tradeoff in Polymers for Desalination / Geoffrey M. Geise [and others] // Journal of Membrane Science. 2011. № 369. P. 130–138. 7. Water Treatment Technologies: Advanced Amberpack™ Municipal. Advanced Amberpack Municipal (Cont) // Layne. 2014. 22 p. URL: https://www.layne.com/user_area/content_media/WaterTreatmentTechnologies_AdvancedAmberpackMunicipal-v2.pdf 8. Висоцький С.П., Коновальчик М.В. Оптимальні умови експлуатації зворотноосмотичного обладнання при знесоленні води // Вісті Автомобільно-дорожнього інституту: наук.-вироб. зб. / АДІ ДВНЗ ДонНТУ. Горлівка, 2010. № 2 (11). С. 163–170. 9. Гриссбах Р. Теория и практика ионного обмена. М.: Иностранная литература, 1963. 500 с. 10. Vysotky S., Konovalchik M. The Improvement of Water Treatment Technologies for Saline Wastes Discharge Reduction // Проблеми екології: загальнодерж. наук.-техн. журн. 2013. № 1 (31). С. 14–18. 11. Высоцкий С.П., Коновальчик М.В. Анализ параметров работы мембранного оборудования разных производителей // Вісті Автомобільно-дорожнього інституту: наук.-вироб. зб. / АДІ ДВНЗ ДонНТУ. Горлівка, 2007. № 2. С. 175–184. 12. Высоцкий С.П., Николаева Ю.А. Использование новых технических решений в технологиях обессоливания воды // Збірник наукових праць Луганського національного університету. Серія: Технічні науки. Луганськ: Видавництво ЛНАУ, 2008. № 81. С. 217–229. 13. Combining Reverse Osmosis and Ion-Exchange / Dr. Jens Lipnizki [and others] // Filtration+Separation. September/October, 2012. [Электронный ресурс]. URL: 14. Технология электродеионизации «ГидроТехИнжиниринг» http://hydrotechengineering.com/index.php?option=com_content&view=article&id=137&Itemid=209. 15. Мошкарин А.А., Шувалов С.И. Блочные испарительные установки мгновенного вскипания // Вестник ИГЭУ. 2005. Вып. 1. С. 1–8.

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

87 С.П. Высоцкий, д-р техн. наук, М.В. Коновальчик, канд. техн. наук Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Горловка Совершенствование экологических показателей технологий обессоливания воды В настоящее время наиболее широко распространенные технологии обессоливания воды основаны на фильтрации воды в ионитных фильтрах. Несмотря на простоту реализации данных технологий, они имеют ряд существенных недостатков. Это обусловлено высокими удельными расходами реагентов и большими расходами воды на отмывку ионообменных смол от продуктов регенерации. В статье рассмотрены альтернативные варианты технологий обессоливания воды с использованием ионного обмена, обратного осмоса и испарителей мгновенного вскипания. Совершенствование технологий ионного обмена реализуется за счет применения новых реагентов, усовершенствованных схем подключения фильтров и реконструкции дренажных систем фильтров. При использовании обратноосмотической технологии обессоливания необходим выбор оптимальной конфигурации подключения корпусов обратноосмотической установки и давления исходной воды. Применение электроионитной технологии позволяет отказаться от использования реагентов. Недостатком обратноосмотической технологии является относительно большой расход воды с продувкой концентрата. Применение испарительных технологий с аппаратами мгновенного вскипания позволяет существенно сократить как потребление реагентов, так и сброс засоленных стоков. Наиболее выигрышным решением является включение испарителей в схему регенерации турбоустановок. ИОННЫЙ ОБМЕН, ОБРАТНЫЙ ОСМОС, ИСПАРИТЕЛИ, ЗАТРАТЫ РЕАГЕНТОВ, КОНФИГУРАЦИЯ ПОДКЛЮЧЕНИЯ, СБРОС СТОКОВ S.P. Vysotskiy, Doctor of Tech.Sc., M.V. Konovalchik, Cand. of Tech.Sc. Automobile and Highway Institute of Donetsk National Technical University, Gorlovka Improvement of Ecological Indicators of Water Treatment Technologies At present the most widespread water treatment technologies are based on the water filtration in ion-exchange filters. In spite of simplicity of given technologies realization they have a number of essential drawbacks. It is caused by high specific consumption of reagents and great water consumption to wash ion-exchange resin from products of regeneration. In the article alternative variants of water treatment with the help of ion exchange, reverse osmosis and flash evaporator are considered. Improvement of reverse osmosis technologies is realized by new reagents application, improved schemes of filter connection and reconstruction of filter drainage systems. While using the reverse osmosis water treatment technology it is necessary to choose the optimal connection configuration of reverse osmosis plant blocks and influent water pressure. Electroionization technology application allows to reject reagent usage. The drawback of the reverse-osmosis technology is relatively large water consumption with concentrate blowing. The application of vaporizing technologies with flash evaporators allows to reduce considerably both reagents consumption and discharge of salted flows. The most winning solution is the evaporator inclusion in the scheme of the turboinstallation regeneration. ION-EXCHANGE, REVERSE OSMOSIS, EVAPORATORS, REAGENT CONSUMPTION, CONNECTION CONFIGURATION, EFFUENT DISCHARGE Сведения об авторах С.П. Высоцкий SPIN-код: 7497-0100 Телефон: 0506498436 Эл. почта: kf-ebg@adidonntu.ru М.В. Коновальчик SPIN-код: 1616-9285 Телефон: 0507788219 Эл. почта: inst@adidonntu.ru

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

88 УДК 622.844:847.556 С.П. Высоцкий, д-р техн. наук1, С.Е. Гулько, канд. техн. наук2, В.В. Лихачева, канд. техн. наук1 1 – Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Горловка, 2 – ОАО «Донгипрошахт», г. Донецк РИСКИ ЗАТОПЛЕНИЯ ШАХТ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ШАХТНЫХ ВОД Рассмотрены риски затопления шахт в городе Горловка. Затопление вызывает повышение уровня грунтовых вод, что создает угрозу разрушения зданий и сооружений. Обоснована необходимость откачки шахтных вод. Рассмотрены возможности использования шахтных вод для технического потребления – в качестве теплоносителя, а также для полива огородных сельскохозяйственных культур. Значительная часть шахтных вод в Донецком регионе в соответствии с индексом Буданова может быть применена для полива. Исследованы процессы очистки шахтных вод от взвешенных веществ с использованием коагулянтов. Ключевые слова: затопление шахт, риски подтопления территорий, шахтная вода, очистка шахтных вод, полив

Введение На протяжении последних полутора лет формирование экологической обстановки в Донбассе непосредственно связано с социальными процессами, происходящими в обществе, а именно с проведением военных действий на значительной территории нашего региона. Руководители конфликтующих сторон не учитывают влияние своих действий на природную среду и долгосрочные последствия, которые могут найти выражение во всех ее компонентах, в том числе непосредственное влияние на здоровье ныне живущих и будущих поколений людей. О развитии событий можно судить по некоторым малозаметным сегодня проявлениям, но они еще докажут свою значимость в ближайшем будущем. Другие негативные моменты еще не реализованы, однако продолжение боевых действий резко увеличивает вероятность воплощения негативных сценариев. Риски техногенных аварий и катастроф при этом возрастают многократно. Высокая концентрация потенциально опасных объектов в регионе еще более усложняет ситуацию. Наряду с предприятиями, повреждение технологического оборудования и инфраструктуры которых сулит явную угрозу (ПАО «Концерн Стирол» и др.), влияние боевых действий на угледобывающие предприятия не столь очевидно. Но повсеместное размещение таких производств, развитая сеть взаимосообщающихся ныне действующих и разработанных ранее горизонтов создают условия для развития техногенных ситуаций регионального масштаба. Продолжение деструктивных процессов в отрасли способно сказаться как на биосфере региона в целом, так и на ее отдельных компонентах. Цель исследований Оценка существующего положения и определение уровня рисков затопления шахт региона. Определение возможности использования шахтной воды для хозяйственных целей. Изложение основного материала исследований Отключение угледобывающих предприятий от электроснабжения, повреждение наземных инфраструктурных объектов, проблемы с финансированием и поставкой необходимых материалов и оборудования, обеднение кадрового потенциала ведут к нарушениям в общей управляемости системы. На первый план сегодня выходит проблема затопления шахт. Эта ситуация характерна для большинства угледобывающих предприятий Донбасса [1, 2]. Так, из четырех работающих до начала боевых действий в городе Горловка Донецкой ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

89 области подразделений ГП «Артемуголь» худшая ситуация сложилась по шахте им. В.И. Ленина. По состоянию на начало августа 2015 г. вода дошла до глубины 969 м (в абсолютных отметках –753,6 м), это соответствует общей высоте затопления до зумпфа ствола № 6 – 307 м, объем затопления составил 3040713 м3. С начала марта 2015 г. не откачивается горизонт 1080 м, в результате за 154 дня уровень воды поднялся на 113 м, что эквивалентно притоку 2797872 м3 воды. Уже к концу сентября 2015 г. уровень воды переместился к абсолютной отметке – 746 м. На подходе к горизонту 860 м выровнялись уровни воды в объемах выработок шахт им. Ленина и «Комсомолец». Начался ее переток по сообщающимся каналам (рисунок 1). Затопление ствола № 6 шахты им. Ленина сделало невозможной его безопасную эксплуатацию. Образование протяженных непроветриваемых тупиков препятствует доставке людей в шахту. По состоянию на конец сентября 2015 г. вода в шахтах им. Ленина, «Комсомолец» и «Кочегарка» прибывала синхронно. Ее уровень располагался на общей отметке –746 м. По шахте им. Гагарина он был значительно выше, на отметке –348 м. Поступления воды из этой шахты на три упомянутые до сих пор не отмечались.

Рисунок 1 – Динамика затопления шахт в г. Горловка Специалистами ГП «Артемуголь» произведены прогнозные расчеты продолжительности затопления шахт с использованием коэффициента заполнения К1, который характеризует степень сохранности выработок и численно равен отношению объема поступившей за период затопления воды W к номинальному объему выработанного пространства V(К1=W/V). Расчетом сопоставляются притоки и номинальные объемы, что позволяет отслеживать скорость затопления. В основу вычислений положены фактические данные, это способствует их высокой достоверности. При определении коэффициентов заполнения в большинстве случаев используются данные замеров при затоплении и откачке воды из шахт Донбасса с 1941 по 1944 годы. Для шахты им. Ленина получены следующие прогнозные величины:  на 20.12.15 будут затоплены лавы этажа 860/970 м;  на 31.01.16 – горизонтальные выработки горизонта 860 м;  на 21.05.16 – лавы этажа 750/860 м;  на 06.07.16 – горизонтальные выработки горизонта 750 м;  на 22.10.16 – лавы этажа 640/750 м; ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

90  на 01.12.16 – горизонтальные выработки горизонта 640 м;  на 24.01.17 – вода выйдет на общую гидросвязь шахт на южном крыле Горловской антиклинали ниже горизонта 533 на 49 м. Южное крыло Горловской антиклинали охватывает шахты им. Артема, «Южную», им. Гагарина, «Комсомолец», им. Ленина, «Кочегарку», им. Гаевого, им. К. Маркса, «Красный Профинтерн», «Красный Октябрь», «Юнком». Затем подъем воды приостановится до выравнивания уровней воды по всем шахтам южного крыла. Последствия затопления таких колоссальных подземных объемов могут быть очень серьезны. Проводимые ныне инструментальные наблюдения интенсивности нарастания темпов проседания грунта не внушают оптимизма. Бессистемное затопление шахт в результате несоблюдения надлежащего режима откачки шахтных вод в большинстве угледобывающих предприятий Центрального Донбасса способно вызвать резкое ухудшение гидрогеологической обстановки [3, 4]. Уровень воды в депрессионных воронках постепенно будет восстанавливаться до статических величин. Избыточное увлажнение глинистых сланцев приведет к потере ими структурной прочности вследствие тиксотропного эффекта. Они начнут размягчаться до состояния глиняной суспензии. Давление вымещающих пород будет выдавливать пластичную глину через трещины и пути миграции воды. Результатом станет осадка толщи пород и образование мульд сдвижения на поверхности. Оседание земной поверхности местами достигнет 3–4 м с образованием уступов до 0,8–1,2 м и разрушением всех попавших на уступы объектов и сооружений. Мульды сдвижения, имеющие замкнутый контур, будут затоплены. Образуются заболоченные участки поверхности в отметках ниже статического уровня воды. Существенная опасность возникает в результате просадок под территорией расположения канала Северский Донец – Донбасс. Надежное водоснабжение городов Донбасса является одной из важнейших экологических, социальных и экономических проблем. В настоящее время основным источником водоснабжения Донбасса является канал Северский Донец – Донбасс. Примерно на протяжении 10 км канал протекает в наземных трубопроводах. На многих участках трасса канала проходит над территорией шахтных полей (например, шахты им. Изотова, шахты им. Ленина, шахты «Комсомолец» ГП «Артемуголь» и шахты № 2 бывшего ртутного комбината). Подработка шахтных полей суммарной мощностью более 50 м уже вызвала проседание территории канала на  3,2 м. Уступы земной поверхности высотой до 50 см нарушают работу промежуточных опор с клиньями, что вызывает дополнительные напряжения в трубопроводах. Повреждение трубопроводов может вызвать экологическую катастрофу, так как несколько миллионов жителей Донбасса могут остаться без питьевой воды. Кроме этого, существенные проблемы существуют с эксплуатацией открытых участков канала. Они связаны с большой инфильтрацией воды и ее значительными потерями. Затопление городского канализационного коллектора в районе улицы Колхозная и очистных сооружений приведет к загрязнению фекальными водами русел балки Соломенной, балки Железной, реки Кривой Торец, реки Северский Донец. Это вызовет широкое распространение кишечных инфекций, и даже возникновение эпидемий. Дополнительные риски связаны с событиями прошлых лет. Весной 1989 г. на Горловском химическом заводе произошла утечка мононитрохлорбензола (МНХБ) в выработки шахты «Александр-Запад». В результате попадания отравляющего вещества в выработки на глубине 400 м погибли люди. Тела погибших горняков извлечь не удалось. МНХБ отличается высокой токсичностью. Токсикологи называют его «кровяным ядом». При повышении температуры мононитро-хлорбензол начинает активно испаряться. Он проникает в организм человека не только через органы дыхания, но и через поверхность кожи. Поражает кроветворные органы – печень, селезенку, костный мозг. Результат ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

91 отравления – нарушение формулы крови, резкое понижение гемоглобина, нарушение центральной нервной и сердечнососудистой систем. Один миллиграмм МНХБ, попадая в организм человека, приводит к летальному исходу. Затопления шахты «Александр-Запад» приведет к распространению МНХБ по выработкам шахт, расположенных на северном крыле Горловской антиклинали Донбасса, а именно – им. Изотова, им. Румянцева, им. Калинина, «Кондратьевская». Последствия такого заражения непредсказуемы. В сентябре 1979 г. на шахте «Юнком» был произведен подземный ядерный взрыв мощностью 0,3 кт тринитротолуола на глубине 903 м. Эксперимент под кодовым названием «Объект «Кливаж» должен был снять лишние тектонические напряжения и повысить безопасность эксплуатации пластов. Детали и результаты эксперимента до сих пор остаются засекреченными. Известно только, что частота выбросов и обрушений в этом районе действительно снизилась, а радиационный фон оставался на допустимом уровне. Очень вероятное в ближайшей перспективе затопление закрытой в 2002 году шахты «Юнком» может привести к радиоактивному загрязнению подземных вод. В проблеме затопления шахт Центрального Донбасса точка невозврата еще не пройдена. Системные усилия по восстановлению нормальной эксплуатации оборудования для водоотлива на угледобывающих предприятиях еще могут вернуть ситуацию в штатное русло. Для улучшения экологической ситуации в регионе необходимо начать откачку шахтных вод. В перспективе, после нормализации режима водоотведения, шахтные воды можно и нужно применять для технических целей в промышленности. При использовании шахтной воды для различных потребителей требуется ее предварительная очистка. Степень очистки зависит от требований к качеству применяемой воды. Однако при любой системе очистки требуется предварительная очистка воды от взвешенных веществ [5]. Очистка шахтной воды от взвешенных веществ относительно просто реализуется методом коагуляции. Из значительного количества технологических приемов для реализации процесса очистки воды: коагуляция в отстойниках, осветлителях, тонкослойных отстойниках, процесс Actiflo и т. д., наиболее простым является процесс прямоточной коагуляции в механических фильтрах. Для нескольких типов шахтных вод Донецкой обл. (ГП «Артемуголь» и ГП «Дзержинскуголь») нами изучены условия коагуляции взвешенных в шахтной воде частиц с использованием таких коагулянтов: сульфат алюминия, оксихлорид алюминия и серия коагулянтов Пологского завода. Испытания проведены в лабораторных условиях. Установлены оптимальные дозы коагулянта и выбран его тип, обеспечивающий наибольшую эффективность. Наиболее приемлемые условия прямоточной коагуляции обеспечиваются при использовании коагулянта «Полвак-40 Ф» с дозировкой 170 г/м3 обрабатываемой воды. Необходимая длительность процесса коагуляции составляет 25–30 мин. Для прямоточной коагуляции линейная скорость фильтрации составляет примерно 5 м/ч. При высоте фильтра Нф – 5 м и высоте загрузки фильтрующего материала hм – 1,2 м время пребывания осветляемой воды в фильтре определяется следующим образом. При порозности слоя фильтрующего материала Е = 0,4 фактическая скорость фильтрации в слое составит Wф = 9,26 м/ч. Усредненное время пребывания воды в фильтре находится из следующего выражения:

 Н ф  hм  h   5  1, 2 1, 2  м   60  53, 4 мин.   60      W 9, 26   5 ф  Wф  

  

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

92 При условии сохранения оптимального времени пребывания, рекомендуемая в справочниках линейная скорость фильтрации может быть увеличена в 1,78–2 раза. При этом для W = 10 м/ч:  5  1, 2

   10



1, 2   60  26,7 мин. 18,51 

Исследования показали, что снижение температуры воды до +15 °С относительно мало сказывается на эффективности процесса коагуляции. Исследования в лабораторных условиях показали, что при очистке шахтных вод большинства шахт Донбасса отсутствует необходимость подачи флокулянта в обрабатываемую воду (в дополнение к коагулянту «Полвак-40 Ф»). При использовании полученной после фильтров осветленной воды для подпитки котлов вода умягчается в фильтрах, загруженных слабокислотным катионитом с последующей декарбонизацией (при подпитке водогрейных котлов) или дополнительно к указанной операции в натрий-катионитных фильтрах, загруженных сильнокислотным катионитом. Большая часть шахтных вод Донбасса (до 92 %) по уровню минерализации относится к слабосолоноватым с общим солесодержанием до 2500 мг/л. Их солесодержание близко к содержанию солей в водохранилищах Кураховской, Старобешевской и Зуевской ТЭС. Шахтные воды могут рассматриваться как реальный близко расположенный источник для получения воды питьевого качества. В этом случае необходимо использовать технологию доочистки воды после удаления коллоидных и взвешенных частиц, а также ее обеззараживания. Наиболее приемлемой технологией глубокой очистки является обратноосмотическая. За рубежом и в отечественной практике накоплен уже достаточно большой опыт эксплуатации обратноосмотических установок при очистке шахтных вод. Учитывая то, что обратноосмотические мембраны не селективны по отношению к угольной кислоте, после обратноосмотических установок для кондиционирования воды устанавливаются фильтрыньютралайзеры. Это позволяет оптимизировать солевой состав воды и повысить ее pH. Во многих производственных процессах вода применяется как теплоноситель. Требования к качеству охлаждающей воды, согласно [6], приведены в таблице 1. агента

Таблица 1 – Требования к качеству воды, используемой в качестве охлаждающего Показатель качества воды

Наименование компонентов

Температура, °С Взвешенные вещества, мг/л Водородный показатель, pH Жесткость общая, мг-экв/л Жесткость карбонатная, мг-экв/л Минерализация общая, мг/л

Для общепромышленных холодильных машин: турбокомпрессорных фреоновых, абсорбционных бромистолитиевых

Для вакуумнасосных установок и машин для бурения 20–40

Для шахтных Для стационарных и компрессоров передвижных и турбохолодильных компрессоров машин 20

Не > 40

40–50

Не > 75

6–8,5

6,5–8,5

Не > 7

Не > 6

Не > 5

2,5–3,75

Не > 6,0

Не > 2000

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

93 Одним из «внутренних» потребителей воды на шахтах являются шахтные котельные. Для выработки тепла в них применяются водотрубные паровые и водогрейные котлы. Водный режим котельных установок должен обеспечить работу водотрубных и водогрейных котлов питательной водой без повреждения их конструкций вследствие отложений накипи, коррозии, без повышения относительной щелочности до опасных пределов при условии обеспечения получения пара соответствующего качества. Требования, предъявляемые к качеству воды для производства тепловой энергии, согласно [5], приведены в таблице 2. Таблица 2 – Требования к качеству воды, используемой для производства тепловой энергии шахтными котельными Показатель качества воды Для паровых водотрубных Для водогрейных котлов Наименование компонентов водотрубных котлов паропроизводительностью теплопроизводительностью до 25 т/ч с абсолютным до 30 Гккал/ч давлением до 14 кгс/см Взвешенные вещества, мг/л Не >5 Не >5 Нефтепродукты, мг/л Не > 1 Не > 1 Водородный показатель, pH 8,5–9,5 7–11 Жесткость общая, мг-экв/л Не > 0,02 Жесткость карбонатная, мг-экв/л – Не > 0,7 Растворенный кислород, мг О2/л Не > 0,05 Не > 0,05 Углекислота свободная Не допускается Самыми распространенными загрязнителями шахтных вод являются взвешенные вещества и соли жесткости, которые ограничивают возможности применения указанных вод во многих процессах. Осветленные сульфатные и сульфатно-хлоридные шахтные воды могут использоваться для полива овощных сельскохозяйственных культур при минерализации 3–4 г/дм3 и соотношении ионов по М.Ф. Буданову менее 0,7 [7]. Индекс Буданова определяется по формуле:

 Na   i  4.  0,7 и 2 2 2 Ca    Mg 2  Ca    Mg  В квадратных скобках, а также в сумме ионов приведены концентрации в мг∙экв/дм 3. Качество значительной части шахтных вод Центрального района Донбасса удовлетворяет этим показателям. Выводы 1. Нестабильная социально-экономическая ситуация в регионе привела к массовому затоплению шахт Центрального района Донбасса, что является угрозой развития опасных экологических последствий. 2. Определены объемы затопления шахт, размещенных на территории г. Горловка. 3. Приведены результаты исследований по предварительной очистке шахтных вод и обоснована возможность их использования для технического водоснабжения. 4. Наиболее предпочтительным коагулянтом при очистке шахтных вод от взвешенных веществ является «Полвак-40 Ф». При его использовании может быть осуществлена прямоточная коагуляция непосредственно в механических фильтрах, загруженных песком. ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

94 Список литературы 1. Dirner V., Kiraly A., Dobes A. Qualitative Analisys of Problems Associated with Waste Deposition in Underground Mine Workings // Проблеми екології. Донецьк, 2013. № 2. C. 3–9. 2. Картирование оползневых участков и зон повышенного обводнения грунтов комплексом геофизических методов на склоне р. Днепр в г. Киев / В.П. Боковой [и др.] // Докл. НАН Украины. 2003. № 11. С. 96–103. 3. Monitoring the Environmental Impact of Mining in Remote Locations through Remotely Sensed Data / D. Paull [and others] // Geocarto International. 2006. 21. № 1. Р. 33–42. 4. Ларченко В.Г., Хоружая Н.В Высокоточный способ экспериментальных наблюдений за сдвижением и деформацией подработанной толщи пород и земной поверхности // Збірник наукових праць Луганського національного аграрного університету. Луганськ: ЛНАУ, 2008. С. 76–84. 5. Sheppard T. Powell. Water Conditioning for Industry. 2-nd Edition. McGraw-Hill Inc. New York, 1990. 548 р. 6. Гурвич С.М. Справочник химика-энергетика. Т. 1. Водоподготовка и водный режим парогенераторов. М.: Энергия, 1972. 465 с. 7. Справочник по свойствам, методам анализа и очистке воды: в 2-х ч. Ч. 1 / Л.А. Кульский [и др.]. К.: Наукова думка, 2000. С. 200–201.

С.П. Высоцкий¹, С.Е. Гулько², В.В. Лихачева¹ 1 – Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Горловка, 2 – Донецкий государственный институт проектирования шахт Риски затопления шахт и использование шахтных вод Рассмотрены риски, обусловленные затоплением шахт в г. Горловка. Затопление вызывает повышение уровня грунтовых вод, что грозит появлением разрушений зданий и сооружений. Высота затопления шахтных выработок водой в отдельных шахтах достигла уровня более 300 м, что соответствует объему затопления более 3 млн м3. Последствия затопления в районах, где размещены большинство угледобывающих предприятий Центрального района Донбасса, может вызвать резкое ухудшение гидрогеологической обстановки. Избыточное увлажнение глинистых пород приведет к потере ими структурной прочности вследствие тиксотропного эффекта. Существенная опасность возникает в результате просадок под территорией расположения канала Северский Донец-Донбасс, который обеспечивает питьевой водой практически все население Донбасса. Дополнительные риски связаны с тем, что подземные воды региона в районе шахты «Александр-Запад» загрязнены высокотоксичным соединением – мононитрохлорбензолом. Обоснована насущная проблема необходимости откачки шахтных вод. Произведена оценка возможных негативных техногенных последствий для экологической обстановки в регионе и вероятность развития аварийных ситуаций в связи с потерей стабильности грунтов. Для нескольких типов шахтных вод исследованы условия их очистки с целью использования для технического водоснабжения и для полива овощных сельскохозяйственных культур. Наиболее приемлемые условия коагуляции обеспечиваются при использовании коагулянта «Полвак-40 Ф» с дозировкой 170 г/м3. Необходимая длительность коагуляции составляет 25–30 мин. Это позволяет реализовать процесс коагуляции по прямоточной схеме, что существенно упрощает технологию предварительной очистки воды. Использование очищенных шахтных вод для Донбасса особенно ценно, так как здесь обеспечение водой надлежащего качества из традиционных источников сопряжено с большими трудностями. ЗАТОПЛЕНИЕ ШАХТ, РИСКИ ПОДТОПЛЕНИЯ ТЕРРИТОРИЙ, ШАХТНАЯ ВОДА, ОЧИСТКА ШАХТНЫХ ВОД, ПОЛИВ

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

95 S.P. Vysotskiy, S.E. Gulko, V.V. Likhachova 1 – Automobile and Highway Institute of Donetsk National Technical University, Gorlovka, 2 – Donetsk State Institute of Mine Design Risks оf Mines Flooding аnd Mine Water Utilization We consider risks associated with the flooding of mines in Gorlovka. Flooding causes a rise in the groundwater level, which threatens to damage buildings and structures. The flooding height of mine workings with water in some mines has reached a level of more than 300 m, which corresponds to the volume of flooding more than 3 million m 3. The effects of flooding in areas where the majority of Central Donbass coal mines are located can cause dramatic deterioration of the hydrogeological conditions. Excessive moisture of clay rocks will lead to the loss of their structural strength owing to the thixotropic effect. Substantial danger arises from the soil subsidence under the territory of the canal Severskiy Donets-Donbass location, which provides practically all population of Donbass with drinking water. Additional risks are connected with the fact that the regional groundwater around the «Aleksandr-Zapad» mine is contaminated with the high-toxic substance – mononitrochlorbenzene. The urgent problem of the mine water extraction is grounded. The evaluation of potential negative effects of anthropogenic consequences for the ecological environment in the region and the probability of emergency situations in connection with the loss of soil stability is carried out. For several types of mine waters conditions of their treatment are examined for the purpose of their use for technical water supply and irrigation of vegetable crops. The most acceptable conditions of the coagulation are provided by the coagulant POLVAK-40F using with a dosage of 170 g/m3. The required duration of coagulation is 25–30 minutes. This allows to carry out the coagulation process according to the direct-flow scheme, which greatly simplifies the technology of water pre-treatment. The use of treated mine waters for Donbass is especially valuable as water delivery of the proper quality from traditional sources involves great difficulties. MINE FLOODING, RISKS OF AREA UNDERFLOODING, MINE WATER, MINE WATER PURIFICATION, WATERING Сведения об авторах С.П. Высоцкий SPIN-код: 7497-0100 Телефон: 0506498436 Эл. почта: kf-ebg@adidonntu.ru С.Е. Гулько Телефон: 0958450915 Эл. почта: dgsh@dgsh.donetsk.ua

В.В. Лихачева SPIN-код: 1784-9410 Телефон: 0509732757 Эл. почта: kf-ebg@adidonntu.ru

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

96 УДК 628.51+546.212 С.П. Высоцкий, д-р, техн. наук, проф.1, Т.И. Степаненко2 1 – Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Горловка, 2 – Донбасская национальная академия строительства и архитектуры, г. Макеевка ПРОБЛЕМЫ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ СОЕДИНЕНИЯМИ АЛЮМИНИЯ, ЖЕЛЕЗА И МЕДИ При подготовке питьевой воды коагуляцией солями алюминия в очищенной воде содержится остаточный алюминий. Употребление воды, содержащей катионы алюминия, может привести к распространению болезни Альцгеймера. Обоснованы причины повышения концентрации соединений алюминия у железа и меди после предочистки в системах подготовки питьевой воды. Нецелесообразно использование подогретой в газовых колонках воды для питьевых целей из-за опасности отравления соединениями меди. Ключевые слова: питьевая вода, болезнь Альцгеймера, загрязнение природных вод, алюминий, железо, медь, показатель рН.

Введение Загрязнение природных вод, основных источников водоснабжения населения, приобрело за последние годы угрожающие размеры. Обеспечение населения доброкачественной питьевой водой является одной из актуальнейших проблем современности. Применяемые же в настоящее время в технологии водоподготовки коагулянты на основе соединений алюминия и железа не способны глубоко очищать воду от органических соединений, особенно в весенне-зимний период при низких температурах очищаемой воды. Количество видов загрязнителей, на наличие которых осуществляется контроль в общественных системах водоснабжения, ограничен. При отсутствии проверки на содержание загрязняющего вещества, последнее не будет найдено, даже если это вещество присутствует в воде. В соответствии с требованиями агентства по охране окружающей среды (EPA) в США осуществляется контроль на наличие 30 видов загрязнителей. Следует отметить, что общее количество загрязнителей питьевой воды составляет около 12 тысяч и это число каждый год значительно возрастает. В последние годы в мировой практике появились более полумиллиона новых химических соединений, причем многие из них являются токсическими и канцерогенными. Основным критерием качества питьевой воды является ее влияние на здоровье человека. Экспертами всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) установлено, что 80 % всех заболеваний в мире в той или иной степени обусловлены неудовлетворительным качеством питьевой воды и нарушением санитарно-гигиенических и экологических норм водообеспечения. Накопленные за последние годы данные свидетельствуют о практически повсеместном ухудшении санитарно-технического состояния распределительных водопроводных сетей и возможности, в связи с этим, вторичного загрязнения в них питьевой воды. Цель работы Определение факторов, влияющих на остаточное содержание в питьевой воде соединений алюминия, железа, меди и их влияние на здоровье человека. Основной материал исследований В питьевой воде техногенных регионов, к которым относится Донбасс, присутствуют десятки загрязнителей. В приведенном исследовании рассмотрена растворимость в воде таких металлов как алюминий, железо и медь в зависимости от одного из основных параISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

97 метров качества воды – показателя рН. Металлы в микроколичествах (от нескольких мкг/кг до 1-2 мг/кг) являются необходимыми для жизнедеятельности живых организмов, в то же время при относительно небольших концентрациях (несколько мг/кг) могут оказывать токсическое действие или вызывать неприятные органолептические свойства при потреблении питьевой воды. В настоящее время в технологии подготовки питьевой воды используют минеральные соединения алюминия и железа. Кроме поступления загрязнителей в процессе очистки воды, в нее поступают соединения железа и меди в результате контакта воды с поверхностями трубопроводов, теплопередачи и арматуры. В ходе коагуляции воды соединениями алюминия, содержание этого металла в питьевой воде, особенно в период паводка и цветения водоемов, может увеличиваться в несколько раз. Коагулянты на основе алюминия наиболее распространены (сульфат алюминия, гидроксохлорид алюминия, композитный коагулянт на основе сульфата алюминия и др.) и удаляют от 60 до 80 % взвешенных веществ и часть загрязнений органической природы. Достоинствами применения коагулянтов является их дешевизна, доступность, изученность, длительная история применения в практике водоочистки. Неблагоприятным фактором при использовании алюмосодержащих коагулянтов является поступление в обрабатываемую воду ионов алюминия, содержание которых регламентирует ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая» на уровне 0,5 мг/дм 3. Однако при высоких уровнях загрязнения источника алюминиевые коагулянты требуют больших дозировок, что приводит к увеличению в уже очищенной воде концентрации ионов алюминия [1]. Наличие в питьевой воде катионов алюминия представляет опасность для здоровья человека. Алюминий выполняет в живом организме важную биологическую роль: принимает участие в построении эпителиальной и соединительной тканей, участвует в процессе регенерации костной ткани, оказывает активирующее или ингибирующее действие на реакционную способность пищеварительных ферментов (в зависимости от концентрации в организме), участвует в обмене фосфора [2]. В то же время алюминий обладает способностью к накоплению в организме, вызывая ряд тяжелых заболеваний. Установлено, что алюминий (особенно минеральный) отрицательно влияет на обмен веществ, на функцию нервной системы, воздействует на размножение и рост клеток. К важнейшим клиническим проявлениям нейротоксического действия относят нарушения двигательной активности, судороги, снижение или потерю памяти, психопатические реакции. Избыток солей алюминия снижает задержку кальция в организме, уменьшает адсорбцию фосфора, приводит к одновременному увеличению в 10–20 раз содержания алюминия в костях, печени, семенниках, мозге и в паращитовидной железе [3]. Избыток алюминия тормозит синтез гемоглобина, вызывает флюороз зубов и специфическое повреждение костей (костный флюороз); может вызвать или усилить новообразования костей [1, 2]. Физическими признаками отравления алюминием могут быть ломкие кости или остеопороз, нарушение почечной функции. Особенно склонны к негативному воздействию алюминия дети и пожилые люди. У детей избыток алюминия вызывает повышенную возбудимость, нарушения моторных реакций, анемию, головные боли, заболевание почек, печени, колиты. Гиперактивность, повышенная возбудимость, агрессивность подростков, нарушения памяти и трудности в учебе, могут быть результатом даже небольшого повышения количества ионов алюминия в организме. Алюминий обнаружен у некоторых пожилых людей, страдающих потерей памяти, рассеянностью или слабоумием, и может приводить к деградации личности. В некоторых исследованиях алюминий связывают с поражениями мозга, характерными для болезни Альцгеймера. В мировой практике достаточно большое внимание уделяется проблеме здоровья людей, в частности влиянию соединений алюминия на возникновение болезни Альцгеймера. В западных странах проведены подробные исследования по распространению деменции. Учитывая отсутствие статистических данных по распространению этого заболевания в России и ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

98 Украине, в этой работе обработаны статистические данные распространения деменции в Австрии [4]. Распространенность деменции резко возрастает в пожилом возрасте. Если до 65 лет распространенность деменции составляет около 1 %, то с возрастом резко увеличивается и достигает почти 35 %, в возрастной группе от 95-ти до 99-ти лет достигает своего пика. Возраст, таким образом, является важнейшим фактором риска развития деменции. На рисунке 1 представлена зависимость распространенности болезни Альцгеймера от возраста в Австрии.

Рисунок 1 – Зависимость распространенности болезни Альцгеймера от возраста населения в Австрии [4]

Рисунок 2 – Прогнозируемый прирост деменции на 1000 чел. населения в Австрии Основываясь на международных эпидемиологических исследованиях, а также на данных австрийского статистического бюро, прогнозируемый прирост деменции в Австрии представлен на рисунке 2. ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

99 При введении в воду солей алюминия, в результате реакций гидролиза образуются малорастворимые в воде гидроксиды алюминия: Al2 SO4 3  6H 2O  2Al  OH 3 +3H 2SO4 .

(1)

Образующаяся в процессе гидролиза серная кислота должна быть нейтрализована, иначе равновесие реакции будет сдвинуто влево. При введении в воду неорганических коагулянтов (солей алюминия, железа и др.) происходит снижение агрегатной устойчивости системы под действием электролита (введенной соли), сорбция ионов на поверхности частиц и образование в результате химической реакции нового малорастворимого соединения, концентрация которого в воде значительно выше его растворимости, приводит к выделению твердой фазы коагулятора из пересыщенного раствора (кристаллизация) [5]. Гидроксид алюминия, образующийся при гидролизе солей алюминия, является типичным амфотерным соединением. В кислой и щелочной среде гидроксид алюминия растворяется по приведенным уравнениям [6]: Al  OH 3  3H +  Al3+  3H 2O,

(2)

Al  OH 3  2OH  AlO2  2H2O.

(3)

В общем виде содержание алюминия, железа и меди в водных растворах зависит от активности водородных ионов или рН раствора, константы диссоциации кислоты, полученной при гидролизе солей и произведения растворимости осадка [5, 6]. Растворимость алюминия в воде при значениях рН, близких к оптимальной величине (рН = 7), как для более низких, так и более высоких величин рН имеет разные причины и описывается разными уравнениями. На рисунке 3 показана зависимость логарифма соотношения текущей концентрации алюминия к ее минимальному значению в области рН = 7 от величины показателя рН. Увеличение рН приводит к тому, что основное количество соединений Al находится в растворе в виде гидратированных катионов. В этом случае растворимость соединений алюминия в растворе представлена в виде Al2O3 = f (pH).

Рисунок 3 – Зависимость логарифма соотношения текущей концентрации алюминия к его минимальному значению при значениях рН < 7,5

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

100 На рисунке 4 представлена зависимость растворимости гидроксида алюминия в воде (в пересчете на Al2O3) от рН при различных температурах.

Рисунок 4 – Зависимость растворимости гидроксида алюминия от температуры при различных рН (температура воды: 1 – 10 ºС; 2 – 20 ºС; 3 – 26 ºС; 4 – 30 ºС) Приведенные на рисунке 4 данные показывают, что растворимость соединений алюминия существенно возрастает при понижении температуры обрабатываемой воды и увеличении значений рН0. Повышение содержания алюминия в холодные периоды года способствует также снижению уровня рН обрабатываемой воды в результате увеличения содержания углекислого газа в исходной воде. В периоды повышенного содержания взвешенных веществ в обрабатываемой воде происходит также снижение уровня рН в межмицеллярном пространстве взвешенного осадка в осветлителях или отстойниках вследствие так называемого эффекта Паллмана. Это также дополнительно сказывается на качестве обрабатываемой воды (не по содержанию взвешенных веществ, а по остаточному содержанию алюминия). Оптимальная величина активности водородных ионов (рН) очень важна, так как даже незначительное изменение рН приводит к довольно большому изменению содержания металла в растворе [7, 8]. Изменение показателя рН на единицу в допустимых пределах нормами ВОЗ приводит к изменению концентрации алюминия более чем в 11 раз. При изменении гидратной щелочности воды в пределах нормируемых величин от 0 до 0,3 мг∙экв/л, равновесное содержание железа меняется в 25–30 раз. Соединения железа обладают менее выраженными амфотерными свойствами. Однако также существует значительное влияние рН на остаточное содержание соединений железа. Снижение показателя рН ниже и выше оптимальных значений приводят к увеличению концентрации железа в воде. На рисунке 5 показана зависимость логарифма соотношения текущего содержания железа в воде к минимальному значению при оптимальной величине рН от текущего значения рН обрабатываемой воды.

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

101

Рисунок 5 – Зависимость растворимости катионов Fe3+ от параметра Δ(pH)2 По эксплуатационным данным систем водоподготовки содержание железа после предочистки воды составляет 75–150 мкг/л, т. е. больше указанного выше значения в 3500–7500 раз. Это обусловлено как отклонением рН от оптимальных значений, так и неполным окислением соединений двухвалентного железа, присутствующего в природной воде, в трехвалентное соединение. Для снижения содержания железа в обрабатываемую воду необходимо, в подавляющем большинстве случаев, дозировать окислитель, например, хлорную известь. Относительно большая трудоемкость по определению равновесного содержания алюминия и металлов в зависимости от рН подчеркивает целесообразность аналитического решения указанной задачи. При этом важным, с практической точки зрения, является определение более точного влияния изменения рН вблизи области оптимальных значений этого показателя. Для отдельных металлов оптимальные значения показателя рН, при которых имеет место минимальное равновесное содержание этих металлов, изменяются в очень широких пределах: от примерно 7 для алюминия, до 11,2 для кадмия и 11,7 для двухвалентного железа. Таким образом, активность ионов водорода при этом изменяется более чем в 50 тысяч раз. Если для отдельных металлов среда в растворе является достаточно кислой для нахождения металла в виде моноиона, то для других этот уровень рН соответствует образованию в растворе соответствующих гидроксильных комплексов. Одним из загрязнителей, который повсеместно может присутствовать в питьевой воде, особенно при ее прохождении через нагревательные устройства, содержащие медные сплавы, является медь. При исследовании растворимости меди в воде при разных значениях показателя рН установлена показательная зависимость между отношением текущей концентрации меди в воде С и ее минимальным значением (при оптимальной величине рН) С0 от произведения квадрата разности текущего и оптимального значения рН на текущую величину рОН. Указанная зависимость, представленная на рисунке 6, описывается уравнением: 0,69 С  0,316  рН 2  рОН  . С0

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

(4)

102

Рисунок 6 – Зависимость растворимости катионов меди в питьевой воде от параметра ΔрН·рОН Следует отметить, что при нормируемых значениях рН питьевой воды от 6,5 до 7,5 растворимость меди составляет, соответственно, 4,62 и 2,10 мг/дм3, что существенно превышает рекомендуемый показатель СанПиН – 1 мг/кг. Это значение обеспечивается только при повышении рН питьевой воды до 8. Однако при таком уровне рН в воде значительно увеличивается содержание ионов алюминия. Таким образом, при пользовании газовыми колонками, содержащими радиаторы из медных сплавов, использование подогретой воды для питьевых целей противопоказано. Выводы 1. Показано, что деменция провоцируется увеличением содержания катионов алюминия в питьевой воде. 2. Установлена аналитическая зависимость влияния возраста населения на возникновение деменции. 3. В периоды паводков на источниках водоснабжения может иметь место повышенное содержание алюминия в очищенной воде водопроводных станций в результате снижения рН обрабатываемой воды (при отсутствии корректировки рН за счет дозирования щелочи), в результате снижения температуры исходной воды и за счет эффекта Паллмана. 4. Выявлено влияние температуры обрабатываемой воды на остаточное содержание соединений алюминия в ней. 5. Остаточное содержание алюминия в обработанной воде ниже оптимального значения рН и выше этой величины описываются различными аналитическими зависимостями. 6. При коагуляции воды соединениями трехвалентного железа соотношение текущей и минимальной его концентрации является экспоненциальной функцией квадрата отклонений значения рН от оптимальной величины. 7. Использование подогретой воды в газовых колонках или после подогревателей, оборудованных трубками из медных сплавов, для питьевых целей не рекомендуется вследствие опасности появления повышенных концентраций меди. ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

103 Список использованной литературы 1. Аверин Г.В., Звягинцева А.В. Опасность и риск как характеристики особых состояний экологических и техногенных систем // Екологічна безпека. 2008. № 2. С. 22–30. 2. Vrijheid M., Dolk H., Armstrong B. Hazard Potential Ranking of Hazardous Waste Sites and Risk of Congenital Anomales // Occupational Enviromental Medicine. 2002. № 59 (II). 768–776 p. 3. Некоторые аспекты влияния алюминия и его соединений на живые организмы / И.В. Шугалей [и др.] // Экологическая химия. 2012. Т. 21, № 3. С. 172–186. 4. Greßler S., Fries R. Aluminium – Toxikologie und gesundheitliche Aspekte körpernaher Anwendungen // Bundesministerium für Gesundheit. Sektion II. Wien, 2014. 156 s. 5. Запольский А.К., Баран А.А. Коагулянты и флокулянты в процессах очистки воды. Л.: Химия, 1987. C. 48–79. 6. Проскуряков В.А., Шмидт Л.И. Очистка сточных вод в химической промышленности. Л.: Химия, 1977. 464 с. 7. Aube B. The Science of Treating Acid Mine Drainage and Smelter Effluents [Электронный ресурс]. Québec, Canada, 2004. 21 p. URL: http://www.infomine.com/publications/docs/Aube.pdf. 8. Gameiro M. L. F., Pereira M. F. C., Farelo F. Nano Seed-Mediate Precipitation of Iron as Crystalline Natrojarosite / Centre for Chemical Processes, IST, Technical University of Lisbon. Portugal, 2011. Р. 4.

С.П. Высоцкий¹, Т.И. Степаненко² 1 – Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Горловка, 2 – Донбасская национальная академия строительства и архитектуры, г. Макеевка Проблемы загрязнения питьевой воды соединениями алюминия, железа и меди Нарушение качества питьевой воды происходит в результате первичного загрязнения – поступления в поверхностные водные источники большого количества различных химических соединений и вторичного – при растворении в воде реагентов, используемых для обработки воды при ее очистке, и металлов, контактирующих с водой при ее транспортировке к потребителю. Проанализирована возможность развития болезни Альцгеймера в результате повышения содержания соединений алюминия в питьевой воде. Основными причинами увеличения концентрации алюминия являются отклонения показателя рН от оптимальных значений, а также понижение температуры обрабатываемой воды. Показатели растворимости соединений алюминия при значениях рН менее и более 7 обусловлены образованием отличающихся по природе соединений и выражаются аналитически разными формулами. Показатели растворимости соединений железа выражаются показательной функцией квадрата разности текущих и оптимальных значений рН. Растворимость соединений меди в воде является показательной функцией произведения квадрата разности текущего и оптимального значений рН на текущее значение рОН. Определены оптимальные уровни рН для снижения содержания в питьевой воде соединений алюминия, железа и меди. Установлено, что использование для питьевых целей подогретой воды в устройствах, содержащих соединения меди, противопоказано. ПИТЬЕВАЯ ВОДА, БОЛЕЗНЬ АЛЬЦГЕЙМЕРА, ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПРИРОДНЫХ ВОД, АЛЮМИНИЙ, ЖЕЛЕЗО, МЕДЬ, ПОКАЗАТЕЛЬ рН

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

104 S.P. Vysotskiy¹, T.I. Stepanenko² 1 – Automobile and Highway Institute of Donetsk National Technical University, Gorlovka, 2 – Donbas National Academy of Civil Engineering and Architecture, Makeyevka Problems of Drinking Water Pollution by Aluminum, Iron and Copper Compounds Imbalance of drinking water quality is the result of the primary contamination – inflow of a large number of various chemical compounds into surface water sources – and secondary contamination by dissolving in water reagents used for the water treatment and metals being in contact with water during its transportation to the consumer. The analysis of the possible causes of Alzheimer's disease including the increase of the aluminum compounds content in drinking water is carried out. The main reasons of the aluminium concentration increase are deviations from the optimal pH values, as well as lowering of the treated water temperature. The solubility number of aluminum compounds at pH values less and higher than 7, is caused by the formation of compounds differed in nature and can be expressed analytically by different formulas. The solubility number of iron compounds is expressed by an exponential function of the squared difference of current and optimum pH values. The copper solubility in water is the exponential function of the product of the squared difference of the current and optimum pH values and the current pOH value. Optimum pH levels for the content reduction of the aluminum iron and copper compounds in drinking water are determined. It is shown that the use of hot water for drinking in devices containing copper compound is contraindicated. DRINKING WATER, ALZHEIMER’S DESEASE, CONTAMINATION OF NATURAL WATERS, ALUMINUM, IRON, COPPER, рH VALUE Сведения об авторах С.П. Высоцкий SPIN-код: 7497-0100 Телефон: 0506498436 Эл. почта: kf-ebg@adidonntu.ru Т.И. Степаненко SPIN-код: 2094-0277 Телефон: 0502161894 Эл. почта: tatyana_stepanenko@list.ru

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

105

ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ УДК 331: 332.13 Н.В. Гуменюк, канд. экон. наук Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Горловка СИСТЕМА МОНИТОРИНГА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДОСТОЙНОГО ТРУДА НА АВТОТРАНСПОРТНЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ Проанализированы ключевые факторы обеспечения достойного труда на автотранспортных предприятиях. Предложена комплексная система мониторинга, позволяющая осуществить контроль качества социально-трудовых отношений на внутрифирменном рынке труда в условиях интеллектуализации экономики. Ключевые слова: достойный труд, система мониторинга, автотранспортное предприятие.

Введение Достойный труд – это производительный труд в условиях согласования интересов сторон социально-трудовых отношений, когда участники являются партнерами и действуют совместно для достижения единой цели. Но сегодня трудовые отношения, особенно в транспортной отрасли, характеризуются рядом негативных тенденций, среди которых равнодушие и нежелание выполнять работу, недоверие к руководству, пессимизм, разочарование, отсутствие условий для самореализации, проявления творчества и инициативы в трудовой деятельности. Что в конечном итоге снижает производительность труда и является главным препятствием интеллектуального развития человека в процессе производства [1]. Это связано с рядом причин, из-за которых вопросам развития интеллектуального и трудового потенциала не уделяется достаточного внимания. В результате, трудовые отношения на ряде автотранспортных предприятий характеризуются низким уровнем заработных плат и существующей задолженностью по их выплате, слабой системой социальной защиты и социального обеспечения, несовершенной системой безопасности труда. С другой стороны, беспокойство вызывает качество трудовых ресурсов автотранспортных предприятий, в результате чего производительность труда значительно ниже в сравнении с данным показателем в развитых странах мира. Данный вопрос требует активизации усилий не только работодателей в ракурсе обеспечения благоприятных условий труда и повышения квалификации работников, но и встречной заинтересованности со стороны работников предприятия в повышении собственного профессионального уровня и социального статуса. Теоретические и прикладные аспекты формирования достойного труда исследованы в работах известных отечественных ученых: О. Амоши, В. Антонюк, А. Асламова, Д. Богини, В. Гречишникова, О. Гришновой, С. Калининой, А. Колота, И. Кучумовой, Л. Лисогор, Э. Либановой, Н. Лукьянченко, В. Новикова, О. Новиковой, В. Оникиенко, В. Петюха, Л. Шаульской, а также ученых ближнего и дальнего зарубежья: Р. Анкера, Г. Бакли, Д. Бесконда, Ф. Бонни, Д. Гаи, Ф. Эггера, К. Эклунда, Р. Колосовой, Ж. Фигуэрдо, Г. Филдса, И. Чернышова, Т. Чижовой, Н. Шаймарданова, А. Шатейнье. Вместе с тем особенности современного этапа экономического развития, связанные с тенденциями интеллектуализации труда, и специфика социально-трудовых отношений на автотранспортных предприятиях обусловливают необходимость проведения дальнейших исследований проблем обеспечения достойного труда.

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

106 Цель работы Развитие теоретико-методологических основ исследования достойного труда путем формирования системы мониторинга его обеспечения на автотранспортных предприятиях с учетом специфики интеллектуализации экономики в промышленном регионе. Основной материал исследования Регулирование процессов обеспечения достойного труда на внутрифирменном рынке труда автотранспортных предприятий должно быть основано на прочной законодательной базе, соответствующей государственным потребностям и международным требованиям, на соблюдении принципов социальной ответственности всеми субъектами социально-экономических отношений, на распространении стратегических составляющих процесса интеллектуализации экономики в трудовой, производственной, образовательной и научной сферах деятельности [2]. Поэтому приоритетными направлениями обеспечения достойного труда на автотранспортных предприятиях являются [3–5]:  обеспечение достойных условий труда и жизни работающих;  предоставление возможностей развития морально-духовных ценностей, обеспечения реализации общественных норм достойной жизни;  внедрение мероприятий по улучшению здоровья работников, продлению полноценной жизни и трудовой активности;  повышение профессионального, образовательного и культурного уровней работающих;  обеспечение высокого качества жизни путем предоставления возможностей социального, интеллектуального и культурного развития;  регламентация и соблюдение прав и свобод человека во всех сферах общественной жизни;  активизация деятельности профессиональных объединений работников с целью достижения стандартов достойной жизни и труда. Несмотря на высокую приоритетность задач обеспечения достойного труда, вопросы исследования состояния и проведения объективной оценки степени обеспечения достойного труда в транспортной отрасли в целом, и на автотранспортных предприятиях в частности, остаются без должного внимания. Для разработки и усовершенствования программ обеспечения достойного труда необходимо разработать универсальную систему мониторинга и оценки состояния обеспечения достойного труда на автотранспортных предприятиях. Создание системы мониторинга и оценки состояния обеспечения достойного труда на автотранспортном предприятии предполагает выполнение следующих этапов: планирование, подготовка, сбор информации, анализ, отчетность, использование результатов (рисунок 1). Целью осуществления мониторинга процессов обеспечения достойного труда на внутрифирменном рынке труда автотранспортного предприятия является информирование аппарата управления предприятия, региональной рабочей группы, работников и заинтересованных сторон о состоянии реализации программ достойного труда, степени его обеспечения на предприятии и продвижений в достижении международных стандартов непосредственно на производстве и в сфере предоставления услуг. Мониторинг, как непрерывный процесс исследования, является комбинацией внутреннего мониторинга, призванного оценить уровень обеспечения достойного труда в производственной среде, степень продвижения избранными стратегическими направлениями к главной цели и достижения конкретных результатов, и внешнего мониторинга, который предусматривает сбор информации по изменению законодательства страны, государственной ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

107 политики, ситуации в регионе и близлежащих областях, имеющих стратегическое значение для этого региона, тенденций и динамики социально-экономического развития региона.

Рисунок 1 – Схема мониторинга и оценки состояния обеспечения достойного труда на автотранспортном предприятии Определяющим этапом процесса проведения мониторинга социально-трудовой сферы с целью выявления степени обеспечения достойного труда на производстве является создание системы показателей для оценки, которые, в свою очередь, являются индикаторами достойного труда. Согласно условиям ведения социально ответственного бизнеса, определение нормативных показателей и сопоставление фактических результатов степени обеспечения достойного труда на автотранспортном предприятии должно предоставить базу для эффективного анализа и оценки их влияния на качество трудовой жизни работников организации. Тем самым повышается действенность мер по обеспечению достойного труда на основе снижения рисков благодаря своевременному информированию всех участников процесса мониторинга о реальном уровне обеспечения достойного труда на предприятии и предотвраISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

108 щению возможных рисков из-за несоблюдения установленных норм. Это достигается путем своевременного внедрения мер по устранению опасных факторов производственной среды, повышению инновационности производства и профессионального уровня работников автотранспортного предприятия. Следует отметить, что достойный труд не ограничивается только производственной средой. Он характеризует возможности проявления потенциала человека и удовлетворения его потребностей в социальной, экономической и общественно-политической среде. Поэтому, при формировании системы показателей оценки целесообразно выделить для анализа четыре среды: производственную, экономическую, социальную и общественно-политическую. При этом каждая среда содержит собственные группы показателей. Процесс формирования системы показателей оценивания достойного труда на внутрифирменном рынке труда автотранспортного предприятия приведен на рисунке 2.

Рисунок 2 – Процесс формирования системы показателей оценивания достойного труда на внутрифирменном рынке труда автотранспортного предприятия Разработанная система показателей включает анализ экономической среды работы автотранспортного предприятия, к которым целесообразно отнести группы показателей эффективности финансово-хозяйственной деятельности, инновационной активности и структуры занятости. Именно эти группы показателей позволяют оценить способность автотранспортного предприятия обеспечить базовые и дополнительные критерии достойного труда [6] ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

109 посредством анализа его финансового состояния, процессов управления кадрами и участия в проектах улучшения социальной инфраструктуры населения региона. Приоритетными направлениями обеспечения достойного труда в экономической среде, под влиянием тенденций интеллектуализации экономики, являются [7]:  усиление инновационной активности автотранспортного предприятия путем реализации активной политики стимулирования рационализаторской, изобретательской и патентно-лицензионной деятельности;  внедрение в производство энергосберегающих технологий;  формирование и накопление интеллектуального потенциала предприятия, сохранение его кадрового состава, поощрение научно-исследовательской деятельности;  содействие созданию эффективных систем взаимодействия науки, образования и производства на основе их объединения в рамках инновационного кластера;  разработка новых и адаптация существующих информационных систем и технологий с целью полной или частичной автоматизации производственных процессов, автоматизированного документооборота и обработки экономической информации, использование систем поддержки принятия решений и экспертных систем в управлении. На основе указанных направлений можно выделить группы показателей, характеризующие степень обеспечения достойного труда в экономической среде в условиях интеллектуализации экономики [8]:  общеэкономические показатели работы предприятия: валовая продукция (руб.), валовая прибыль (руб.), чистая прибыль (руб.), платежеспособность, ликвидность, уровень рентабельности, производительности труда, конкурентоспособность продукции, индекс инвестиционной активности, индекс инновационной активности;  индикаторы продуктивной занятости (текучесть кадров за последние 12 месяцев): доля принятых на предприятие за последние 12 месяцев (%), доля работников, работающих на предприятии более 1 года (%), доля уволенных за последние 12 месяцев (%), доля иностранных граждан среди работающих на предприятии (%), доля профессионалов и специалистов в общей численности работающих (%);  показатели инновационной и инвестиционной активности: уровень комплексной механизации и автоматизации, количество внедренных новых технологий и процессов (шт.), количество освоенных видов инновационной продукции (шт.), объем научных и научнотехнических работ, выполненных собственными силами организации. Второй важной средой обеспечения достойного труда является непосредственно производство. Именно в производственной среде формируется основной спектр требований к условиям труда и человеку, который его реализует. Поэтому приоритетными направлениями обеспечения достойного труда в данной среде являются действия, направленные на модернизацию производства с целью повышения безопасности производственных процессов; снижения вредного воздействия на экосистему, решения проблем гигиены и безопасности труда, профилактики производственного травматизма, профессиональных заболеваний; обеспечения полной занятости работников с соблюдением норм трудового права по продолжительности рабочего времени; совершенствования системы мотивации и стимулирования работников к производительности труда [9]. На основе этого выделим группы показателей, характеризующих степень обеспечения достойного труда в производственной среде в условиях интеллектуализации экономики [8]:  безопасность труда: уровень производственного травматизма, уровень профзаболеваний; уровень заболеваний, связанных с условиями труда; доля работников, занятых на работах, связанных с негативным влиянием на здоровье вредных производственных факторов (%); доля работников, работающих в условиях, не соответствующих санитарно-гигиеническим нормам (%); количество единиц оборудования, не отвечающего требованиям нормативных актов по охране труда (шт.); количество единиц технологических процессов, не ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

110 отвечающих требованиям нормативных актов по охране труда (шт.); количество аварийных зданий и сооружений (шт.); обеспеченность средствами индивидуальной защиты; обеспеченность санитарно-бытовыми помещениями; уровень расходов на улучшение состояния безопасности, гигиены труда и производственной среды, внедрение в производство достижений науки и техники, прогрессивных технологий, современных средств коллективной и индивидуальной защиты работников, защиты населения, производственной и окружающей среды; расходы на полное возмещение убытков пострадавшим от несчастных случаев и профзаболеваний; расходы на расследование и ликвидацию последствий аварий и несчастных случаев и профзаболеваний; расходы на профессиональную подготовку и повышение квалификации специалистов (должностных лиц) по вопросам безопасной жизнедеятельности населения;  соответствие рабочего времени международным нормам: продолжительность рабочего дня (часов); сверхурочное время (часов); количество работников с неполной занятостью; доля работников со статусом полной занятости, проработавших на рабочем месте не менее 1 года; продолжительность ежегодного отпуска (дней); соотношение затрат времени на работу и отдых;  достойная заработная плата, которая определяется совокупностью показателей: доля фонда заработной платы в валовой прибыли предприятия; уровень средней заработной платы (среди женщин, мужчин) (руб.); отношение средней зарплаты на предприятии к средней в отрасли (руб.); доля занятых, получающих заработную плату ниже прожиточного минимума; уровень задолженности по выплате заработной платы; уровень участия работников в прибыли предприятия; соотношение темпов роста доходов работников с результатами их труда. Следующей средой обеспечения достойного труда является социальная инфраструктура, направления развития которой, в условиях интеллектуализации экономики, связаны с предоставлением возможностей развития образовательного и культурного потенциала работников в процессе производства, а также обеспечением мобильности рабочей силы путем усиления взаимодействия автотранспортных предприятий с учебными заведениями и научными институтами по адаптации учебных программ к требованиям производственного процесса. Это содействует ускорению внедрения инноваций и решению сложных практических задач, целенаправленной подготовке специалистов для производства и концентрации интеллектуальных ресурсов по приоритетным направлениям развития региона. На основе этого выделим группы показателей, характеризующих степень обеспечения достойного труда в социальной среде [8]:  индикаторы гендерного равенства: доля женщин в производстве с тяжелыми/вредными условиями труда (%), доля женщин, занятых на управленческих и административных должностях (%), уровень занятости женщин с детьми школьного возраста, соотношение средней почасовой оплаты мужчин и женщин, число случаев дискриминации (увольнение, понижение в должности, штрафы и т. п.) на основании религиозных убеждений, этнической принадлежности, национального происхождения;  индикаторы социальных гарантий: уровень охвата социальным страхованием (доля застрахованных лиц среди работающих) (%), уровень затрат предприятия на охрану здоровья и медицинское обслуживание работников (%), доля работников с ограниченными возможностями (%);  уровень благосостояния: доля работников (с семьями или одиночек), проживающих в условиях, не соответствующих санитарным нормам (%); доля работников (с семьями или одиночек), которые нуждаются в получении социального жилья (%); доля работников, проживающих в условиях, соответствующих базовым удобствам (%); доля работников, проживающих в условиях, отвечающих современным стандартам (%); удельный вес расходов

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

111 на питание в совокупных расходах семей работников; соотношение доходов 20-ти % наиболее и 20-ти % наименее оплачиваемых работников, раз (по аналогии с зажиточным населением);  показатели состояния образования: доля расходов предприятия на образование (%), доля работников с высшим образованием (%); доля работников, имеющих ученую степень (%); доля работников, прошедших повышение квалификации в течение года (%); доля учетного количества работников, прошедших обучение (переподготовка, повышение квалификации) (%); доля работников, профиль образования которых не соответствует занимаемой должности (%);  социально-культурные составляющие: доля расходов предприятия на развитие культуры, искусства, физической культуры, туризма (оплата билетов на посещение театров, музеев и т. п.) (%); доля работников, которые хотя бы 1 раз пребывали за границей с туристической целью (%); доля работников, пользующихся Интернетом (%); доля работников, оздоровленных за счет предприятия в течение последних 12 месяцев (%); доля работников, которые не могли себе позволить в течение последних 12 месяцев отдых вне дома (%). Четвертой составляющей сфер обеспечения достойного труда является общественнополитическая среда, ключевыми направлениями развития которой выступает обеспечение условий для становления и развития социального партнерства при ведении переговоров и заключении коллективных договоров; содействие становлению социально-экономических отношений на принципах социальной ответственности; активизация участия работников в профессиональных организациях с целью предотвращения нарушения прав работников со стороны работодателя. На основе этого, показатели, характеризующие степень обеспечения достойного труда в общественно-политической среде, это: доля работников, являющихся членами политических партий и общественных организаций (%); доля работников, являющихся членами профсоюзов (%); доля работников, являющихся волонтерами (%); наличие представительства работников в аппарате управления. В соответствии с концептуальными принципами формирования достойного труда, измерение степени его обеспечения должно производится путем нахождения интегрального индекса и набора субиндексов согласно структуре системы показателей. Общая оценка является интеграцией частных оценок. При этом следует считать, что все сферы и соответствующие им группы показателей равноценны [8]. Общая процедура оценивания степени обеспечения достойного труда проходит в три этапа: 1) расчет индексов структурных элементов; 2) расчеты субиндексов и интегрального индекса; 3) составление рейтинга автотранспортных предприятий региона по степени обеспечения достойного труда. При этом последовательность расчета индекса структурного элемента предусматривает этапы нормирования, определения веса показателей и непосредственный расчет индекса. Вопрос выбора способа нормирования требует дальнейших исследований, поскольку различные способы нормирования дают разные результаты. Вес каждого индекса должен определяться непосредственно экспертами. В общем виде метод рейтинговой оценки степени обеспечения достойного труда можно представить следующим образом. Пусть X  x1 , x2 ,..., xn   xi , i  1, n – множество альтернатив, подлежащих оцениванию и ранжированию, то есть автотранспортные предприятия региона характеризуются множеством неравнозначных критериев K  K1 , K 2 ,..., K m   K j , j  1, m (группы показателей). Каж-





дый критерий K j , который принадлежит множеству критериев К, в свою очередь характериISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

112





зуется подмножеством частных критериев, то есть K j  k j1 , k j 2 ,..., k jT  k jT , t  1, T – показателями соответствующей группы, причем элементы этих подмножеств также неравнозначны. Целью является получение, по результатам проведенного оценивания, систематизированного списка: X : K  X * , где X * – объекты оценивания, ранжированные от лучшего к худшему по уровню обеспечения достойного труда. Решение задачи в общем виде. Пусть  k j1 ( x j ),  k j 2 ( x j ),..., k jT ( x j )   k jt ( x j ),1, T , j  1, m – функции принадлежности







альтернативы xi частным критериям k j1 , k j 2 ,..., k jT и w j1 , w j 2 ,..., w jT   w jT , t  1, T  – коэффициенты относительной важности этих критериев в соответствующей группе. Отметим, что для всех частных критериев k j1 , k j 2 ,..., k jT , которые характеризуют критерий K j , T

удовлетворяется условие  w jt  1 . Тогда метод оценивания и ранжирования можно свести к t 1

выполнению следующих шагов. Шаг 1. При помощи агрегации частных критериев (показателей) более низкого уровня проводится оценка каждого критерия высшего уровня, то есть построением свертки частных критериев k j1 , k j 2 ,..., k jT определяется функция принадлежности альтернативы xi обобщаюT

щему критерию K j , j  1, m : K j ( xi )   w jt k jt ( xi ) . t 1

Шаг 2. На основе полученных K j ( xi ), j  1, m для всех альтернатив xi , i  1, n опреm

деляется функция принадлежности обобщающему критерию К:  K ( xi )   w j k j ( xi ) , где j 1

w j , j  1, m – соответствующий коэффициент относительной важности критерия K j , j  1, m .

Шаг 3. Выбирается альтернатива, имеющая максимальное значение функции принадлежности обобщающему критерию К: ( x* )  maxK ( xi ), i  1, n, где n – число альтернатив. «Лучшей» является та альтернатива, которая будет занимать первую позицию в систематизированном списке альтернатив и возглавлять ранжированный список, то есть автотранспортное предприятие, которое характеризуется наиболее высоким уровнем обеспечения достойного труда в регионе. Система мониторинга и оценки обеспечения достойного труда на внутрифирменном рынке труда автотранспортного предприятия, кроме получения обобщающего критерия, должна предоставлять информацию об обеспечении достойного труда на каждом рабочем месте. Реализация данной функции является приоритетным направлением дальнейших теоретико-методологических исследований в сфере обеспечения достойного труда. Выводы В работе обосновано, что приоритетными направлениями обеспечения достойного труда на автотранспортном предприятии являются: обеспечение достойных условий труда и жизни работающих; предоставление возможностей развития морально-духовных ценностей, обеспечение реализации общественных норм достойной жизни; осуществление мероприятий по улучшению здоровья работников, продлению полноценной жизни и трудовой активности; повышение профессионального, образовательного и культурного уровня работников; обеспечение высокого качества жизни путем предоставления возможностей социального, интеллектуального и культурного развития; регламентация и соблюдение прав и свобод человека во всех сферах общественной жизни; активизация деятельности профессиональных объединений работников по достижению стандартов достойной жизни и труда. ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

113 Предложена схема проведения мониторинга и оценивания уровня обеспечения достойного труда на внутрифирменном рынке труда автотранспортного предприятия, состоящая из следующих этапов: постановка целей мониторинга; планирование и подготовка процесса мониторинга; сбор информации; анализ полученных результатов и отчетности; разработка рекомендаций; внедрение мероприятий по обеспечению достойного труда; оценка результативности внедренных мероприятий по обеспечению достойного труда. Определены группы показателей, характеризующие степень обеспечения достойного труда в производственной, экономической, социальной и общественно-политической среде (исходным положением является равноценность сфер и соответствующих групп показателей). С учетом определенной системы показателей оценки достойного труда изложен метод рейтинговой оценки степени обеспечения достойного труда на автотранспортном предприятии. Список литературы 1. Зубчинська Н.М. Інтелектуалізація праці на робочому місці промислового підприємства // Бізнес Інформ. Х., 2011. № 7 (2). С. 107–108. 2. Гуменюк Н.В. Фундаментальні засади формування гідної праці // Науковий вісник полтавського університету економіки і торгівлі. Серія Економічні науки. 2011. Ч. 1, № 4 (49). С. 68–72. 3. Measuring Decent Work with Statistical Indicators / R. Anker [and others] // IL Review. 2003. Vol. 142, № 2. 4. Bescond D., Chataignier А., Mehran F. Seven Indicators to Measure Decent Work: An International Comparison // IL Review. 2003. Vol. 142, № 2. 5. Bonnet F., Figueiredo J. B., Standing G. A Family of Decent Work Indexes // IL Review. 2003. Vol. 142, № 2. 6. Костин Л.А. За достойный труд в ХХI веке // Труд и социальные отношения. 2004. № 3 (27). 7. Кривоший В.В., Филипская Д.Е. Человеческий капитал как основополагающий фактор антикризисного управления предприятием // Бизнес Информ. Серия Экономика. 2009. № 2 (1). С. 99–101. 8. Вимірювання якості життя в Україні. Аналітична доповідь / Е.М. Лібанова [та ін.]. К., 2013. 51 с. 9. Шаймарданов Н.З., Федорова Е.Э. Системный поход в концепции достойного труда // Известия УрГЭУ. 2009. № 3 (25). С. 18–22. Н.В. Гуменюк Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Горловка Система мониторинга обеспечения достойного труда на автотранспортных предприятиях В настоящее время трудовые отношения, особенно в транспортной отрасли, характеризуются рядом негативных тенденций, среди которых: равнодушие, недоверие к руководству, разочарование, отсутствие условий для самореализации. Это снижает производительность труда, является главным препятствием интеллектуального развития человека в процессе производства и свидетельствует о низком уровне обеспечения достойного труда. Основной задачей мониторинга процессов обеспечения достойного труда на внутрифирменном рынке труда автотранспортного предприятия является информирование аппарата управления предприятия, региональной рабочей группы, работников и заинтересованных сторон о состоянии реализации программ достойного труда, степени его обеспечения на предприятии и продвижений в достижении международных стандартов непосредственно на производстве и в сфере предоставления услуг. Ключевыми этапами его реализации выступают: планирование, подготовка, сбор информации, анализ, отчетность, использование результатов. Определяющим этапом процесса проведения мониторинга социально-трудовой сферы является создание системы показателей оценки, которые являются индикаторами достойного труда и определяются исходя из приоритетных задач развития. Так как достойный труд характеризует возможности проявления потенциала человека и удовлетворения его потребностей во всех сферах жизнедеятельности, то при формировании системы показателей оценки целесообразно выделить для анализа четыре среды: производственную, экономическую, социальную и общественно-политическую. При этом каждая среда содержит собственные группы показателей. Процедура измерения степени обеспечения достойного труда заключается в нахождении интегрального индекса и набора субиндексов согласно структуре системы показателей. При этом следует считать, что все сферы и соответствующие им группы показателей равноценны. Обоснованы приоритетные направления формирования системы достойного труда на автотранспортном предприятии, на основании чего предложена схема проведения мониторинга и оценивания уровня его обеспечения на внутрифирменном рынке труда. Для практической реализации схемы мониторинга определены группы показателей, характеризующие степень обеспечения достойного труда в производственной, ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

114 экономической, социальной и общественно-политической среде. На основании приведенной системы показателей изложен метод рейтинговой оценки, позволяющий составить ранжированный список автотранспортных предприятий региона по уровню обеспечения достойного труда. ДОСТОЙНЫЙ ТРУД, СИСТЕМА МОНИТОРИНГА, АВТОТРАНСПОРТНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ N.V. Gumenyuk Automobile and Highway Institute of Donetsk National Technical University, Gorlovka Monitoring System of Decent Work Ensuring at Motor Transport Enterprises Nowadays labour relations especially in the transport sector are characterized by a number of negative tendencies such as indifference, distrust to the administration, disappointment, and lack of conditions for self-realization that reduces labour productivity. It is also the main obstacle to the intellectual development of man in the production process and indicates a low level of the decent work ensuring. The major task of the monitoring process of the decent work ensuring at the intercompany labour-market of the motor transport enterprise is informing of the enterprise management personnel, regional working group, workers and interested parties about the execution state of the decent work program, its coverage ratio at the enterprise and advances in the achievement of international standards straight in manufacturing and service activities. Key stages of its implementation are planning, preparation, information gathering, analysis, accounting and results application. The crucial stage of the social and labor sphere monitoring process is the system creation of evaluation indicators which are characteristics of the decent work and they are determined in terms of priority tasks of development. As the decent work characterizes possibilities of human potential and satisfaction of his needs in all spheres of life activity at the system formation of evaluation indicators it is advisable to single out four environments for analyses: operational, economic, social and socio-political ones. Each environment contains own indicator groups. Measuring procedure of the decent work ensuring level is to find integral index and a number of subindexes according to the structure of indicator system. In this case it should be considered that all spheres and respective indicator groups are interchangeable. In the work priority directions of the system formation of the decent work ensuring at the motor transport enterprise are grounded. On the basis of it the scheme of the monitoring implementation and level estimation of its ensuring at the intercompany labour-market is suggested. For practical realization of the monitoring scheme indicator groups are determined. They characterize the coverage ratio of the decent work in operational, economic, social and socio-political environments. On the basis of the given indicator system the rating method is stated. It allows to make a ranked list of regional motor transport enterprises in terms of the decent work level. DECENT WORK, MONITORING SYSTEM, MOTOR TRANSPORT ENTERPRISE Сведения об авторе Н.В. Гуменюк SPIN-код: 8741-7440 Телефон: +38050-256-14-08 Эл. почта: nataligumenuk@rambler.ru

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

115 АВТОРЫ ЖУРНАЛА Василенко Т.Е. Вовк Л.П. Высоцкий С.П. Гулько С.Е. Гуменюк Н.В. Дудников А.Н. Дудникова Н.Н.

Кисель Е.С. Коновальчик М.В. Королѐв Е.А. Королѐв М.Е. Куктенко О.Н. Легкий С.А. Лихачева В.В. Нужный В.В. Приходько С.В. Скрыпник В.Ю. Скрыпник Т.В. Смирнов Е.С. Степаненко Т.И.

Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «ДонНТУ», г. Горловка Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «ДонНТУ», г. Горловка Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «ДонНТУ», г. Горловка Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «ДонНТУ», г. Горловка Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «ДонНТУ», г. Горловка Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «ДонНТУ», г. Горловка Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «ДонНТУ», г. Горловка Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «ДонНТУ», г. Горловка Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «ДонНТУ», г. Горловка Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «ДонНТУ», г. Горловка Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «ДонНТУ», г. Горловка Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «ДонНТУ», г. Горловка Донбасская национальная академия строительства и архитектуры, г. Макеевка Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «ДонНТУ», г. Горловка Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «ДонНТУ», г. Горловка

Толок А.В. Чальцев М.Н.

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

116 Редакционная коллегия международного научно-технического журнала

«Вестник Автомобильно-дорожного института Донецкого национального технического университета» приглашает к сотрудничеству научных работников, аспирантов, докторантов, преподавателей учебных заведений и специалистов производства. К опубликованию принимаются научные статьи, которые посвящены широкому спектру теоретических и практических проблем автомобильного транспорта; транспорта промышленных предприятий; строительства и эксплуатации автомобильных дорог; охраны окружающей среды; экономики и управления. Основные параметры издания: периодичность – 4 раза в год; языки издания – русский, английский, украинский; форма распространения: интернет-издание (допускается печатный тираж до 1000 экз.) Требования к рукописям научных статей Текст статьи должен содержать следующие элементы: постановка проблемы в общем виде и ее связь с важными научными и практическими заданиями; анализ последних достижений и публикаций, в которых начато решение поставленой проблемы, выделение нерешенных ранее частей общей проблемы, которым посвящена статья; формулирование цели статьи; изложение основного материала исследования с полным обоснованием полученных научных результатов; выводы и перспективы дальнейших исследований в данном направлении. В редакционную коллегию подаются:  статья;  реферат на русском языке (объем – 2000 знаков) с ключевыми словами;  экспертное заключение;  сопроводительное письмо (с указанием того, что статья ранее не была опубликована);  сведения об авторах, где указы-ваются: фамилия, имя и отчество, ученое звание, ученая степень, должность, место работы, контактные телефоны (обязательно мобильная связь), е-mail. Оформление рукописи статьи Материалы подаются на листах формата А4. Поля зеркальные: внутри и снаружи – 20 мм, верхнее и нижнее – 25 мм. Шрифт: Times New Roman, 12 пт. Междустрочный интервал – одинарный. Объем статьи – 5–10 страниц. Ссылки на литературные источники указываются в квадратных скобках в порядке упоминания. Формулы печатаются в редакторе формул MS Equation – 3.0 или более поздней версии. Номера выставляются в скобках с выравниванием по правому краю. Нумерация формул в пределах статьи. Стиль: переменная печатается курсивом; вектор-матрица – полужирным, шрифт Times New Roman, греческие символы – обычным шрифтом. Размеры: основные символы – 12 пт; крупный индекс – 7 пт; мелкий индекс – 5 пт; крупный символ – 18 пт; ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

117 мелкий символ – 12 пт. Запрещается выполнять формулы с помощью MathCAD или других аналогичных программ. Рисунки располагаются после упоминания в тексте. Растровые иллюстрации, штриховые графические объекты, графики, диаграммы подаются в форматах *.wmf, *.jpg, *.tif. Эти иллюстрации дополнительно сохраняются в виде отдельных файлов. При использовании форматов *.jpg, *.tif разрешительная способность должна составлять 300 – 600 dpi. Не допускается создавать рисунки в MS Word. Запрещается внедрять графические материалы в виде объектов связанных с другими программами, например с КОМПАС, MS Excel и т.п. Таблицы выполняются в MS Word и должны помещаться не более чем на одной странице без переноса. Заголовки таблиц включают номер в пределах статьи и название. Таблицы располагаются после ссылки в тексте. Список литературы. В списке литературы должно быть не менее 3-х публикаций, вышедших за последние 5 лет, а также не менее 3-х публикаций из зарубежных (англоязычных и др.) источников. Библиографический список составляется в порядке упоминания документов в тексте и выполняется в соответствии с ГОСТ 7.0.5:2008. Рукопись должна содержать:  УДК;  ФИО авторов, которые печатаются в одном абзаце, через запятую, без переносов, с указанием ученой степени;  информацию об авторах: организация, город, страна, коды наукометрических баз данных (РИНЦ SPIN-код; SCOPUS, ORCID), адрес электронной почты;  название статьи;  аннотацию – не более 5 строк. Шрифт: Times New Roman, 10 пт, курсив;  текст статьи;  список литературы. Гонорар авторам за публикацию статей не выплачивается. Плата с авторов за опубликование рукописей не взимается. Адрес редакционной коллегии: Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет», ул. Кирова, 51, г. Горловка, Донецкая обл., 284646. Контактные телефоны: (06224) 4-88-04, (0624) 55-82-08, 050-755-26-95 Е-mail: vestnik-adi@adidonntu.ru Сайт: http: //www.vestnik.adidonntu.ru

ISSN 1990-7796. Вестник Автомобильно-дорожного института ДонНТУ. 2016. № 1(18) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru