Вести Автомобильно-дорожного института =Bulletin of the Automobile and Highway Institut. №2(19),2016 by Донецкий политехник (Донецкий национальный технический университет)

№ 2 (19), 2016

ВЕСТИ Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ

Учредитель и издатель: Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет» Чальцев М.Н. (д-р техн. наук, проф.) Высоцкий С.П. (д-р техн. наук, проф.) Мищенко Н.И. (д-р техн. наук, проф.) Гуменюк М.М. (канд. техн. наук, доц.) 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: 84646, 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

……………………………………………………………………………3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА КРИТЕРИЯ ОЦЕНКИ БЕЗОПАСНОСТИ ДВИЖЕНИЯ НА РЕГУЛИРУЕМЫХ ПЕРЕКРЕСТКАХ ПО ХАРАКТЕРИСТИКАМ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ НА НИХ ТРАНСПОРТНЫХ ПОТОКОВ……………………………………………..3 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПОТРЕБНОСТИ В ЗАПАСНЫХ ЧАСТЯХ АВТОМОБИЛЕЙ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ АВТОСЕРВИСА……………………………………………….16 ПОКАЗАТЕЛЬ ОЦЕНКИ БЕЗОПАСНОСТИ ДВИЖЕНИЯ ПО ТЯЖЕСТИ ДОРОЖНО-ТРАНСПОРТНЫХ ПРОИСШЕСТВИЙ НА ОСНОВЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТРАНСПОРТНЫХ И ПЕШЕХОДНЫХ ПОТОКОВ НА НЕРЕГУЛИРУЕМЫХ ПЕРЕКРЕСТКАХ………………………………………....23 ……………………..32 ОПТИМАЛЬНЫЕ СОЧЕТАНИЯ В КОНСТРУКЦИЯХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД АСФАЛЬТО- И ЦЕМЕНТОБЕТОНА…………………..32 …………………………………………40 РИСКИ ГЛОБАЛЬНОГО ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА……………………………..40 ТЕРМОДИНАМИКА ПРОЦЕССА ИСПАРЕНИЯ ОДНОКОМПОНЕНТНЫХ ЖИДКОСТЕЙ…………………………………………49

Издается с октября 2004 г. Периодичность издания 4 раза в год. Подписано к размещению на сайте и к печати 14.12.2016 г. в соответствии с решением ученого совета АДИ ГОУВПО «ДонНТУ». Протокол № 2 от 26 октября 2016 г. Формат 70 х 90/16. Заказ № 707. Тираж 100 экз. Печать: АДИ ГОУВПО «ДонНТУ»

Авторы статей, 2016 Автомобильно-дорожный институт Государственного общеобразовательного учреждения высшего профессионального образования «Донецкий национальный технический университет», 2016

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЭФФЕКТА ТОМСА И ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА ЕГО ВЕЛИЧИНУ………………64 …………………………………………………..72 СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ И ПУТИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ…..72 ЭНДАУМЕНТ-ФОНД КАК МЕХАНИЗМ ПОВЫШЕНИЯ ФИНАНСОВОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ВЫСШЕГО УЧЕБНОГО ЗАВЕДЕНИЯ В УСЛОВИЯХ ЦИКЛИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ В ЭКОНОМИКЕ……………………………………………………………………….83

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. ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Тематика журнала – теоретические и прикладные проблемы автомобильного транспорта, транспорта Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2(19) промышленных предприятий, строительства и эксплуатации дорог, 2016. охраны№окружающей среды, экономики и Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru управления.

№ 2 (19), 2016

ВЕСТИ Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute INTERNATIONAL SCIENTIFIC AND TECHNICAL JOURNAL

Founder and publisher: Automobile and Road Institute State Higher Education Establishment «Donetsk National Technical University» Chaltsev M.N. (Dr. of Tech.Sc., Prof.) Vysotskiy S.P. (Dr. of Tech.Sc., Prof.) Mishchenko N.I. (Dr. of Tech.Sc., Prof.) Gumenyuk M.M. (Cand.of Tech.Sc., Assoc. Prof.) 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.) Adress: Kirov St., 51, Gorlovka, 84646 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

……………………………………………………………………..3 EXPERIMENTAL CHECK OF THE TRAFFIC ASSESSMENT CRITERION AT SIGNALED CROSSING ACCORDING TO INTERACTION CHARACTERISTICS OF TRANSPORT FLOWS ON THEM……………………………...................................................……3 TECHNIQUE IMPROVEMENT OF THE AUTOMOBILE PARTS DEMAND MANAGEMENT AT SERVICE CENTERS……………………….16 ASSESSMENT INDICATOR OF THE TRAFFIC SAFETY ACCORDING TO THE GRAVITY OF ROAD ACCIDENTS ON THE BASIS OF POWER CHARACTERISTICS OF TRANSPORT AND FOOT TRAFFIC AT UNSUPERVISED CROSSING…………………..23 ………………..32 OPTIMAL COMBINATION IN THE PAVEMENT CONSTRUCTION OF THE ASPHALT AND CEMENT CONCRETE…………………………….32 …………………………………..……40 RISKS OF GLOBAL CLIMATE FLUCTUATION…….……………………….40 ТHERMODYNAMICS OF THE SINGLE FLUID EVAPORATION PROCESS…...…………………………………………………………….………..49

MAIN REGULARITIES OF THE TOMS EFFECT AND INFLUENCE OF VARIOUS FACTORS ON ITS SIZE………………………………………..64

Published since Oktober 2004 Frequency: 4 times per year.

……………………………………72

Signed to print 14.12.2016 according to the decision of the Academic Council of Automobile and Road Institute State Higher Education Establishment DonNTU. Protocol № 2 from 26 October 2016. Format 70 х 90/16. Order № 707. Circulation 100 copies. Printed: Automobile and Road Institute State Higher Education Establishment DonNTU

MODERN PROBLEMS AND WAYS OF ECONOMIC SECURITY PROVIDING IN RUSSIAN FEDERATION…………………………………….72 ENDOWENT FUND AS THE MECHANISM OF FINANCIAL SOUNDNESS IMPROVEMENT OF HIGHER EDUCATION INSTITUTIONS IN CONDITIONS OF CYCLIC CHANGES IN ECONOMICS …………………………………………………………………..83

Authors, 2016 Automobile and Road Institute State Higher Education Establishment «Donetsk National Technical University», 2016

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 Automobile and Road Institute State Higher Education Establishment DonNTU, other higher educational establishments, research organizations and enterprises. ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Journal subject matter is theoretical and appliedand problems of automobile transport of industrial enterprises, Bulletin of the Automobile Highway Institute, transport, 2016. № 2(19) highway construction and maintenance, environmental protection and economics and management.

Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

ТРАНСПОРТ УДК 656.05.13 А.В. Меженков Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Горловка ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА КРИТЕРИЯ ОЦЕНКИ БЕЗОПАСНОСТИ ДВИЖЕНИЯ НА РЕГУЛИРУЕМЫХ ПЕРЕКРЕСТКАХ ПО ХАРАКТЕРИСТИКАМ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ НА НИХ ТРАНСПОРТНЫХ ПОТОКОВ Приведены результаты экспериментальной проверки теоретических расчетов геометрического и кинематического критериев оценки безопасности движения на регулируемых перекрестках. Уточнена формулировка общего критерия оценки безопасности движения на регулируемых перекрестках. Ключевые слова: движение дорожное, безопасность движения, перекресток регулируемый, критерий оценочный, критерий геометрический, критерий кинематический

Введение По результатам обработки мировых статистических данных о дорожно-транспортных происшествиях (ДТП) на перекрестках дорог в одном уровне случается 40–50 % происшествий [1]. Современные системы регулирования и управления дорожным движением на перекрестках дорог в одном уровне используют информацию о транспортных потоках, которые приближаются к перекрестку, но большинство ДТП происходит в границах площади самого перекрестка [1, 2]. Это указывает на ограниченность сбора и применения указанными системами информации о движении транспортных средств в области площади перекрестка как в месте концентрации ДТП. Работа таких систем имеет ограниченный эффект с точки зрения безопасности движения. Указанные аспекты раскрываются в вопросах эффективности светофорного регулирования, связанного с повышением безопасности движения на перекрестках. Одним из важнейших отрицательных явлений применения светофорного регулирования является создание уплотнений в транспортных потоках, за счет которых повышается интенсивность их взаимодействий на площади пересечения и, как следствие, снижается безопасность движения. Указанное раскрывает необходимость решения научнопрактической задачи повышения безопасности движения уменьшением интенсивности взаимодействия транспортных потоков по требованиям светофорного регулирования на перекрестках. Решением проблем безопасности движения транспортных средств на перекрестках занимались Д.О. Кожин [3], П.Г. Колупаева [4], В.М. Захаров [5]. Данная проблема актуальна во всем мире [6]. Цель работы Подтверждение теоретических расчетов [7, 8] критерия оценки безопасности движения на регулируемых перекрестках по характеристикам взаимодействия на них транспортных потоков. Основной материал исследования На основании работ [7, 8] автором получены формулы записи геометрического и киISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

4 нематического критериев оценки безопасности движения на регулируемых перекрестках, а также сформулированы общие оценочные критерии: геометрический критерий: υ

t pr

S1...5i

(1)

j 1

tg ,

S1...5i

где K s ‒ геометрический критерий оценки безопасности движения на регулируемых перекрестках; t pr ‒ часть времени работы светофорного объекта в режиме жесткого программного регулирования в течение суток, ед.; ‒ количество фаз регулирования светофорного объекта, ед.; t j ‒ часть суммарного времени существования j-й фазы регулирования на протяжении работы светофорного объекта в течение суток, ед.; S1i ‒ площадь конфликтной области группы точек разделения транспортного потока направо, налево и прямо с учетом конфликтной области на подходах перекрестка, м 2; S2i ‒ площадь конфликтной области группы точек разделения транспортного потока направо и прямо с учетом конфликтной области на подходах перекрестка, м2; S3i ‒ площадь конфликтной области точек слияния транспортных потоков с поворотов направо и налево, м2; S4i ‒ площадь конфликтной области точек пересечения транспортных потоков, которые двигаются направо, налево и прямо на площади перекрестка, м2; S5i ‒ площадь области уплотнения транспортных потоков, которые двигаются отдель-но для выполнения индивидуального маневра движения направо, налево и прямо на площади перекрестка, м2; t g ‒ часть времени работы светофорного объекта в режиме желтого мигания (или отключенного светофорного объекта) в течение суток, ед.; кинематический критерий: Nk

3600 t pr Kw

Nk j 1

Тц

tчk

1 maх

0,076

2 maх

tоk 2

1 maх

2 maх

0,076 Nk

1 maх

0,076

tg , (2)

2 maх

где K w ‒ кинематический критерий оценки безопасности движения на регулируемых перекрестках; t pr ‒ время работы светофорного объекта в режиме жесткого программного регулирования в течение суток, ч; N k ‒ средняя интенсивность прибытия транспортных средств к очереди, которая собралась на протяжении запрещающего сигнала на k-м направлении движения, для j-й фазы регулирования, авт/с; tчk ‒ продолжительность горения красного сигнала на k-м направлении движения, для j-й фазы регулирования, с; tоk ‒ продолжительность основного такта по k-му направлению во время отрабатыISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

5 вания на нем зеленого сигнала, для j-й фазы регулирования, с; o j ‒ часть неэффективного времени основного такта по k-му направлению во время отрабатывания на нем зеленого сигнала, для j-й фазы регулирования. На протяжении указанного времени в основной такт движутся очереди транспортных средств, которые сформировались на предыдущий запрещающий сигнал, ед.; Т ц ‒ продолжительность цикла работы светофорного объекта, с; Nk

1 maх

, Nk

2 maх

‒ значение максимальных интенсивностей движения по от-

дельным направлениям в первой и второй фазах регулирования, авт/ч; 0,076 – коэффициент связи суточной и часовой интенсивности движения, принятый по рекомендациям [9]; K общий критерий: K

Ks K w .

(3)

Объектом экспериментальных исследований является движение транспортных потоков на перекрестках со светофорным регулированием с жестким программным управлением. С учетом указанных общих требований для анализа были выбраны города Донецкой области, как довольно крупные с интенсивными транспортными потоками, и выбраны в городах перекрестки на одном уровне со светофорным регулированием с жестким программным управлением, которые относятся к местам концентрации ДТП. В результате анализа мест концентрации ДТП выбран 21 перекресток со светофорным регулированием с жестким программным управлением: 1) город Донецк, перекресток проспект Хмельницкого – улица Щорса; 2) город Донецк, перекресток улица Артема – бульвар Шевченко; 3) город Донецк, перекресток проспект Ленинский – улица Куйбышева; 4) город Макеевка, перекресток проспект 250-летия Донбасса – улица Панченко; 5) город Макеевка, перекресток проспект 250-летия Донбасса – ООТ «МакеевкаЗападная»; 6) город Макеевка, перекресток проспект 250-летия Донбасса – улица Донецкая; 7) город Макеевка, перекресток проспект 250-летия Донбасса – улица Свердлова; 8) город Мариуполь, перекресток проспект Металлургов – бульвар Шевченко; 9) город Мариуполь, перекресток проспект Ленина – проспект Строителей; 10) город Мариуполь, перекресток проспект Ленина – проспект Металлургов; 11) город Горловка, перекресток улица Кузнецова-Зубарева – улица Молодежная; 12) город Горловка, перекресток улица Интернациональная – улица Минина и Пожарского; 13) город Горловка, перекресток на площади Восстания; 14) город Славянск, перекресток улица Свободы – улица Ленинградская; 15) город Славянск, перекресток улица Свободы – улица Чубаря; 16) город Константиновка, перекресток проспект Ломоносова – улица Калинина; 17) город Константиновка, перекресток проспект Ломоносова – улица Фрунзе; 18) город Константиновка, перекресток проспект Ломоносова – улица Победы; 19) город Красноармейск, перекресток улица Днепропетровская – улица Шевченко; 20) город Краматорск, перекресток улица Орджоникидзе – улица Маяковского; 21) город Енакиево, перекресток проспект Ленина – проспект Металлургов. Произведен анализ следующих видов ДТП на рассматриваемых пересечениях: 1 ‒ столкновение транспортных средств; 2 ‒ опрокидывание транспортного средства; 3 ‒ наезд на стоящее транспортное средство; 4 ‒ наезд на препятствие; ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

6 5 ‒ наезд на велосипедиста. Указанные ДТП являются основными для оценки безопасности движения на перекрестках со светофорным регулированием [10]. Результаты обработки статистических данных приведены в таблице 1. Таблица 1 ‒ Количество указанных видов ДТП на перекрестках со светофорным регулированием № п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

Наименование пересечения город Донецк, перекресток проспект Хмельницкого – улица Щорса город Донецк, перекресток улица Артема – бульвар Шевченко город Донецк, перекресток проспект Ленинский – улица Куйбышева город Макеевка, перекресток проспект 250-летия Донбасса – улица Панченко город Макеевка, перекресток проспект 250-летия Донбасса – ООТ «МакеевкаЗападная» город Макеевка, перекресток проспект 250-летия Донбасса – улица Донецкая город Макеевка, перекресток проспект 250-летия Донбасса – улица Свердлова город Мариуполь, перекресток проспект Металлургов – бульвар Шевченко город Мариуполь, перекресток проспект Ленина – проспект Строителей город Мариуполь, перекресток проспект Ленина – проспект Металлургов город Горловка, перекресток улица Кузнецова-Зубарева – улица Молодежная город Горловка, перекресток улица Интернациональная – улица Минина и Пожарского город Горловка, перекресток на площади Восстания город Славянск, перекресток улица Свободы – улица Ленинградская город Славянск, перекресток улица Свободы – улица Чубаря город Константиновка, перекресток проспект Ломоносова – улица Калинина город Константиновка, перекресток проспект Ломоносова – улица Фрунзе город Константиновка, перекресток проспект Ломоносова – улица Победы город Красноармейск, перекресток улица Днепропетровская – улица Шевченко город Краматорск, перекресток улица Орджоникидзе – улица Маяковского город Енакиево, перекресток проспект Ленина – проспект Металлургов

ДТП ( N дтп ) / за период (лет) 13/4 7/4 15/3 11/3

ДТП за год 3,25 1,75 5,00 3,67

9/3

3,00

13/3 14/3 9/3 13/3 11/3 12/3

4,33 4,67 3,00 4,33 3,67 4,00

14/3

4,67

17/3 8/4 11/4 11/4 10/4 8/4 2/2 5/2 14/3

5,67 2,00 2,75 2,75 2,50 2,00 1,00 2,50 4,67

Согласно количеству жителей города и нормативной документации по определению места концентрации ДТП, если на пересечении за пять последних лет произошло более трех ДТП, то пересечение является местом концентрации ДТП, которое подлежит учету в органах ГАИ и для указанного пересечения проводится разработка соответствующих мероприятий по повышению безопасности дорожного движения. В соответствии с данными таблицы 1 все перечисленные пересечения являются местами концентрации ДТП на момент сбора данных. По данным статистики ДТП построена диаграмма среднегодового количества ДТП на перекрестках (рисунок 1) и диаграмма среднегодового количества пострадавших в ДТП на перекрестках (рисунок 2). Вышеизложенное раскрывает наличие несовершенной организации работы светофорных объектов на указанных перекрестках и является главной причиной выбора этих пересечений в качестве объекта экспериментальных исследований. Пересечения, которые приняты в качестве объектов экспериментального исследования, отвечают требованиям стандартов относительно строительства дорог и улиц городов. Состояние дорожного покрытия является удовлетворительным, на момент обследования проезжая часть пересечений имела необходимую разметку.

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

7 N ДТП ,

ДТП/год 8 7 6 5 4 3 2 1 0

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 № перекрестка

Рисунок 1 – Среднегодовое количество ДТП ( N дтп ) на перекрестках со светофорным регулированием улично-дорожной сети городов Донецкой области Nп , Постр./год

16 14 12 10 8 6 4 2 0

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 № перекрестка

Рисунок 2 – Среднегодовое количество пострадавших в ДТП ( N п ) на перекрестках со светофорным регулированием улично-дорожной сети городов Донецкой области В период сбора и подготовки исходных данных были проведены измерения интенсивности движения на перекрестках, которые были выбраны в качестве объекта экспериментальных исследований. Результаты исследований приведены на рисунках 3 и 4, где указаны максимальные интенсивности движения по соответствующим схемам пофазного разъезда.

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

г Рисунок 3 – Максимальная средняя часовая интенсивность движения ( N max ) на главном направлении перекрестка со светофорным регулированием улично-дорожной сети городов Донецкой области

д Рисунок 4 – Максимальная средняя часовая интенсивность движения ( N max ) на второстепенном направлении перекрестка со светофорным регулированием улично-дорожной сети городов Донецкой области

Значения продолжительностей циклов светофорного регулирования и соответствующих основных тактов по двум фазам приведены на рисунках 5–7.

Рисунок 5 – Продолжительности циклов светофорного регулирования ( Т ц ) на перекрестках улично-дорожной сети городов Донецкой области ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

9 t о1 , с 60 50 40 30 20 10 0

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 № перекрестка

Рисунок 6 – Продолжительности основных тактов t о1 первых фаз светофорного регулирования на перекрестках улично-дорожной сети городов Донецкой области tо2 , с 60 50 40 30 20 10 0

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 № перекрестка

Рисунок 7 – Продолжительности основных тактов t о2 вторых фаз светофорного регулирования на перекрестках улично-дорожной сети городов Донецкой области Для каждой продолжительности основного такта на вышеупомянутых перекрестках были проведены исследования доли неэффективного времени основного такта во время отработки на нем зеленого сигнала, для соответствующей фазы регулирования, (в течение указанного времени в основной такт движутся очереди транспортных средств, которые сформировались на предыдущий запрещающий сигнал). Результаты исследования отражены на рисунках 8 и 9. Полученные значения позволяют при определении кинематического критерия выяснить масштабы уплотнений транспортных потоков по интенсивности их взаимодействия на площади перекрестка и подходах к нему. Натурные измерения проводились путем измерения времени движения в течение основного такта очередей транспортных средств, которые собрались за время отрабатывания красного сигнала на соответствующих направлениях движения. Полученное время было разделено на общую продолжительность основного такта, что дало значение доли o j для j-й фазы регулирования. ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

10 o1 , ед. 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 № перекрестка

Рисунок 8 – Доли неэффективного времени Δ o1 основного такта первой фазы светофорного регулирования на перекрестках улично-дорожной сети городов Донецкой области o 2 , ед. 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 № перекрестка

Рисунок 9 – Доли неэффективного времени Δo2 основного такта второй фазы светофорного регулирования на перекрестках улично-дорожной сети городов Донецкой области Значение площадей конфликтных областей по схемам пофазного разъезда и по схеме движения в условиях отсутствия светофорного регулирования были определены и сведены в диаграммы на рисунках 10–12.

Рисунок 10 – Суммарная площадь конфликтных областей S1 основного такта первой фазы светофорного регулирования на перекрестках улично-дорожной сети городов Донецкой области ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

11 2

S2 , м

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 № перекрестка

Рисунок 11 – Суммарная площадь конфликтных областей S 2 основного такта второй фазы светофорного регулирования на перекрестках улично-дорожной сети городов Донецкой области 2 S,м

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 № перекрестка

Рисунок 12 – Суммарная площадь конфликтных областей S в условиях отсутствия светофорного регулирования на перекрестках улично-дорожной сети городов Донецкой области Результаты расчетов по формулам (1–3) приведены на рисунках 13–15. Указанные зависимости дополнительно исследованы на соответствие теоретических данных статистическим. Было выяснено, что разработанные критерии имеют большее соответствие статистическим данным ДТП в следующих случаях: геометрический критерий имеет максимальное соответствие статистическим данным ДТП, если его значение возвести во вторую степень; кинематический критерий имеет максимальное соответствие статистическим данным ДТП, если его значение возвести в третью степень; общий критерий имеет максимальное соответствие статистическим данным ДТП, если из его значения извлечь квадратный корень. С учетом указанных уточнений, формула (3) записывается следующим образом:

(4)

Значение (4) прямо пропорционально среднегодовому количеству ДТП на перекрестке со светофорным регулированием с двухфазным жестким программным управлением. ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

Рисунок 13 – Значение геометрического критерия Ks2 (ломаная линия) оценки безопасности движения на регулируемых перекрестках по характеристикам взаимодействия на них транспортных потоков и значение среднегодового количества ДТП на перекрестках (диаграмма)

Рисунок 14 – Значение кинематического критерия K w3 (ломаная линия) оценки безопасности движения на регулируемых перекрестках по характеристикам взаимодействия на них транспортных потоков и значение среднегодового количества ДТП на перекрестках (диаграмма)

Рисунок 15 – Значение общего критерия K (ломаная линия) оценки безопасности движения на регулируемых перекрестках по характеристикам взаимодействия на них транспортных потоков и значение среднегодового количества ДТП на перекрестках улично-дорожной сети городов Донецкой области (диаграмма) ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

13 Расчеты соответствующих значений коэффициентов линейной корреляции показали следующие результаты: рисунок 13 ‒ коэффициент линейной корреляции 0,666; рисунок 14 ‒ коэффициент линейной корреляции 0,760; рисунок 15 ‒ коэффициент линейной корреляции 0,775. Критическое значение коэффициента корреляции составляет 0,444 [11] при доверительной вероятности 0,95, т. е. все значения расчетных коэффициентов корреляции больше указанного критического. Это подтверждает возможность оценки количественных характеристик аварийности на перекрестках дорог со светофорным регулированием с двухфазным жестким программным управлением предложенными критериями. С учетом результатов экспериментального исследования, предложенный критерий оценки безопасности движения на городских регулированных перекрестках по характеристикам взаимодействия на них транспортных потоков имеет вид:

t pr

S1...5i

j 1

S1...5i

tg υ

3600 t pr

Nk j 1

tчk

k 24

Тц

Nk t k

Δo j

1 t pp , rr , ll , rv

tоk

Nk t

dt 1

Nk t k

1 t pp , rr , ll , rv

dt 1

.(5)

1 t pp , rr , ll , rv

1 2

dt 1 k

Заключение Разработанный критерий оценки безопасности движения на регулируемых перекрестках по характеристикам взаимодействия на них транспортных потоков был экспериментально проверен. Количественные характеристики аварийности на перекрестках со светофорным регулированием с двухфазным жестким программным регулированием подтверждают его. Теоретические положения работ [7, 8] соответствуют экспериментальным значениям. Список литературы 1. Статистика ДТП в Украине [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://forinsurer.com/news/12/10/10 /28285. 2. Наши дороги. Статистика ДТП в Украине за 2013–14 годы [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://dtpua.com/stat_dtp.html. ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

14 3. Организационные мероприятия по повышению безопасности дорожного движения на примере пересечения в городе Орле / Д. О. Кожин [и др.] // Альтернативные источники энергии в транспортнотехнологическом комплексе : проблемы и перспективы рационального использования. ‒ 2015. ‒ Т. 2, № 1. ‒ C. 202–206. ‒ DOI : 10.12737/14021. 4. Колупаева, П. Г. Оценка безопасности пассажирских перевозок г. Тюмени / П. Г. Колупаева, А. С. Гаваев // Альтернативные источники энергии в транспортно-технологическом комплексе : проблемы и перспективы рационального использования. ‒ 2015. ‒ Т. 2, № 1. ‒ C. 207–209. ‒ DOI : 10.12737/14022. 5. Захаров, В. М. Анализ кольцевых и регулируемых пересечений / В. М. Захаров, А. Г. Шевцова // Альтернативные источники энергии в транспортно-технологическом комплексе : проблемы и перспективы рационального использования. ‒ 2015. ‒ Т. 1, № 1. ‒ C. 212–214. ‒ DOI : 10.12737/13487. 6. Syed Faraz Jafri An Effective and Way Forward Approach for Road Safety Acquisition of Knowledge – Correlative Sudy for Pakistan / Syed Faraz Jafri // Engineering Journal. ‒ Vol. 17, Issue 1. 7. Меженков, А. В. Формалізація зміни площі конфліктних областей регульованого перехрестя з урахуванням змін інтенсивності взаємодії транспортних потоків / А. В. Меженков, О. М. Дудніков // Вісті Автомобільно-дорожнього інституту : наук.-вироб. зб. ‒ Горлівка, 2012. ‒ № 2 (15). ‒ С. 96–105. 8. Меженков, А. В. Додаткові ущільнення транспортних потоків на підходах до регульованого перехрестя / А. В. Меженков // Восточно-европейский журнал передовых технологий. ‒ Х. : ЧП «Технологический центр», 2014. ‒ Т. 3, № 3 (69). ‒ С. 11–17. 9. Указания по обеспечению безопасности движения на автомобильных дорогах: ВСН 25-86. ‒ Введ. 1987-0501. ‒ M. : Транспорт, 1987. ‒ 437 c. 10. Кременец, Ю. А. Технические средства организации дорожного движения / Ю. А. Кременец, М. П. Печерский, М. Б. Афанасьев. ‒ М. : ИКЦ «Академкнига», 2005. ‒ 255 c. 11. Кобзарь, А. И. Прикладная математическая статистика. Для инженеров и научных работников / А. И. Кобзарь. ‒ М. : ФИЗМАТЛИТ, 2006. ‒ 816 с.

А.В. Меженков Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Горловка Экспериментальная проверка критерия оценки безопасности движения на регулируемых перекрестках по характеристикам взаимодействия на них транспортных потоков Обоснован выбор объекта экспериментальных исследований. С учетом предъявленных требований выбраны для анализа города Донецкой области, как довольно крупные с интенсивными транспортными потоками. В этих городах выбраны перекрестки со светофорным регулированием с жестким программным управлением, которые относятся к местам концентрации ДТП. Пересечения, которые приняты в качестве объектов экспериментального исследования, отвечают требованиям стандартов относительно строительства дорог и улиц городов, состояние дорожного покрытия является удовлетворительным, на момент обследования проезжая часть пересечений имела необходимую разметку. В период сбора и подготовки исходных данных для проведения экспериментальных исследований были собраны данные о среднегодовом количестве ДТП и среднегодовом количестве пострадавших в ДТП; проведены измерения интенсивности движения, определены максимальные интенсивности движения по соответствующим схемам пофазового разъезда и значения продолжительностей циклов светофорного регулирования и соответствующих основных тактов по двум фазам. Для каждой продолжительности основного такта на указанных перекрестках были проведены исследования доли неэффективного времени основного такта во время отрабатывания на нем зеленого сигнала для соответствующей фазы регулирования. Полученные в результате теоретических изысканий зависимости исследованы на условия максимального соответствия статистическим данным. Было выяснено, что разработанные критерии имеют соответствие статистическим данным по ДТП. Значения расчетных коэффициентов корреляции больше критического, что свидетельствует о возможности оценки предложенными критериями количественных характеристик аварийности на перекрестках дорог со светофорным регулированием с двухфазным жестким программным управлением. Таким образом, разработанный критерий оценки безопасности движения на регулируемых перекрестках, по характеристикам взаимодействия на них транспортных потоков, экспериментально проверен. Теоретические положения оценки количественных характеристик аварийности на перекрестках со светофорным регулированием с двухфазным жестким программным регулированием экспериментально подтверждены. ДВИЖЕНИЕ ДОРОЖНОЕ, БЕЗОПАСНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ, ПЕРЕКРЕСТОК РЕГУЛИРУЕМЫЙ, КРИТЕРИЙ ОЦЕНОЧНЫЙ, КРИТЕРИЙ ГЕОМЕТРИЧЕСКИЙ, КРИТЕРИЙ КИНЕМАТИЧЕСКИЙ ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

15 А.V. Mezhenkov Automobile and Highway Institute of Donetsk National Technical University, Gorlovka Experimental Check of the Traffic Safety Assessment Criterion at Signaled Crossings According to Interaction Characteristics of Transport Flows on Them The article justifies the object choice of experimental studies. With regard to the laid claims it is proposed to choose for the analysis fairly large cities of Donetsk region with heavy transport flows and to choose in these region cities crossings with traffic light regulation and strict program control which are places of road accident concentration. Crossings taken as objects of the experimental study meet the requirements of standards in reference to the construction of roads and streets, pavement condition is satisfactory, at the time of investigation crossing carriageway has the necessary marking. During the collection and preparation of basic data for experimental studies the following data are collected: average annual number of accidents, average annual number of road accident victims and measurements of traffic intensity, maximum traffic intensity on the respective schemes of phase-segregated travelling, values of cycle durations of the traffic signalization and related main cycles on two phases are carried out. For each period of the main cycle duration at indicated above crossings studies of the ineffective time proportion of the main cycle during working of the green signal for the corresponding regulation phase are carried out. Obtained as a result of theoretical studies dependences are investigated for conditions of maximum approximation to statistical data. It is clarified that developed criteria correspond to statistical data of road accidents. Values of the calculated correlation coefficients are larger than the critical value, indicating that the hypothesis concerning the possibility of evaluation of accident quantitative characteristics at crossings with traffic light regulation and strict program control by the proposed criteria is a correct one. So, the developed criterion for the traffic safety assessment at signaled crossings according to interaction of transport flows is experimentally tested and confirmed to assess quantitative characteristics of accidents at crossings with traffic light regulation and strict program control. The theoretical points of the work are confirmed experimentally. ROAD TRAFFIC, TRAFFIC SAFETY, SIGNALED CROSSING, ASSESSMENT CRITERION, GEOMETRICAL CRITERION, KINEMATIC CRITERION Сведения об авторе А.В. Меженков SPIN-код: 3845-0179 Телефон: 063-52-114-02 Эл. почта: ekar8481@mail.ru Статья поступила 15.12.2015 © А.В. Меженков, 2016 Рецензент: А.Н. Дудников, канд. техн. наук, доц., АДИ ГОУВПО «ДонНТУ»

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

16 УДК 656.13 И.Ф. Воронина, канд. техн. наук, Ф.М. Судак, канд. техн. наук, Д.С. Подгорный Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Горловка СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПОТРЕБНОСТИ В ЗАПАСНЫХ ЧАСТЯХ АВТОМОБИЛЕЙ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ АВТОСЕРВИСА Необходимым условием качественного сервиса является эффективная организация его материально-технического обеспечения. Неудовлетворительная работа подсистем материально-технического обеспечения предприятия автосервиса приводит к простоям автомобилей в ремонте и, как следствие, к снижению конкурентоспособности предприятия на рынке. Для решения вопросов обеспечения предприятия запасными частями необходима разработка эффективной методики прогнозирования расходов запасных частей предприятиями автосервиса. Ключевые слова: обеспечение материально-техническое, предприятие автосервиса, сеть дилерская, уравнение регрессии, склад региональный, сезонность эксплуатации автомобиля, моделирование расхода запчастей, уровень продаж автомобилей, Stadia

Введение В последнее время из-за роста автомобильного парка и ориентации их владельцев на ремонт в специализированных фирмах, остродефицитной стала профессия автомеханика. Покупатели автомобилей не хотят ремонтировать технику, а отечественные поставщики техники, которые не имеют сервисных инфраструктур – не могут. Сбыт автотехники, не обеспеченной сервисом, становится проблематичным. У отечественных автомобильных заводов нет систем складов с централизованным управлением запасами и отгрузкой любых деталей [1] и все еще не предусмотрена необходимость срочного внедрения современных системных методов обеспечения автосервисов запасными частями. Необходимым условием существования качественного сервиса является эффективная организация его материально-технического обеспечения. Анализ исследований и постановка задачи Для решения вопросов обеспечения предприятий автосервиса запасными частями необходима разработка эффективной методики прогнозирования расходов запасных частей. Проблемой повышения эффективности систем автосервиса за счет прогнозирования закупки запасных частей занимались такие ученые, как Г.В. Крамаренко, Е.И. Кривенко, О.Д. Маркин, О.С. Егорова, О.С. Мудунов, Е.А. Кирсанов, В.К. Толкачев, Л.Б. Миротин, В.А. Щетина, М.Я. Пронштейн, А.А. Таржибаев, В.В. Волгин и др. Внимание этих ученых главным образом направлено на проблему необходимости прогнозирования потребности автосервисного предприятия в запасных частях для их закупки. Очевидно, что в своей деятельности предприятие использует материально-технические ресурсы (сырье, материалы, топливо, электроэнергию, комплектующие изделия и т. п.), которые в процессе производства превращаются в продукцию (услуги) и подлежат постоянному пополнению.

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

17 Цель работы Повышение эффективности функционирования предприятий автосервиса на основе усовершенствования методики управления потребностью в запасных частях автомобилей. Основная часть В различных регионах автотранспортной техникой торгуют только предприятия, уполномоченные изготовителями автомобилей или их региональными филиалами представлять интересы изготовителей, рассматривать на месте все претензии по гарантиям, осуществлять ремонт только в соответствии с технологией, рекомендованной изготовителями, обеспечивать поставку любых запасных частей, включенных в прейскуранты изготовителей. Такие предприятия являются полномочными дилерами. Основными целями развития дилерских сетей является наиболее полное удовлетворение потребностей клиентов и поддержание имиджа торговой марки. В настоящее время движение запасных частей в дилерских сетях предприятий автосервиса происходит следующим образом: фирма-производитель автомобилей и запасных частей имеет центральный склад хранения, на котором хранится основное количество номенклатуры запасных частей (у некоторых производителей – до 80 %). Данное количество удовлетворяет потребность всего парка обслуживаемых автомобилей. Фирма-производитель поддерживает сеть региональных складов, на которых хранится значительно меньшее количество запасных частей по номенклатуре, но при этом по каждому наименованию создается запас, необходимый для бесперебойного функционирования предприятий региона в течение нескольких месяцев [1]. Размер регионального склада зависит от численности населения региона и количества автомобилей, находящихся в эксплуатации. Эти склады непосредственно осуществляют снабжение крупных предприятий автосервиса, имеющих статус официального дилера предприятия-изготовителя. Как отмечено в [2], в настоящее время рынок запасных частей состоит фактически из двух компонентов: авторизованного рынка, образованного торговыми сетями автокомпаний, дилеры которых продают оригинальные запасные части потребителям; независимого рынка, созданного торговыми сетями глобальных операторов и независимых оптовых торговцев, поставляющих оригинальные и неоригинальные запасные части, независимыми розничными торговцами, предприятиями по продаже подержанных деталей, предприятиями по торговле восстановленными узлами и деталями. При отсутствии на складе предприятия автосервиса необходимой запасной части осуществляется ее заказ на региональный склад. Использование современных информационных технологий позволяет получить информацию о наличии этой запчасти на региональном складе. В случае отсутствия запчасти на региональном складе она заказывается на центральном складе фирмы-изготовителя. При изучении развития рынка автосервисных услуг важным аспектом является рассмотрение механизма его функционирования, определение и классификация факторов его формирования. Результативность рынка автосервисных услуг связана с механизмом его функционирования, который характеризуется следующими составляющими: качеством предлагаемого товара – услуги предприятия автосервиса; рыночной ценой на автосервисные услуги; эффективностью производства автосервисных услуг; используемыми технологиями; прибыльностью автосервисного бизнеса и т. п. Механизм функционирования рынка автосервисных услуг представляет собой способы поведения хозяйствующих субъектов на рынке, а также взаимодействие цен, спроса и ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

18 предложения. Поведение субъектов этого рынка определяет структура рынка соответствующих услуг. С одной стороны спрос на автосервисные услуги зависит от количества потребителей данных услуг (автовладельцев) и их доходов. С другой стороны, спрос на услуги автосервиса зависит от цены на них. Однако применение классического подхода, предполагающего зависимость спроса лишь от этих двух факторов – доходов и цен, приводит к чрезмерному упрощению и даже искажению ситуации. Согласно закону спроса, при неизменности всех прочих параметров, снижение цены на товар ведет к соответствующему возрастанию величины спроса на него, и, наоборот, повышение цены ведет к соответствующему уменьшению величины спроса. К неценовым факторам, формирующим спрос на автосервисные услуги, относятся следующие: 1. Парк автомобилей, находящихся в личном пользовании граждан и в собственности организаций – общая численность, распределение по маркам и моделям. К факторам, обусловливающим изменение показателя парка автомобилей, относятся: количество экспортируемых и импортируемых автомобилей; уровень продаж автомобилей; цены на автомобили; доступность автомобилей; уровень доходности населения. Рост темпа жизни (особенно в крупных городах) в связи с переходом на рыночный тип экономического хозяйствования постепенно меняет отношение граждан к автомобилю. Автомобиль перестал быть роскошью и является средством удовлетворения насущной потребности выживания в быстроменяющихся рыночных условиях. Это способствует росту спроса на автосервисные услуги. Важным индикатором [3], характеризующим соотношение спроса и предложения и отражающим рыночную конъюнктуру, является показатель доступности автомобиля для потребителя. Прямое воздействие увеличения доходов населения проявляется через увеличение парка автотранспортных средств и изменение его структуры. 2. Интенсивность эксплуатации автомобилей, которая, в свою очередь, зависит от следующих показателей [4]: пробег автомобиля с начала эксплуатации – «возраст» автомобиля; среднегодовой пробег автомобиля. У прошедших капитальный ремонт легковых автомобилей число случаев ремонта на 1000 км пробега может быть ниже, чем у автомобилей, не прошедших капитального ремонта, в 3–5 раз [3]. 3. Качество и комплексность оказываемых автосервисных услуг. Чем выше уровень предлагаемых автосервисных услуг и больше их номенклатура, тем меньше работ осуществляется населением в порядке самообслуживания и выше доля работ, приходящихся на предприятия автосервиса. Наряду с ростом доходов наиболее обеспеченных и средних слоев населения этот фактор является стимулом для роста парка автомобилей и повышения степени автомобилизации населения страны [4]. 4. Плотность размещения автосервисных предприятий и других предприятий системы обслуживания автотранспорта и автовладельцев. Оптимальное размещение предприятий автосервиса позволяет снизить непроизводительные потери времени и средств клиентов (транспортировка автомобиля и ожидание в очереди) и тем самым повысить уровень спроса на услуги. Кроме того, косвенным образом оказывает влияние и размещение остальных элементов системы обслуживания автотранспорта и автовладельцев, так как возможность комплексного удовлетворения потребностей также положительным образом отражается на спросе на услуги автосервиса. 5. Доходы потребителей и уровень цен на услуги автосервиса. ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

19 В ряде случаев влияние фактора проявляется в возникновении потребности в услугах, повышающих уровень комфорта в автомобиле, – установка кондиционера, автоматической коробки передач, системы подогрева сидения и т. д. Выделенные и обоснованные факторы можно классифицировать как факторы непосредственного влияния на формирование спроса и предложения на рынке автосервисных услуг. Для эффективной работы автосервисного предприятия и построения модели прогноза расхода запасных частей предлагается использовать множественную линейную регрессию с учетом результатов ранее выполненных исследований [3, 5]. В общем случае уравнение регрессии для прогнозирования потребности в запасных частях выглядит следующим образом: (1)

y = a 0 + a1x1 + a 2 x 2 +...+ a m x m ,

где переменные x1..m – являются факторными признаками. В модель войдут лишь те факторы, количественный учет и прогнозирование изменения которых возможно сделать в условиях предприятия автосервиса (таблица 1). Оценки параметров модели a 0 , a1 …, a m – уравнение регрессии при помощи метода наименьших квадратов представим в матричном виде. В рассмотренном уравнении регрессии матрицы коэффициентов при неизвестных параметрах имеют вид: 1 x11 1 x 21 X= .

. . 1 x n1

x12 ... x1m x 22 ... x 2m .

(2)

. . . x n2 ... x nm

Вычисление параметров уравнения регрессии – трудоемкий процесс. Существующие в настоящее время пакеты прикладных компьютерных программ выполняют его автоматически. Таким пакетом является универсальный статистический пакет Stadia. С использованием модели 1, 2 введем указанные данные в электронную таблицу пакета в переменные х1, х2,…, хn. В меню «Статистические методы» в пункте «Регрессионный анализ» выбираем команду «М = Множественная линейная». Таблица 1 – Ранжирование факторов, влияющих на расход запасных частей, для региональной системы автосервиса № 1 2 3 4 5 6 7 8

Факторы Фактический расход запасных частей в предыдущем году Средний пробег обслуживаемых автомобилей Сезонность эксплуатации Средний возраст обслуживаемых автомобилей Производство (продажа) новых автомобилей Число заездов автомобилей на станцию Остаток деталей на складе Количество выходных и праздничных дней

Единица измерения шт. тыс. км С0 лет шт. шт. шт. дни

На экране, представленном на рисунке 1, заполняем поля данных. Введем переменную x1 (результативный признак) в панель Y – переменной, а переменные х2…х8 (факторISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

20 ные признаки) введем в панель аргументов Х – переменной.

Рисунок 1 – Исходные данные для построения модели множественной регрессии

Рисунок 2 – Результаты регрессионного анализа

Полученная модель прогнозирования выглядит следующим образом: Y = –19,1 х1+ 0,242 х2 + 0,155 х3 + 0,821 х4 – 0,171 х5 – 0,136 х6 + 0,107 х7 – 0,177 х8. Далее следует запрос интерполяции с вводом величин х1...х8. Вводя прогнозные значения всех факторных признаков, получим прогнозируемое значение потребности в запасных частях. Программа предлагает графическое отображение регрессионного анализа и сопоставляет расчетные и фактические значения результативного признака. В таблице 2 приведены модели расхода запасных частей, относящихся к группе 2. Модели построены при помощи программы Stadia. Таблица 2 – Регрессионные модели расхода запасных частей Наименование детали Стойка передняя стабилизатора

Номер по каталогу

Модель расхода запасных частей

5483038110 Y = 20,19 + 0,27 * X1 – 1,49 * X7

Колодки передние тормозные

58101-3KA20 Y = 0,573 * X1 + 8,25*X3 + 0,46 * X5 + 10,7 * Х6

Подшипник передний ступицы

51720-3A101 Y = 3,27 + 0,23 * X2 – 0,91 * X7

Втулка задняя стабилизатора

55513-3K100 Y = 41,94 + 0,56 * X1 – 0,91 * X4

Шаровая опора

5443038000 Y = –8,7 + 0,16 * X1 + l,35 * X3

Для построения моделей использовались значения факторных признаков Х 1 – Х7 в течение 2013 г. Адекватность – основное требование, предъявляемое к модели прогнозирования, определяющее возможность использования ее в прогнозах [5, 6, 7, 8]. Оценку адекватности моделей прогнозирования выполним для модели прогнозирования множественной линейной регрессии потребности в ремнях ГРМ (2412-38020). Данные детали относятся к группе запасных частей – двигатель. Если модели прогнозирования правильно отражают систематические компоненты временного ряда, их можно признать адекватными. Это требование эквивалентно требованию, чтобы остаточная компонента ε t удовлетворяла свойствам случайной компоненты временного ряда [5], например, случайности колебаний уровней остаточной последовательносISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

21 ти. Для проверки данного требования используем таблицу 3. Таблица 3 – Фактические и расчетные значения расхода ремней ГРМ (2412-3820) в 2013 г. Фактический расход ремней 23 25 27 23 21 20 20 21 23 23 22 18 ГРМ Расчетное значение расхода ремней 25,0 22,5 22,5 26,0 23,1 19,6 18,9 19,7 21,5 22,3 23,9 19,0 ГРМ Отклонение (к) –2 2,5 4,5 –3 –2,1 0,4 1,1 0,3 1,5 0,7 –1,9 –1 Точки пиков – 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 – Проверку случайности уровней ряда остатков проведем на основе критерия пиков (поворотных точек) [5]. Уровень последовательности ε t считается максимумом, если он больше двух стоящих рядом уровней, т. е. ε t –1 <ε t <ε t+1 или минимумом, если он меньше обоих соседних уровней, т. е. ε t –1 <ε t <ε t+1 . В обоих случаях ε t считается поворотной точкой. Общее число поворотных точек обозначим через p . Критерием случайности [5] с доверительной вероятностью 95 % является выполнение неравенства:

p > p – 1,96 σ 2p ,

(3)

где p – математическое ожидание числа точек поворота, σ 2p – дисперсия числа точек поворота. Квадратные скобки в неравенстве (3) означают целую часть числа.

2 16n – 29 p = (n – 2); σ 2 = . 3 90 Если неравенство выполняется, модель прогнозирования считается адекватной. Число точек пиков для обеих моделей равно шести ( p 6 ), p = 6,67 , σ 2p 1,81. Неравенство (3) выполняется. Модели прогнозирования потребности в ремнях ГРМ и передних бамперах являются адекватными. Вывод Данная методика позволяет решить проблему повышения эффективности функционирования региональной системы автосервиса. Список литературы 1. Волгин, В. В. Запасные части : особенности маркетинга и менеджмента / В. В. Волгин. ‒ М. : Ось-89, 1997. ‒ 128 с. 2. Волгин, В. В. Автомобильный дилер / В. В. Волгин. ‒ М. : Ось-89, 1997. ‒ 224 с. 3. Управление автосервісом: учеб. пособие для вузов / под общ. ред. д-ра техн. наук, проф. Л. Б. Миротина. ‒ М. : Экзамен, 2004. ‒ 320 с. 4. Крамаренко, Г. В. Техническое обслуживание автомобилей: учеб. для вузов / Г. В. Крамаренко, И. В. Барашков. ‒ М. : Транспорт, 1982. ‒ 368 с. 5. Экономико-математические методы и прикладные модели : учеб. пособие для вузов / под ред. В. В. Федосеева. ‒ М. : ЮНИТИ, 2002. ‒ 391 с. ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

22 6. Егорова, Н. Е. Автосервис. Модели и методы прогнозирования деятельности / Н. Е. Егорова, А. С. Мудунов. ‒ М. : Экзамен, 2002. ‒ 256 с. 7. Кирсанов, Е. А. Совершенствование метода определения потребности в запасных частях для системы «автообслуживания» / Е. А. Кирсанов, В. К. Толкачев // Прогрессивные формы организации технического обслуживания автомобилей : сборник научных трудов МАДИ. ‒ М., 1983. ‒ С. 18–20. 8. Крамаренко, Г. В. Расчет потребности в запасных частях / Г. В. Крамаренко, Е. И. Кривенко // Автомобильный транспорт. ‒ 1982. ‒ № 2. ‒ С. 36–38.

И.Ф. Воронина, Ф.М. Судак, Д.С. Подгорный Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Горловка Совершенствование методики управления потребностью в запасных частях автомобилей на предприятиях автосервиса Автомобиль перестал быть роскошью и является средством удовлетворения насущной потребности выживания в быстроменяющихся рыночных условиях. Покупатели не хотят ремонтировать технику, а отечественные поставщики техники, которые не имеют сервисных инфраструктур, – не могут. Сбыт автотранспортной техники, не обеспеченной сервисом, становится проблематичным. У отечественных автомобильных заводов нет систем складов с централизованным управлением запасами и отгрузкой любых деталей и все еще не предусмотрена срочная необходимость внедрения современных системных методов обеспечения предприятий автосервиса запасными частями. Важным условием качественного сервиса является эффективная организация его материально-технического обеспечения. Неудовлетворительная работа подсистем материально-технического обеспечения предприятия автосервиса приводит к простоям автомобилей в ремонте и, как следствие, к снижению конкурентоспособности предприятия на рынке. Для решения вопросов обеспечения предприятия запасными частями необходима разработка эффективной методики прогнозирования расходов запасных частей предприятиями автосервиса. ОБЕСПЕЧЕНИЕ МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ, ПРЕДПРИЯТИЕ АВТОСЕРВИСА, СЕТЬ ДИЛЕРСКАЯ, УРАВНЕНИЕ РЕГРЕССИИ, СКЛАД РЕГИОНАЛЬНЫЙ, СЕЗОННОСТЬ ЭКСПЛУАТАЦИИ АВТОМОБИЛЯ, МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСХОДА ЗАПЧАСТЕЙ, УРОВЕНЬ ПРОДАЖ АВТОМОБИЛЕЙ, STADIA

I.F. Voronina, F.M. Sudak, D.S. Podgorny Automobile and Highway Institute of Donetsk National Technical University, Gorlovka Technique Improvement of the Automobile Parts Demand Management at Service Centers An automobile is not a luxury anymore and it is a means of essential needs satisfaction to survive in fast changing market conditions. Customers do not want to repair their automotive engineering while domestic suppliers cannot repair it because they do not have service centers. Automotive engineering distribution not provided by the service is problematic. Domestic automobile plants do not have warehouse system with the centralized inventory control and shipment of any parts and there is no still urgent need in the implementation of modern system techniques of service centers provision with automobile parts. The important condition of the qualitative service existence is an effective organization of its material logistics. Unsatisfactory operation of material logistics subsystems of service centers leads to automobile downtime and consequently to the competitiveness reduction of the enterprise at the market. To solve the problems of the enterprise provision by automobile parts it is necessary to develop an effective prediction technique of parts consumption by service centers. MATERIAL LOGISTCS, SERVICE CENTER, DEALER NETWORK, REGRESSION EQUATION, REGIONAL WAREHOUSE, AUTOMOBILE OPERATION SEASONALITY, MODELLING OF PARTS CONSUMPTION, AUTOMOBILE SALES LEVEL Сведения об авторах: И.Ф. Воронина Телефон: 0501891135 Эл. почта: voronina.adi@mail.ru Ф.М. Судак Телефон: 0509963988

Д.С. Подгорный Телефон: 0999531362

Статья поступила 04.04.2016 © И.Ф. Воронина, Ф.М. Судак, Д.С. Подгорный, 2016 Рецензент: С.В. Никульшин, канд. техн. наук, доц., АДИ ГОУВПО «ДонНТУ» ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

23 УДК 656.05.13 Н.А. Соколова Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Горловка ПОКАЗАТЕЛЬ ОЦЕНКИ БЕЗОПАСНОСТИ ДВИЖЕНИЯ ПО ТЯЖЕСТИ ДОРОЖНО-ТРАНСПОРТНЫХ ПРОИСШЕСТВИЙ НА ОСНОВЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТРАНСПОРТНЫХ И ПЕШЕХОДНЫХ ПОТОКОВ НА НЕРЕГУЛИРУЕМЫХ ПЕРЕКРЕСТКАХ Сформулирован критерий оценки безопасности дорожного движения по тяжести дорожно-транспортных происшествий на основе энергетических характеристик транспортных и пешеходных потоков на нерегулируемых перекрестках с использованием результатов предыдущих исследований по пяти видам взаимодействия водителей и пешеходов. Ключевые слова: движение дорожное, безопасность движения, перекресток нерегулируемый, критерий оценочный, тяжесть дорожно-транспортных происшествий

Введение Обеспечение безопасности дорожного движения является актуальной проблемой во всем мире [1, 2, 3]. По статистике последних десяти лет на дорогах в России ежедневно погибает более 100 человек и свыше 600 человек получают ранения. Ежегодно погибает 30– 40 тыс. человек. Ежегодный экономический ущерб в результате дорожно-транспортных происшествий превышает 300 млрд руб. Примерно 25 % дорожно-транспортных происшествий происходит на перекрестках [4, 5]. Эти данные говорят о необходимости повышения безопасности дорожного движения именно на перекрестках. По показателям тяжести последствий ДТП наиболее опасными являются нерегулируемые перекрестки. Поэтому таким типам перекрестков необходимо уделять наибольшее внимание. Анализ последних исследований В [6] доказана необходимость применения нового подхода к повышению безопасности дорожного движения на нерегулируемых перекрестках, который предусматривает снижение тяжести дорожно-транспортных происшествий на основе энергетических характеристик транспортных и пешеходных потоков на площади перекрестка и на его подходах. Выделены пять видов взаимодействия на площади перекрестка: «Водитель главного направления ↔ Водитель второстепенного направления», «Водитель главного направления ↔ Водитель главного направления», «Водитель второстепенного направления ↔ Водитель второстепенного направления», «Водитель главного направления ↔ Пешеход», «Водитель второстепенного направления ↔ Пешеход». Эти взаимодействия рассматриваются в пределах «опасной области взаимодействия». Опасная область взаимодействия геометрически образуется пересечением, слиянием или разветвлением траекторий динамических коридоров, образованных транспортными потоками и границами пешеходных переходов. В [7] получены математические выражения для определения энергетических характеристик взаимодействия транспортных и пешеходных потоков в соответствующих конфликтных областях: – «Главное направление ↔ Второстепенное направление»:

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

24 mj

mk k 1

К п , с , р ke

m j d La σ L

1 Vak 1 2 g υx

Tk 1 Vak 1 Tk Vak k 1

Vm i

Vak

σ vm

3 j

(1)

mk k 1 nj

n j d La σ L

1 Vak 1 2 g υx

Tk 1 Vak 1 Tk Vak k 1

Vak

σ vn

Vn i

Ki M i N i

;

Ki M i N i i 1

– «Главное направление ↔ Главное направление»: nj

mk k

К п , с , р ke

n j d La σ L

Tk 1 Vak 1 Tk Vak k 1

1 Vak 1 2 g υx

Vn i

Vak

σ vn

3 j

(2)

mk k

n j d La σ L

1 Vak 1 2 g υx

Tk 1 Vak 1 Tk Vak k 1

Vak

σ vn

Vn i

Ki M i N i

;

Ki M i N i i 1

– «Второстепенное направление ↔ Второстепенное направление»: mj

mk К п , с , р ke

k mj

m j d La σ L

Vm i

Tk 1 Vak 1 Tk Vak k 1

1 Vak 1 2 g υx

σ vm

3 j

Va k 1

(3)

mk k 1 mj

m j d La σ L

1 Vak 1 2 g υx

Tk 1 Vak 1 Tk Vak k 1

Vak

σ vm

Vm i

Ki M i N i

;

Ki M i N i i 1

– «Главное направление ↔ Пешеход»: nj

mk k

К п , з , р ke

n j d La σ L

Tk k

Vak 1 Tk Vak

1 Vak 1 2 g υx

Va k

Vn i

σ vn

3 j

(4)

m pk k 1 pj

t pk k 1

V pk 1 t pk V pk

1 V pk 1 2 g υx

V pk

Vp i d p Lp

σvp

Ki M i Рi

2 i 1

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

;

25 – «Второстепенное направление ↔ Пешеход»: mj

mk k 1

К п , с , р ke

mj d

La σ L

1 Vak 1 2 g υx

Va k 1 Tk Vak

k 1

Vm i

σ vm

3 j

Va k

(5)

m pk k 1 pj

t pk

V p k 1 t pk V pk

k 1

1 V pk 1 2 g υx

V pk

Vp i dp

σvp

Ki M i Рi

2 i 1

где U i – энергетическая характеристика, определяющая опасность і-й области взаимодействия транспортных потоков на площади перекрестка, Дж/сут; К п , с , р – коэффициент тяжести возможных дорожно-транспортных происшествий при взаимодействии соответствующих потоков (процент кинетической энергии, направленный на удар), ед. [8]; ke – коэффициент перевода энергетической интенсивности движения транспортных потоков с Дж/ч. в Дж/сут; mk – масса k-го транспортного средства, которое находится на участке формирования совокупности транспортных средств, образующих транспортный поток до конфликтной области, кг; n j , m j – количество транспортных средств, находящихся на j-м участке движения определенной протяженности соответственно главному и второстепенному движению на площади перекрестка и по соответствующим подходам, ед.; d – минимальная дистанция между транспортными средствами после остановки, м; La – габаритная длина транспортного средства, м; – среднее квадратичное отклонение габаритных длин транспортных средств в формировании очереди, м; Tk 1 , Tk – суммарное время, предшествующее торможению соответствующего k-го транспортного средства и k+1 транспортного средства, движущегося впереди, с; Vаk 1 , Vаk – скорость k-го транспортного средства и k+1 транспортного средства, движущегося впереди, м/с; g – ускорение свободного падения, м/с2; x – коэффициент продольного сцепления колес соответствующего транспортного средства с дорожным покрытием, ед.; Vn i , Vm i – скорость транспортных потоков соответственно главному и второстепенноL

му направлениям движения на въезде к подходам перекрестка, м/с; vm – среднее квадратичное отклонение скоростей транспортных средств на j-м vn , j

участке движения определенной протяженности по площади перекрестка и по соответствующим подходам по главному и второстепенному направлениям, м/с; [ ]1, [ ]2 – характеристики транспортных потоков, вступающих во взаимодействие; K i – величина относительной аварийности конфликтной точки (конфликтная точка по Е.М. Лобанову [9]), ДТП/год; для пешеходов K i принимаем равной 1, т. к. данные по исслеISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

26 дованию ее значений неизвестны; M i , N i – интенсивность движения в конфликтной точке (конфликтная точка по [9]), авт/сут; Рi – интенсивность движения пешеходов в конфликтной точке, пеш/сут; n0 – число конфликтных точек на перекрестке (конфликтная точка по [9]), равняется количеству областей взаимодействия на площади перекрестка, ед. m p k – масса тела k-го пешехода, кг; Р j – количество пешеходов на проанализированном участке перехода, ед.; t p k 1 , t p k – время реакции пешехода на уменьшение скорости впереди идущего пеше-

хода, с; V p k 1 , V pk – скорость пешеходов, последовательно движущихся в пешеходном потоке, м/с; d p – минимальная дистанция между пешеходами после их остановки, м (принимаем по рекомендации [10]); L p – длина личного пространства пешехода, м [10]; V рi – скорость пешеходного потока вначале пешеходного перехода перекрестка, м/с; рn j

– среднеквадратичное отклонение скоростей движения пешеходов на j-м участке

движения определенной протяженности на площади перекрестка по каждому пешеходному переходу, м/с; Цель работы Разработка критерия оценки безопасности движения по тяжести дорожно-транспортных происшествий на основе энергетических характеристик транспортных и пешеходных потоков на нерегулируемых перекрестках. Основной материал исследования Полученные математические модели (1–5) энергетических характеристик конфликтных областей отображают энергетическую интенсивность взаимодействия соответствующих транспортных и пешеходных потоков. Согласно им все транспортные средства и пешеходы, оказавшиеся на площади перекрестка, вступают в непосредственное взаимодействие и в определенных условиях попадают в дорожно-транспортное происшествие. На самом деле такое невозможно, поскольку существуют определенные правила дорожного движения при проезде нерегулируемых перекрестков. Согласно им один из конфликтующих транспортных потоков имеет приоритет в движении, а второй транспортный поток должен уступить право первоочередного проезда нерегулируемого перекрестка первому. При одновременном приближении к области взаимодействия, которая соответствует предаварийной дорожно-транспортной ситуации, транспортный поток, не имеющий преимущества в движении, должен снизить скорость движения вплоть до полной остановки с целью предотвращения столкновения. В соответствии с этим для (1) слагаемое, отображающее энергетическую характеристику второстепенного направления, которое должно предоставить приоритет в движении главному направлению, в процессе взаимодействия может снижать значение до нуля, т. е.:

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

27 mj

mk k

mj d

σL

Vak 1

Tk Vak

k 1

1 2 g υx

Vak 1

Vak

σ vm

Vm i

0. (6)

Для (2) один из транспортных потоков главного направления должен предоставить приоритет в движении другому транспортному потоку, согласно Правилам дорожного движения, путем снижения скорости. Откуда слагаемое, отображающее энергетическую характеристику главного направления, которое должно предоставить приоритет в движении другому главному направлению, в процессе взаимодействия может снижать значение до нуля, т. е.: nj

mk k

nj d

σL

Tk k

Vak 1

1 2 g υx

Tk Vak

Vak 1

Vak

σ vn

Vn i

0. (7)

Для (3) один из транспортных потоков второстепенного направления должен предоставить приоритет в движении другому транспортному потоку, согласно Правилам дорожного движения, путем снижения скорости. Откуда слагаемое, отображающее энергетическую характеристику второстепенного направления, которое должно предоставить приоритет в движении другому второстепенному направлению, в процессе взаимодействия может снижать значение до нуля, т. е.: mj

mk k 1 mj

mj d

σL

Vak 1

1 2 g υx

Tk Vak

k 1

Vak 1

Vak

σ vm

Vm i

0. (8)

Для (4) и (5) пешеходы имеют право приоритета при пересечении проезжей части перед транспортными средствами. Учитывая то, что тяжесть последствий от дорожно-транспортных происшествий для пешеходов зависит от массы и скорости транспортного средства, т. е. кинетическая энергия пешеходного потока значительно меньше кинетической энергии транспортного потока, а также, с учетом того, что в процессе взаимодействия пешеход имеет больше возможности снижения скорости до нуля, чем соответствующий транспортный поток, то целесообразно будет принять: pj

m pk k 1 pj

t pk k 1

V pk 1

t pk V pk

1 2 g υx

V pk

Vp i

Vp k

σvp

(9)

В случае выполнения условий (6) – (9), значение энергетической характеристики каждой опасной области взаимодействия будет принимать минимальное значение. Для получения максимального значения U i предлагается в (1–5) оставшиеся составляющие приоритетных направлений удвоить, т. к. наличие приоритета, который формируется в виде максимальных энергетических характеристик одного из взаимодействующих направлений, максимум при взаимодействии – это равенство энергетических характеристик двух указанных направлений или одна из них умножается на два. Отсюда получим следуюISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

28 щие максимальные значения: – «Водитель главного направления ↔ Водитель второстепенного направления»: nj

2 Ui

max

К п , с , р ke

mk k 1

n j d La σ L

Tk 1 Va k 1 Tk Vak k 1

1 Va 2 g υx k

Vak

Vn i σ vn

Ki M i N i n0

; (10)

Ki M i N i i 1

– «Водитель главного направления ↔ Водитель главного направления»: nj

2 Ui

max

К п , с , р ke

mk k 1

n j d La σ L

Tk 1 Vak 1 Tk Vak k 1

1 Va 2 g υx k

V ak

Vn i

σ vn

Ki M i N i n0

; (11)

K i M i Ni i 1

– «Водитель второстепенного направления ↔ Водитель второстепенного направления»: mj

2 Ui

max

Кп,с, р k e

mk k 1

nj d La σL

Tk 1 Vak 1 Tk Vak k 1

1 Va 2 g υx k

Vak

Vm i σ vm

Ki M i N i n0

; (12)

Ki M i N i i 1

Исходя из реальных значений энергетической интенсивности транспортных и пешеходных потоков, транспортный поток превосходит пешеходный на 2–3 порядка (масса, скорость автомобиля и человека – десятикратная разница, при возведении в квадрат произведение трех составляющих дает разницу в три порядка). В связи с чем при расчете максимального значения U i для области взаимодействия с участием пешехода используем только значения транспортного потока. – «Водитель главного направления ↔ Пешеход»: nj

2 Ui

max

Кп,с, р k e

mk Vn i

k 1 nj

nj d La σL

Tk 1 Vak 1 Tk Vak k 1

1 Va 2 g υx k

Vak

σ vn

K i M i Ni n0

; (13)

Ki M i N i i 1

– «Водитель второстепенного направления ↔ Пешеход»: mj

2 Ui

max

К п , с , р ke

mk k 1

n j d La σ L

Tk 1 Va k k 1

Tk Vak

1 Va 2 g υx k 1

Vm i σ vm

Ki M i N i n0

Va k

. (14)

Ki M i N i i 1

Таким образом, для каждой области взаимодействия будет выполняться условие:

U min U i U i max .

(15)

По полученным границам изменения разработанных энергетических характеристик (1–5) пересчитаем их значения в долях единицы. Предлагается ввести обозначение показателя Ω, который отображает опасность областей взаимодействия в единицах. Представим ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

29 значение Ω і следующим образом:

Ui , U i max

Ωі

(16)

где Ω і − опасность каждой области взаимодействия, ед. Опасность взаимодействия транспортных и пешеходных потоков в целом по перекрестку с учетом предложенных пяти видов:

1 1 5 W1

W1 i

Ui max 1 U1i

1 W2

W2 i

Ui max 1 U 2i

1 W3

W3 i

Ui max 1 U 3i

1 W4

W4 i

Ui max 1 U 4i

1 W5

W5 i

Ui max , 1 U 5i

(17)

где W − количество конфликтных областей на площади перекрестка, ед. В соответствии с изложенным предлагается использовать следующую теоретическую оценочную шкалу для разработанного показателя: Ω 1 − по энергетическим характеристикам наблюдается максимальная энергетическая интенсивность потоков, взаимодействующих в конфликтных областях; Ω 1 − по энергетическим характеристикам наблюдается определенный уровень энергетической интенсивности потоков, взаимодействующих в конфликтных областях; Ω Ωmin − по энергетическим характеристикам наблюдается минимальный уровень энергетической интенсивности потоков, взаимодействующих в конфликтных областях; Ω 0 − по энергетическим характеристикам наблюдается отсутствие движения (нет транспортных средств, затор). Заключение Предложен показатель оценки безопасности дорожного движения по тяжести дорожно-транспортных происшествий на основе энергетических характеристик транспортных и пешеходных потоков на нерегулируемых перекрестках. Дальнейшие исследования будут направлены на разработку оценочной шкалы в виде критерия состояния опасности на нерегулируемом перекрестке с целью разработки рекомендаций по повышению безопасности дорожного движения на нем. Список литературы 1. Pihlak, I. Traffic Safety Comparison of Some Post-Socialist and High-Developed Countries // Proceedings of the 12-th International Conference «Traffic Safety on Three Continents», 9–21 Sept. 2001 / I. Pihlak, D. Antov. ‒ M., 2001. ‒ P. 228−241. 2. Nagel, K. Still Flowing : Approaches to Traffic Flow and Traffic Jam Modeling / K. Nagel, R. Wagner, R. Woesler // Operations Research. ‒ 2003. ‒ № 2. 3. Ewing, R. Pedestrian and Transit Friendly Design / R. Ewing / Joint Center for Environment and Urban Problems. Florida Atlantic University / Florida International University. ‒ March, 1996. ‒ 103 p. 4. Федеральная служба государственной статистики [Электронный ресурс]. – Режим доступа : www.gks.ru. 5. Балакин, В. Д. Экспертиза дорожно-транспортных происшествий : учеб. пособие / В. Д. Балакин. ‒ 2-е изд., перераб. и доп. ‒ Омск : СибАДИ, 2010. ‒ 136 с. 6. Дудніков, О. М. Підходи до зниження тяжкості дорожньо-транспортних пригод на основі енергетичних характеристик транспортних потоків на нерегульованих перехрестях / О. М. Дудніков, Н. О. Соколова // Сборник научных трудов SWorld. ‒ 2012. ‒ Т. 1, Вып. 4. ‒ С. 60−62. 7. Соколова, Н. О. Формалізація характеристик взаємодії транспортних засобів та пішоходів у конфліктних областях на площі перехрестя / Н. О. Соколова // Східно-Європейський журнал передових технологій. ‒ 2014. ‒ № 3/3 (69). ‒ С. 17−23.

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

30 8. Дудніков, О. М. Урахування тяжкості дорожньо-транспортних пригод при оцінці потенційної небезпеки перехресть доріг на одному рівні / О. М. Дудніков, К. С. Сніцаренко, А. В. Пелих // Вісті автомобільнодорожнього інституту : наук.-вироб. зб. ‒ 2011. ‒ № 2 (13). ‒ С. 35–46. 9. Лобанов, Е. М. Проектирование дорог и организация движения с учетом психофизиологии водителя / Е. М. Лобанов. ‒ М. : Транспорт, 1980. ‒ 312 с. 10. Живоглядов, В. Г. Теория движения транспортных и пешеходных потоков / В. Г. Живоглядов. ‒ Ростов н/Д. : Сев. Кавказ. рег., 2005. ‒ 182 с.

Н.А. Соколова Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Горловка Показатель оценки безопасности движения по тяжести дорожно-транспортных происшествий на основе энергетических характеристик транспортных и пешеходных потоков на нерегулируемых перекрестках Данная работа является продолжением исследований, касающихся формализации взаимодействия транспортных и пешеходных потоков на основе их энергетических характеристик на площади нерегулируемых перекрестков. Исследования показали, что энергетические характеристики участников дорожного движения, взаимодействующих на подходах к площади перекрестка, отображают тяжесть дорожно-транспортных происшествий в случае их возникновения. Разработан показатель оценки безопасности движения по тяжести дорожно-транспортных происшествий на основе энергетических характеристик транспортных и пешеходных потоков на нерегулируемых перекрестках по выделенным пяти видам взаимодействия. В основу разработки показателя положено условие выполнения экстренного торможения при определенном взаимодействии, то есть снижении скорости до нуля, что позволяет избежать дорожно-транспортного происшествия. Предложено оценочное значение показателей опасности пяти видов областей взаимодействия. Это позволило определить обобщенный показатель оценки безопасности движения на перекрестках дорог в одном уровне по тяжести дорожно-транспортных происшествий. Общий показатель оценки безопасности движения на перекрестке дорог в одном уровне по тяжести дорожно-транспортных происшествий рассмотрен в виде суммы усредненных значений по пяти видам взаимодействия в соответствующих областях. В соответствии с характером возникновения дорожно-транспортных происшествий, который предполагает отдельные процессы возникновения по соответствующим областям взаимодействия, проведено усреднение результатов по пяти областям. Разработанный показатель оценки безопасности движения по тяжести дорожно-транспортных происшествий на основе энергетических характеристик транспортных и пешеходных потоков на нерегулируемых перекрестках позволяет получить результат в долях единицы совместного анализа энергетических характеристик взаимодействующих транспортных и пешеходных потоков относительно их максимального значения. В соответствии с полученным показателем предложено использовать теоретическую оценочную шкалу. Таким образом, в работе сформулирован показатель оценки безопасности движения по тяжести дорожнотранспортных происшествий на основе энергетических характеристик транспортных и пешеходных потоков на нерегулируемых перекрестках, а также разработана методика расчета по соответствующим группам видов конфликтных областей энергетических характеристик взаимодействия в них транспортных и пешеходных потоков. ДВИЖЕНИЕ ДОРОЖНОЕ, БЕЗОПАСНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ, ПЕРЕКРЕСТОК НЕРЕГУЛИРУЕМЫЙ, КРИТЕРИЙ ОЦЕНОЧНЫЙ, ТЯЖЕСТЬ ДОРОЖНО-ТРАНСПОРТНЫХ ПРОИСШЕСТВИЙ

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

31 N.A. Sokolova Automobile and Highway Institute of Donetsk National Technical University, Gorlovka Assessment Indicator of the Traffic Safety According to the Gravity of Road Accidents on the Basis of Power Characteristics of Transport and Foot Traffic at Unsupervised Crossings This work is a continuation of researches concerning formalization of transport and foot traffic interaction on the basis of their power characteristics at unsupervised crossings. Researches showed that power characteristics of road users interacting on approaches to the crossing area represent the gravity of road accidents in case of their occurrence. In the work it is suggested to develop assessment indicator of traffic safety according to the gravity of road accidents on the basis of power characteristics of transport and foot traffic at unsupervised crossings by introduced five types of interaction. The condition of emergency braking at certain interaction, that is speed reduction to zero that will allow to avoid a road accident is the basis of the indicator development. Assessed value of danger indicators of corresponding interaction areas by introduced five types was suggested. It allowed to determine the generalized assessment criterion of traffic safety at road intersections of one level according to the gravity of road accidents. The general assessment indicator of traffic safety at road intersections of one level according to the gravity of road accidents is suggested to consider as the sum of averaged values according to five types of interaction in corresponding areas. According to nature of road accident occurrence which assumes separate processes of occurrence in corresponding areas of interaction, it is suggested to carry out averaging of results in five areas. The suggested assessment indicator of traffic safety according to the gravity of road accidents on the basis of power characteristics of transport and foot traffic at unsupervised crossings will allow to receive result expressed as a decimal fraction of the joint analysis of interacting transport and foot traffic power characteristics in reference to their maximum value. According to the received criterion it is suggested to use a theoretical rating scale. Thus, in the work the assessment indicator of traffic safety according to the gravity of road accidents on the basis of power characteristics of transport and foot traffic at unsupervised crossings is formulated, the calculation procedure according to corresponding groups of conflict area types of interaction power characteristics of transport and foot traffic is developed. ROAD TRAFFIC, TRAFFIC SAFETY, UNSUPERVISED CROSSING, ASSESSMENT INDICATOR, ROAD ACCIDENT GRAVITY Сведения об авторе Н.А. Соколова SPIN-код: 1356-9696 Телефон: +380 (50) 706-45-85 Эл. почта: natawyna@yandex.ru Статья поступила 20.05.2016 © Н.А. Соколова, 2016 Рецензент: А.В. Толок, канд. техн. наук, доц., АДИ ГОУВПО «ДонНТУ»

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

СТРОИТЕЛЬСТВО И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ДОРОГ УДК 625.8 Д.Ю. Александров Учреждение образования «Белорусский государственный университет транспорта» ОПТИМАЛЬНЫЕ СОЧЕТАНИЯ В КОНСТРУКЦИЯХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД АСФАЛЬТО- И ЦЕМЕНТОБЕТОНА Статья посвящена вопросу совместного использования в конструкциях дорожных одежд асфальтобетона и цементобетона – материалов, отличающихся по теплотехническим характеристикам. Основное содержание исследования составляет анализ влияния взаимного расположения слоев материалов и их параметров на эксплуатационные характеристики дорожных одежд. Ключевые слова: асфальтобетон, цементобетон, коэффициент линейного расширения, whitetopping, ремонт капитальный, слои усиления, слои защитные, трещины отраженные, прослойки трещинопрерывающие, мембрана полимербитумная, материалы геосинтетические, одежды дорожные

Введение Асфальтобетон и цементобетон различаются по типу структуры. Для асфальтобетона характерен коагуляционный тип структуры, для цементобетона – кристаллизационный. Связь между зернами материала кристаллизационной структуры жесткая, ярко выражены упругие свойства, материал обладает высокой прочностью. Основными видами дефектов цементобетонных покрытий являются сколы и трещины. В период зимней эксплуатации дорожный цементобетон подвержен коррозии и истирающему воздействию. Зерна материала коагуляционной структуры взаимодействуют между собой через пленки асфальтовяжущего вещества, которое при изменении температуры может проявлять как упругие, так и вязкие свойства. Характерной особенностью асфальтобетонов является демпфирующая способность [1], т. е. способность поглощать возникающие колебания, частично переводя их в тепловую энергию. Еще одной характерной особенностью асфальтобетонов является старение вяжущего под действием ультрафиолетового излучения и иных природных факторов. Старение асфальтобетона – неизбежный естественный процесс, который приводит к изменению группового состава битума и, как следствие, свойств материала. Уменьшается температурный интервал работы, существенно снижается температура хрупкости. Основными видами дефектов асфальтобетонных покрытий являются пластические деформации, трещины, а так же выбоины в весенний период. Такие различия в структуре позволяют выделить основную проблему при сочетании асфальто- и цементобетона в конструкциях дорожных одежд – это существенная разница в теплотехнических характеристиках, особенно в коэффициенте линейного расширения. Долгое время среди дорожников было распространено мнение, согласно которому дорожная конструкция, устроенная из сходных по теплотехническим характеристикам материалов, будет обладать наибольшей долговечностью и надежностью. Например, в типовой серии 3.503-71/88, вып. 0 «Материалы для проектирования» [2] предполагалось, что в конструкции дорожной одежды для дороги высшей технической категории при устройстве цементобетонного покрытия основание будет устроено из материала, укрепленного цементом. Прослойка из черного песка выполняла функцию выравнивающего слоя и предотвращала отток влаги из цементобетонного раствора при его твердении. ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

33 Обобщая отечественный и зарубежный опыт строительства и эксплуатации дорожных одежд, можно выделить следующие оптимальные сочетания асфальто- и цементобетона в конструкциях дорожных одежд: 1) использование асфальтобетона или нежесткой дорожной одежды в качестве основания; 2) устройство защитных слоев при ремонте цементобетонных покрытий. Цель исследования Цель работы – оценка эксплуатационных и других показателей надежной и долговечной работы конструкций дорожных одежд, сочетающих отличные по структуре и свойствам монолитные слои из асфальто- и цементобетона. Основной материал исследования В 1967 году в штате Северная Каролина на межштатной дороге было устроено 8 участков с цементобетонным покрытием, но на различных основаниях [3]. В 2001 г., в связи с реконструкцией дороги, было проведено детальное обследование этих участков. Наибольшая дефектность была характерна для участка с цементогрунтовым основанием. Существенно отличалась и величина уступа в швах в зависимости от вида основания (рисунок 1). Величина уступа в швах напрямую влияет на величину IRI, который, в свою очередь, определяет эффективность перевозочного процесса. Наилучшие эксплуатационные показатели имела конструкция жесткой дорожной одежды с асфальтобетонным основанием, – только 6 % плит имели повреждения.

Рисунок 1 – Величина уступа в швах цементобетонных плит в зависимости от вида основания Неизбежное нарушение гидроизоляции в швах и появление сквозных трещин в теле плиты приводит к тому, что влага попадает в основание. Цементогрунтовое основание не способно эффективно отводить воду. Постоянное динамическое воздействие на водонасыщенное цементогрунтовое основание приводит к его уплотнению. Под плитой появляются пустоты, приводящие к изменению положения плиты. Появляются дополнительные напряжения, которые приводят к образованию трещин и других деформаций и разрушений. Асфальтобетон обладает способностью к гашению колебаний. Эта особенность была учтена при разработке типовой серии Б3.503.9-15.14, вып. 0 «Дорожные одежды при строительстве, реконструкции, капитальном и текущем ремонте автомобильных дорог» ГП «Белгипродор», действующей на территории Республики Беларусь с 2014 года. Для расчетной нагрузки 13 т на ось на дороге высшей технической категории предусмотрено устройство цементобетонISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

34 ного покрытия толщиной 26–28 см, технологической прослойки из черного песка и верхнего слоя основания толщиной 10 см из плотного горячего асфальтобетона типа А или Б I марки на битуме 70/100. Нижний слой основания предлагается устроить из щебеночной смеси оптимального состава. При капитальном ремонте так же возможно использование существующего асфальтобетонного покрытия в качестве основания под слой усиления из цементобетона (whitetopping). Технология whitetopping впервые была применена в 1920-x годах в США. Дальнейшие практики использования этой технологии носили эпизодический характер. В 1990-x, после внесения изменений (уменьшение толщины слоя), технология получила новый импульс к дальнейшему широкому применению. Технология whitetopping предполагает устройство слоя цементобетона различной толщины от 5–7 до более чем 20 см на эксплуатируемом покрытии (рисунок 2). Перед производством работ необходимо выровнять поверхность путем фрезерования и (или) устройства выравнивающего слоя [4]. В качестве выравнивающего слоя возможно применение песчаного дисперсно-армированного асфальтобетона [5]. Между асфальтобетонным покрытием и цементобетонным слоем усиления толщиной до 10 см должна быть обязательно устроена проклеивающая прослойка. При большей толщине – ее устройство необязательно. Расстояние между швами для такого слоя составляет не традиционные 5–7 м, а всего лишь 1,5–1,8 м.

Рисунок 2 – Основные параметры слоев Whitetopping Учитывая использование в качестве основания для слоя whitetopping существующей дорожной одежды с различными дефектами и деформациями в различных ее точках, а так же различную толщину слоя, необходимым условием надежной и долговечной работы является дисперсное армирование цементобетона высокомодульными волокнами [6]. На сегодняшний день участки автомобильных дорог, устроенные по технологии whitetopping, находятся в США, Германии, Бельгии, Бразилии, Уругвае и многих других странах. Для оценки эффективности этой технологии в климатических условиях Республики Беларусь необходимо устройство опытного участка. ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

35 Перекрытие существующего цементобетонного покрытия защитным слоем из асфальтобетона является более трудной задачей. В таком случае сказывается разница в коэффициентах линейного расширения материалов – появляются отраженные трещины. Методика, изложенная в [7], позволяет оценить срок службы по условию образования отраженных трещин на защитном слое асфальтобетона при различных технологиях ремонта. Графики зависимости (в процентах) появившихся отраженных трещин от продолжительности эксплуатации (5 лет), толщины слоя (3,5–12 см), а также вида применяемых мероприятий по ограничению отраженных трещин отображены на рисунках 3–5.

Рисунок 3 – Количество отраженных трещин при устройстве защитного слоя различной толщины без трещинопрерывающей прослойки (%)

Рисунок 4 – Количество отраженных трещин при устройстве защитного слоя различной толщины с прослойкой из геотекстиля или полимербитумной мембраны (%)

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

Рисунок 5 – Количество отраженных трещин при устройстве защитного слоя различной толщины с устройством организованных трещин (%) Устройство организованных трещин является действенной мерой, однако такое проектное решение создает уязвимые места в виде швов, но уже в асфальтобетонном покрытии. Эксплуатационная надежность варианта без прослойки достаточна низка. Вариант с устройством прослойки из геотекстиля или полимербитумной мембраны можно считать наиболее оптимальным. В каждом случае с увеличением толщины слоя процент отраженных трещин снижается. При толщине слоя асфальтобетона 18 см количество отраженных трещин будет практически равно нулю. Срок службы защитных слоев по условию образования отраженных трещин (100 %) при различной толщине представлен на рисунке 6.

Рисунок 6 – Срок службы защитных слоев при различных технологиях предотвращения отраженного трещинообразования Оптимальная толщина слоя асфальтобетона при капитальном ремонте цементобетонных покрытий определяется, исходя из следующих условий: минимизации вероятности появления отраженных трещин и максимального использования прочностных качеств существующего жесткого покрытия. Увеличение толщины слоя асфальтобетона неизбежно приводит к возрастанию напряжений в теле материала от воздействия транспортной нагрузки – асфальтобетон начинает выполнять роль несущего элемента конструкции. Устройство слоя толщиной 10 см позволяет создать оптимальные условия для работы такой дорожной конISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

37 струкции [8]. Целесообразно устраивать двухслойное защитное покрытие (6 + 4 см), нижний слой которого будет выполнять также функции выравнивающего. В нижнем слое для сокращения экономических затрат можно использовать крупнозернистые и мелкозернистые пористые и высокопористые асфальтобетоны, так как их стоимость меньше стоимости плотных асфальтобетонов. Также возможно в нижнем слое использование асфальтобетонов на местных материалах (кварцевый песок), например песчаного асфальтобетона толщиной 5 см. Трещиностойкость песчаного асфальтобетона повышается введением дисперсного волокна. Для оценки эффективности применения местных материалов в каждом конкретном случае необходимо устройство опытного участка. На рисунке 7 приведена конструкция дорожной одежды при ремонте участка автомобильной дороги II технической категории М10 км 374-378 (работы выполнялись в 2016 году). Следует отметить использование модифицированного битума как при устройстве мембраны, так и при приготовлении асфальтобетонной смеси для верхнего слоя. Слой из черного щебня предотвращает разрушение мембраны при движении дорожно-строительных машин.

Рисунок 7 – Конструкция дорожной одежды при капитальном ремонте участка автомобильной дороги М10 км 374-378 Заменить мембрану из модифицированного битума и технологический слой из черного щебня, при должном экономическом обосновании, можно на прослойку из рулонных геосинтетических материалов. В Республике Беларусь накоплен достаточный опыт использования трещинопрерывающих прослоек из геосинтетических материалов при ремонте цементобетонных покрытий [9]. При армировании применяются как стеклосетки, так и сетки из высокомодульного полиэстера. Наилучшие результаты достигаются при использовании геосетки HaTelit С40/17 (предельная прочность – 50 кН/м, растяжение при разрыве – 12 %). Выводы 1. Оптимальным сочетанием в конструкциях дорожных одежд асфальто- и цементобетона является использование асфальтобетона толщиной около 10 см в качестве основания под жесткую цементобетонную плиту при новом строительстве. 2. Капитальный ремонт нежестких дорожных одежд с применением цементобетона при развитой материально-технической базе дорожного хозяйства позволит существенно (на 5–10 лет) увеличить межремонтный срок службы. ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

38 3. При ремонте цементобетонных покрытий применение асфальтобетона в качестве защитного слоя целесообразно только при устройстве трещинопрерывающей прослойки и толщине слоя около 10 см. Список литературы 1. Дорожный асфальтобетон / А. М. Богуславский [и др.] / под ред. Л. Б. Гезенцвея. ‒ М. : Транспорт, 1985. ‒ 350 с. 2. Дорожные одежды автомобильных дорог общего пользования. Вып. 0. Материалы для проектирования [Электронный ресурс]: 3.503-71/88. ‒ Режим доступа : https://dwg.ru/dnl/8312. 3. Радовский, Б. С. Строительство дорог с цементобетонными покрытиями в США : новые тенденции / Б. С. Радовский // Дорожная техника : каталог-справочник. ‒ СПб. : Славутич, 2010. ‒ С. 62–70. 4. Богданович, С. В. Бетон : дороже, но дешевле : [о строительстве второй Минской кольцевой автодороги : беседа со специалистами БелдорНИИ] / С. В. Богданович, В. В. Киселев // Транспортный вестник. ‒Минск, 2014. ‒ № 39. ‒ С. 8–9. 5. Александров, Д. Ю. Совершенствование состава и технологии приготовления песчаных асфальтобетонов / Д. Ю. Александров // Техника и технологии строительства : научно-практический сетевой электронный журнал. ‒ Омск : ФГБОУ ВПО «СибАДИ», 2015. ‒ № 2. ‒ С. 6–10. 6. Александров, Д. Ю. О перспективе применения технологии whitetopping при капитальном ремонте автомобильных дорог Республики Беларусь / Д. Ю. Александров, В. П. Бураков // Архитектура, строительство, транспорт : материалы научно-практической конф. (к 85-летию ФГБОУ ВПО «СибАДИ»). ‒ Омск : ФГБОУ ВПО «СибАДИ», 2015. ‒ С. 8–12. 7. Методические рекомендации по ремонту цементобетонных покрытий автомобильных дорог: ДМД 02191.2.005-2006. ‒ Минск, 2006. ‒ 59 с. 8. Корочкин, А. В. Элементы теории и практика повышения технико-эксплуатационных показателей жесткой дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием: автореф. дис. на соискание учен. степени канд. техн. наук : 05.23.11 / А. В. Корочкин. ‒ М. : МАДИ, 2014. ‒ 49 с. 9. Яромко, В. Н. Реабилитация дорожных покрытий. Опыт применения новых технологий при модернизации автомобильной дороги М1/Е30 Брест ‒ Минск ‒ граница России / В. Н. Яромко. ‒ Минск : РУП «БелдорНИИ», 2002. ‒ 106 с.

Д.Ю. Александров Учреждение образования «Белорусский государственный университет транспорта» Оптимальные сочетания в конструкциях дорожных одежд асфальто- и цементобетона Рассмотрены основные свойства асфальтобетона и цементобетона, а также дефекты, возникающие в процессе эксплуатации слоев из этих материалов. Выделены причины, вызывающие сложность в совместном использовании в конструкциях дорожных одежд асфальто- и цементобетона. Проанализированы типовые конструкции дорожных одежд, использовавшихся долгое время в практике дорожного строительства. Рассмотрены различные варианты сочетания асфальто- и цементобетона в конструкциях дорожных одежд на основе отечественного и зарубежного опыта. Оценены по эксплуатационным параметрам различные виды оснований жесткой дорожной одежды. Приведена краткая характеристика применяемой за рубежом технологии устройства слоев усиления из цементобетона. Определен основной вид деформации защитных слоев из асфальтобетона, устраиваемых по цементобетонному покрытию. Проанализированы различные конструкционные решения, направленные на предотвращение образования отраженных трещин в защитных асфальтобетонных слоях, такие как устройство трещинопрерывающих прослоек из полимербитумного вяжущего и геосинтетических материалов, а также устройство организованных трещин. Представлены графические зависимости интенсивности отраженного трещинообразования защитных асфальтобетонных слоев цементобетонных покрытий, отличающихся по толщине, и технологии предупреждения копирования дефектов. Эффективная толщина защитного слоя из асфальтобетона определена из условий сохранения целостности жесткой цементобетонной плиты и продолжительности надежной эксплуатации слоя. Сравнение различных сочетаний в конструкциях дорожных одежд асфальто- и цементобетона показало, что цементобетонное покрытие на асфальтобетонном основании обладает наилучшими эксплуатационными качествами, срок службы таких дорожных одежд может достигать 50-ти лет. АСФАЛЬТОБЕТОН, ЦЕМЕНТОБЕТОН, КОЭФФИЦИЕНТ ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ, WHITETOPPING, РЕМОНТ КАПИТАЛЬНЫЙ, СЛОИ УСИЛЕНИЯ, СЛОИ ЗАЩИТНЫЕ, ТРЕЩИНЫ ОТРАЖЕННЫЕ, ПРОСЛОЙКИ ТРЕЩИНОПРЕРЫВАЮЩИЕ, МЕМБРАНА ПОЛИМЕРБИТУМНАЯ, МАТЕРИАЛЫ ГЕОСИНТЕТИЧЕСКИЕ, ОДЕЖДЫ ДОРОЖНЫЕ ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

39 D.Yu. Aleksandrov Educational Institution «Belarusian State University of Transport» Optimal Combination in the Pavement Construction of the Asphalt and Cement Concrete Basic properties of the asphalt concrete and cement concrete and also defects in the exploitation process of layers of these materials are considered. Reasons caused difficulty in sharing asphalt-and cement concrete in the pavement construction are singled out. Standard pavement constructions applied long in the highway construction are analyzed. Different variants of the asphalt-and cement concrete combination in the pavement constructions on the basis of domestic and foreign experience are considered. Various types of tough pavement substructures according to their performance are estimated. Brief characteristic of the arrangement technology of the cement concrete reinforcement layers applied abroad is given. The basic type of the asphalt concrete protective layer deformation made on the cement concrete revetment is determined. Various constructive decisions aimed at reflected fracturing prevention in protective asphalt concrete layers such as the arrangement of interlayers from the polymer bituminous binding and geosynthetic materials for fraction break and also the arrangement of organized fractions are analyzed. Graphic relationships of the reflected fracturing intensity of the protective asphalt concrete layers of the cement concrete coating differ in thickness and technology of defect duplication prevention are presented. Effective thickness of the asphalt concrete protective layer is determined out of conditions of the tough cement concrete slab integrity preservation and dependable service time of the layer. Comparison of various combinations in pavement constructions of the asphalt-and cement concrete showed that cement concrete coating on the asphalt concrete bottom has the best performance characteristics, service time of these pavements can reach 50 years. ASPHALT CONCRETE, CEMENT CONCRETE, LINE EXPANSION COEFFICIENT, WHITETOPPING, CAPITAL REPAIR, REINFORCEMENT LAYERS, PROTECTIVE LAYERS, REFLECTED FRACTIONS, INTERLAYERS FOR FRACTION BREAK, POLYMER BITUMINOUS MEMBRANE, GEOSYNTHETIC MATERIALS, ROAD PAVEMENT Сведения об авторе Д.Ю. Александров SPIN–код: 6109-0258 Телефон: 80291051457 Эл. почта: admitr.belsut@mail.ru Статья поступила 16.06.2016 © Д.Ю. Александров, 2016 Рецензент: Т.В. Скрыпник, канд. техн. наук, доц., АДИ ГОУВПО «ДонНТУ»

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ УДК 551.588.7 С.П. Высоцкий, д-р техн. наук Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Горловка РИСКИ ГЛОБАЛЬНОГО ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА На основании анализа потоков энергии от Солнца и влияния парниковых газов на изменение климата Земли показано, что основной причиной потепления являются глобальные процессы, открытые астрономом Миланковичем, а также процессы, связанные с изменением солнечной активности. Прослеживается высокая степень корреляции содержания угольной кислоты в атмосфере в зависимости от температуры. Приведены аналитические зависимости равновесной концентрации угольной кислоты в атмосфере в зависимости от времени, что позволяет прогнозировать изменения ее содержания на ближайшую перспективу. Ключевые слова: климат, парниковый эффект, диоксид углерода, пары воды, закисление воды

Введение В последние годы особенно часто проявляются такие природные явления как тайфуны, торнадо, наводнения, обусловленные повышением температуры околоземной поверхности. Основную причину указанных процессов связывают с эмиссией диоксида углерода и обусловленным этим фактором парниковым эффектом. Для предотвращения роста температуры околоземного пространства в 1997 г. был принят Киотский протокол, а в 2016 г. – решение парижской конвенции. Многие страны уже приняли обязательства об ограничении эмиссии парниковых газов, прежде всего диоксида углерода, несмотря на то, что это вызовет спад их экономики. Влияние отдельных газов на парниковый эффект приведено в таблице 1. Таблица 1 – Влияние отдельных газов на парниковый эффект [1]

Газ

Оксид углерода (IV) (СО2) Метан (СН4) Оксид азота (IV) (NO2) Тропосферный озон (О3) Гексафторид серы (SF6)

Тропосферная концентрация до 1750 г., мг/кг (ppm)

Глобальный Существующая потенциал тропосферная потепления концентрация, на мг/кг (ppm) перспективу, лет

Время жизни в атмосфере, лет

Увеличение радиационной нагрузки, Вт/м2

~ 280

399,5

~ 100–300

1,94

722

1,834

12,4

0,50

270

0,328

265

121

0,20

237

0,337

не оценивался

часы – дни

0,40

8,6

23,500

3200

0,0049

Простые вычисления, основанные на использовании закона Стефана-Больцмана, показывают, что при отсутствии парниковых газов в атмосфере средняя температура поверхности Земли была бы –18 °С. Фактически в настоящее время средняя температура составляет ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

41 +15 °С. Разница в 33° С показывает наличие и полезность парникового эффекта. Однако то, что в небольших дозах является панацеей, при их превышении действует как зло. Целесообразно оценить вклад отдельных факторов во всемирное потепление для выбора правильных ориентиров поведения и исключения непредсказуемых последствий для экономик целых стран. Целью настоящего исследования является оценка глобальных и локальных факторов, которые вызывают изменения эмиссии парниковых газов и изменение температуры околоземного пространства. Основной материал исследования Периодические изменения климата зависят от количества тепла, получаемого от Солнца. Последнее изменяется в зависимости от трех периодических процессов, циклов, открытых астрономом Милутином Миланковичем: прецессии земной оси с периодом 25750 лет, нутации земной оси (колебания угла наклона оси к плоскости орбиты) с периодом около 41 тыс. лет и изменения эксцентриситета земной орбиты с периодом около 93 тыс. лет. Указанные циклы имеют длительность целых геологических эпох. На протяжении промежутков времени, близких к нашему, имели место: с 1420 по 1570 год – минимум Сперрера, с 1645 по 1770 год – минимум Маундера и с 1790 по 1830 год – минимум Дальтона. Кроме гигантских циклов Миланковича климат изменяется за счет 1500-летних циклов, связанных с изменением солнечной активности. Интересно отметить, что несмотря на то, что при повышении и понижении активности Солнца оно выделяет практически одинаковое количество тепла, повышение солнечной активности приводит к потеплению, а понижение – к похолоданию. Объяснение этому дал в 1991 году датский ученый ФрисКристенсен. При спокойном Солнце космические лучи проникают глубоко в атмосферу и ионизируют капельки воды, что способствует образованию облаков и интенсифицирует отражение солнечных лучей. При активном Солнце заряженные потоки его частиц имеют высокую активность, образуется «солнечный ветер», который отклоняет космические лучи. В результате уменьшается облачность и происходит потепление [2]. Обычно климатологи приводят данные по температуре и содержанию диоксида углерода, полученные из кернов льда на станции «Восток» в Антарктиде. Изменение концентрации диоксида углерода составляет 3,42 % на 1 °С. По взаимодополняющим данным 100 % изменения концентрации СО2 обеспечивается при повышении температуры воды на 21, 8 °С или 0,218 %. Последние данные указывают на очень высокую чувствительность системы Н2О – СО2 к изменению температуры. Обработка автором данных, полученных на арктической станции «Восток», показала высокую степень корреляции (R2 = 0,98) между приростом температуры «Δt» и равновесным содержанием диоксида углерода «СО 2» в воздухе. Указанное равновесие описывается следующим уравнением:

CO2

exp 5,104

t 10

0,041

, ppm, мл/м3.

Для теоретических и практических оценок важно, что является причиной, а что следствием – увеличение концентрации СО2 вызывает усиление парникового эффекта и, соответственно, повышение температуры, или повышение температуры обеспечивает дегазацию океана и обуславливает увеличение концентрации СО2 и повышение влажности атмосферы. Большинство эффектов, изменений в природных системах не вызывают пропорциональные изменения климата. Так, например, эффект альбедо ледяного покрова. При увеличении температуры лед и снег начинают таять вблизи полюсов. Происходит замена среды с высоким альбедо (80–90 %) на среду с меньшей отражающей способностью (воду ~ 70 %) ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

42 или землю (~ 35 %). Появляется известный эффект появления пятен асфальта на тротуаре или нанесения на тротуар, покрытый снегом, частичек золы. Уменьшение отражения солнечной радиации приводит к увеличению количества тепла, поглощаемого поверхностью Земли. Более отдаленной и более опасной перспективой является нарушение режима теплового переноса от экватора к полюсам, снижение КПД так называемых тепловых машин погоды. Следующий эффект – действие паров воды. Более нагретый воздух содержит больше паров воды, что увеличивает давление насыщенных ее паров. Это увеличивает количество облаков и их альбедо, однако это создает также дополнительный парниковый эффект за счет задержки инфракрасного излучения от поверхности Земли. При снижении температуры атмосферы с 15 °С до 1 °С равновесное давление паров воды уменьшается на 6 %, а при увеличении температуры на 1 °С указанное давление увеличится на 7 %. Эта неравновесность является основанием того, что климатологи полагают: пары воды являются положительной обратной связью для поддержки температуры (кроме известного эффекта переноса тепла). Если каким-либо образом удалить пары воды из атмосферы, их масса снова восстановится на протяжении нескольких недель [3]. Исследования, выполненные спутниками, и фотографии космонавтов показывают, что около 67 % поверхности планеты постоянно покрыты облаками. Таким образом, высокое альбедо поверхности облаков существенно снижает солнечную радиацию. Ионизация капелек влаги Фрис-Кристенсену позволяет регулировать облачность и, соответственно, количество тепла, приходящего на Землю [4]. Следовательно, эффективным методом регулирования климата является влияние на облачность в околоземном пространстве. Углекислый газ растворяется в морской и океанской воде, в соответствии с законом Генри, в основном вблизи полюсов и удаляется из воды вблизи экватора. Ежегодно примерно 88 млрд тонн углерода освобождается с поверхности океана и 90 млрд тонн поглощается. Общий баланс по углекислому газу оценивается как поглощение 2 млрд тонн СО2 ежегодно. Однако следует учесть временной интервал между поглощением и выделением СО2. В настоящее время в широтах, близких к экватору, выделяется тот СО2, который был поглощен несколько сот лет назад в высоких широтах (на полюсах). Действие отдельных газов в проявлении парникового эффекта не отличается аддитивностью. Вклад отдельных веществ может быть оценен по компьютерной модели изменения абсорбции инфракрасных лучей при предположении, что один из газов удален, а другие при этом остались в неизменном состоянии. Эти данные приведены в таблице 2. Таблица 2 – Вклад отдельных составляющих в парниковый эффект [5] Компоненты возможного удаления

Процент снижения абсорбции инфракрасного излучения, %

Удаленная составляющая

Процент снижения абсорбции инфракрасного излучения, %

Без удаления компонентов Пары воды

Озон

Все, кроме паров воды

СО2 Все, за исключением СО2 Пары воды и СО2

Все, кроме озона Другие парниковые газы Облака Все, за исключением паров воды + облака Все

74 53

2 16 15 100

Изменение влияния отдельных газов можно оценить следующим образом. Если удалить весь СО2 из атмосферы, абсорбция инфракрасного излучения (ИКИ) уменьшится на ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

43 9 %, а если удалить все парниковые газы за исключением СО2, то ИКИ уменьшится на 74 %. Эффект присутствия СО2 может быть оценен от 9 до 26 %. При оценке вклада паров воды получаем два значения – 36 % и 66 %. Таким образом, вклад паров воды в парниковый эффект более ощутимый от 36/9 = 4 до 66/26 = 2,5 раза. А если оценивать и вклад облачности, то это влияние еще более усиливается. Существует мнение, что использование генерации электрической энергии на атомных электростанциях уменьшает эмиссию парниковых газов. Однако, учитывая более низкий КПД атомных энергоблоков и то, что в конечном итоге эмиссия паров воды связана с отбором тепла в конденсаторах турбин и его рассеиванием в виде паров из градирен, атомные энергоблоки являются большими генераторами парниковых газов по сравнению с угольными. Ежегодно на планете сжигается примерно 9 млрд тонн ископаемого топлива. В результате окисления углерода в атмосферу поступает примерно 24,75 млрд тонн углекислого газа (СО2). Кроме этого, в результате горения лесных массивов в атмосферу поступает еще 1,7 млрд тонн СО2. Концентрация углекислого газа в начале 20 века составила 0,029 %, а уже к концу этого века она повысилась до 0,035 % и в настоящее время составляет примерно 0,04 %. На рисунке 2 показана скорость изменения концентрации СО 2 за последние годы, согласно обработанным автором данной работы результатам измерений, выполненных американской обсерваторией Мауна Лоа [6]. Прирост концентрации СО2 – «ΔСО2» в зависимости от времени «Δτ», начиная с 1960 г. описывается зависимостью

ΔСО2

0,325

τ 1,38 ,

а уровень концентрации СО2 СО2

317 0,325 τ – 1960

1,38

Если скорость изменения концентрации СО2 сохраняется, можно ожидать повышения концентрации СО2 в 2050 г. до уровня 479 ppm, а до конца нынешнего века до 615 ppm. В ряде зарубежных источников [7, 8] отмечается, что дегазация океана является основным источником повышения концентрации СО2 в атмосфере. На рисунке 1 зафиксированы данные регистрации изменений концентрации СО2 и температуры за недавнее время (рисунок 1).

Рисунок 1 – Изменение концентрации СО2 и температуры за последние 32 года 1 – изменение содержания СО2 в атмосфере; 2 – изменение температуры морской воды Из приведенных данных видно, что именно увеличение концентрации СО 2 следует за повышением температуры, а не наоборот. ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

44 Изменение равновесной концентрации углекислого газа в зависимости от температуры воды описывается с высокой степенью корреляции (R2 > 0,99) зависимостью СО2

3,5 10–5 ехр 2,49 103 1 Т , %,

показанной на рисунке 2. Повышение температуры приводит также к потенциальному «закислению» океанской воды и снижению ее поглотительной способности по отношению к СО 2. Несмотря на то, что океанская вода представляет собой буферную систему, с течением времени произойдет исчерпание ее емкости поглощения по углекислому газу за счет снижения щелочности и повышения активности водородных ионов. Это приведет к закислению воды и исчезновению некоторых видов гидробионтов. Произойдет перераспределение СО2 между океаном и атмосферой. В настоящее время количество СО2 в океане примерно в 500 раз больше количества в атмосфере. Это соотношение будет постепенно снижаться. Постепенное закисление океанской воды подтверждено биологами из Чикагского университета. На основе анализа раковин мидий, живших 1000–2400 лет назад и собранных в 1960–1970 годы, обнаружено, что 1000 лет назад раковины были на 27 процентов толще. После 70-х годов прошлого века истончение раковин идет все быстрее. Данные подтверждены британскими учеными, которые провели исследование при выращивании мидий в 4-х цистернах с повышающимся уровнем кислотности среды. При увеличении кислотности снижается уровень гидрокарбонатов. При снижении последних внешний слой раковин мидий, состоящий из кальцита, более жесткий и ломкий, а внутренний слой, состоящий из арагонита, становится более мягким.

Рисунок 2 – Изменение равновесной концентрации СО2 в растворе в зависимости от абсолютной температуры Повышение кислотности приводит к уменьшению поглощения углекислого газа и снижению емкости океанской воды по углекислому газу. Соотношение количества углеISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

45 кислого газа между океанской водой и атмосферой, близкое к 500, быстро снижается в сторону увеличения содержания CO2 в атмосфере. Для определения влияния щелочности и рН воды на степень поглощения СО 2 автором обработаны данные французских исследователей [9, 10]. Равновесное содержание CO2 и поступление его в атмосферу зависит от pH воды, являющейся функцией активности водородных ионов и щелочности воды. Представляет интерес количественная оценка влияния указанных факторов. На рисунке 3 приведены данные влияния pH воды на равновесное содержание CO2, полученные нами в результате обработки экспериментальных данных.

Рисунок 3 – Зависимость равновесного содержания углекислого газа при изменении щелочности воды и рН щ = 5,0: СО2 = 1,44 ∙ 1013 ехр (–2,87рН) моль/дм3; (R2 = 0,96); щ = 4,0: СО2 = 1,19 ∙ 1013 ехр (–2,87рН) моль/дм3; (R2 = 0,9673); щ = 3,5: СО2 = 1,016 ∙ 1013 ехр (–2,87рН) моль/дм3; (R2 = 0,9645); щ = 2,5: СО2 = 7,25 ∙ 1012 ехр (–2,87рН) моль/дм3; (R2 = 0,97); щ = 2,0: СО2 = 5,86 ∙ 1012 ехр (–2,87рН) моль/дм3; (R2 = 0,97) Зависимость равновесного содержания СО2 от рН и щелочности воды представлена на рисунке 4.

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

Рисунок 4 – Зависимость предэкспоненциального множителя от щелочности Зависимость равновесного содержания CO2 от pH и щелочности воды описывается уравнением, полученным при обработке данных работы [5].

СО2

2,91 1012 Щ ехр –2,7 рН , СО2

2,91 1012 Щ aн1,25 .

Из приведенных формул следует, что эмиссия CO2 зависит не столько от антропогенной деятельности, сколько от природных факторов: температуры околоземного пространства и температуры, pH и щелочности океанской воды. Выводы 1. Анализ кернов льда в Антарктиде показывает, что климат на Земле изменяется с периодичностью примерно в 100 тыс. лет. При этом вклад антропогенных факторов в изменение климата не превышает 10 %. 2. Основным источником поступления углекислого газа в атмосферу является океан. Циклы повышения концентрации углекислого газа следуют за циклами изменения температуры, что вызывает дегазацию океана. 3. Анализ изменения концентрации углекислого газа за последние 50 лет показывает, что к 2050 г. содержание углекислого газа повысится до 479 ppm, а до конца нынешнего века – до 615 ppm. 4. Повышение температуры приведет к постепенному снижению гидрокарбонатной щелочности воды и исчерпанию запасов углекислого газа в океане. Это приведет к постепенному снижению концентрации углекислого газа в атмосфере, уменьшению околоземной температуры и значительному изменению функционирования биологических систем. Список литературы 1. Farley, John W. The Scientific Case for Modern Anthropogenic Global Warming / John W. Farley // Monthly Review. ‒ 2008. ‒ Vol. 60, № 3. 2. Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group 1 to the Fifth Assessment ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

47 Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Электронный ресурс] / T. F. Stocker [et al.] / IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change). ‒ Cambridge, United Kingdom ; New York, NY, USA : Cambridge University Press. ‒ Режим доступа : http://www.climatechange2013.org/images/report/WGlAR5_TS_FINAL.pdf . 3. Spatial and Temporal Distribution of Clouds Observed by MODIS Onboard the Terra and Aqua Satellites / M. D. King [et al.] // IEEE Transaction on Geoscience and Remote Sensing. ‒ 2013, 28 January.‒ Vol. 51. ‒ P. 3826‒ 3852. 4. Climate and Atmospheric History of the Past 420,000 Years from the Vostok Ice Core, Antarctica / J. R. Petit [et al.] // Nature. ‒ 1999, 3 June. ‒ Vol. 399. ‒ P. 429‒436. ‒ doi: 10.1038/20859. 5. Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group 1 to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change / S. Solomon [et al.] / IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change). ‒ Cambridge, United Kingdom ; New York, NY, USA : Cambridge University Press. ‒ 996 p. 6. Мировой центр данных по парниковым газам, Японское метеорологическое агентство, Токио [Электронный ресурс]. ‒ Режим доступа : http://gaw.kishou.go.jp/wdcgg/ . 7. Bollen, J. An Integrated Assessment of Climate Change Air Pollution, and Energy Security Policy / J. Bollen, S. Hers, B. van der Zwaan // Energy Policy. ‒ 2010. ‒ Vol. 38. ‒ P. 4021‒4030. 8. Barnett, T. P. Potential Impacts of a Warming Climate on Water Availability in Snow-Dominated Regions / T. P. Barnett, J. C. Adam, D. P. Lettemaier // Nature. ‒ 2005. ‒ Vol. 438. ‒ P. 303‒309. 9. Quantifying Uncertainties in Climate System Properties with the Use of Recent Climate Observation / C. E. Forest [et al.] // Science. ‒ 2002. ‒ Vol. 295. ‒ P. 113‒117. 10. Jansen, J. C. Designing Indicators of Long-Term Energy Supply Security / J. C. Jansen, W. G. van Arkel, M. G. Boots // Energy Research Centre of the Netherlands (ECN). ‒ 2004. ‒ p. 35.

С.П. Высоцкий Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Горловка Риски глобального изменения климата На основании анализа потоков энергии от Солнца и влияния парниковых газов на изменение климата показано, что основной причиной потепления являются глобальные процессы, открытые астрономом Миланковичем, а также процессы, связанные с изменением солнечной активности. Прослеживается высокая степень корреляции содержания угольной кислоты в атмосфере в зависимости от температуры. Приведены аналитические зависимости равновесного содержания угольной кислоты в атмосфере в зависимости от времени, что позволяет прогнозировать изменения ее концентрации на ближайшую перспективу. Компьютерные модели влияния отдельных газов на парниковый эффект показывают, что влияние паров воды в 2,5–4 раза превышает влияние угольной кислоты. Таким образом, любые теплогенерирующие установки, использующие воду в качестве теплоносителя, являются генераторами парниковых газов. Атомные энергетические установки, несмотря на то, что они не являются источником эмиссии углекислого газа, влияют в большей степени на парниковый эффект чем традиционные тепловые электростанции. Проанализировано влияние рН и щелочности океанской воды на содержание угольной кислоты в атмосфере. В настоящее время концентрация угольной кислоты в океанской воде примерно в 500 раз превышает ее содержание в атмосфере. Глобальное повышение температуры в околоземном пространстве приведет к постепенному закислению океанской воды, исчерпанию ее емкости по угольной кислоте, изменению глобальных потоков паров воды и угольной кислоты и, как следствие, нарушению работы тепловых машин погоды. Это приведет к непредсказуемым последствиям. Сохранение климата на планете Земля является глобальной задачей не только для климатологов, но и для ученых многих отраслей знаний. По мнению автора одним из перспективных направлений является корректировка тепловых потоков за счет увеличения альбедо Земли путем создания искусственной облачности. КЛИМАТ, ПАРНИКОВЫЙ ЭФФЕКТ, ДИОКСИД УГЛЕРОДА, ПАРЫ ВОДЫ, ЗАКИСЛЕНИЕ ВОДЫ

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

48 S.P. Vysotskiy Automobile and Highway Institute of Donetsk National Technical University, Gorlovka Risks of Global Climate Fluctuation Based on the analysis of the Sun energy flux and greenhouse gases impact on the climate fluctuation it is shown that the main cause of warming is global processes invented by the astronomer Milankovich and processes connected with solar activity change. High degree of the carbonic acid content correlation in the atmosphere depending on temperature is observed. Analytical dependences of the equilibrium carbonic acid content in the atmosphere depending on temperature are given. It allows to predict its content change in the near future. Computer models of certain gases impact on the greenhouse effect show that water vapour impact exceeds carbonic acid impact in 2,5–4 times. Therefore, any heat-generating plants using water as heat carrier are generators of greenhouse gases. Atomic power plants although they are not sources of carbon dioxide emission influence on the greenhouse effect more than ordinary thermal power stations. The impact of рН and ocean water alkalinity on the carbonic acid impact in the atmosphere is analyzed. Now carbonic acid content in ocean water approximately in 500 times exceeds its content in the atmosphere. Global temperature rise in circumterrestrial space will lead to gradual acidulation of ocean water, exhaustion of its capacity on the carbonic acid, change of global water vapour and carbonic acid flow and consequently to the work violation of heating weather machines. It will lead to unforeseeable consequences. Climate protection on the planet Earth is the global task not only for climatologists but also for scientists of various branches. According to the author, one of the perspective directions is heat flux correction at the expense of earth albedo increase by creating artificial cloudiness. CLIMATE, GREEHOUSE EFFECT, CARBON DIOXIDE, WATER VAPOUR, WATER ACIDULATION Сведения об авторе С.П. Высоцкий SPIN-код: SCOPUS ORCID ID: Телефон: Эл. почта:

7497-0100 0000-0002-2988-7245 0506498436 sp.vysotsky@gmail.com Статья поступила 24.10.2016 © С.П. Высоцкий, 2016 Рецензент А.П. Карпинец, канд. хим. наук, доц. АДИ ГОУВПО «ДонНТУ»

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

49 УДК 543.57 Г.В. Базаянц, д-р. техн. наук, В.Д. Доненко Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Горловка ТЕРМОДИНАМИКА ПРОЦЕССА ИСПАРЕНИЯ ОДНОКОМПОНЕНТНЫХ ЖИДКОСТЕЙ По аналогии с термическим разложением сложного химического соединения на более простые вещества испарение однокомпонентной жидкости рассмотрено как самопроизвольный процесс, протекающий в закрытой системе при постоянной температуре до момента наступления равновесия. Предполагается, что изменение энтропии такой системы может быть определено как отношение молярной теплоты парообразования к температуре жидкости. Сравнительной характеристикой летучести жидкости в этом случае можно считать давление ее насыщенного пара при данной температуре. На примере произвольно выбранных десяти жидкостей органической природы показано, что в стандартных условиях наименее летучими являются этиленгликоль и анилин, а наиболее летучим оказался ацетон. Испаряемость воды в тех же условиях лишь незначительно превышает летучесть анилина и оказывается существенно ниже уровня испаряемости остальных жидкостей. Ключевые слова: жидкость однокомпонентная, испарение, насыщенный пар, летучесть

Актуальность проблемы Всесторонний анализ процесса испарения жидкости является основой оптимизации процессов сжигания топлива в двигателях внутреннего сгорания, производства пара в котлоагрегатах тепловых электростанций, охлаждения режущего инструмента при металлообработке и термической закалке деталей машин, выполнения сварочных работ под водой и других процессов с использованием жидкостей в промышленности и на транспорте. Состояние проблемы Согласно [1], под испарением понимают процесс парообразования со свободной поверхности конденсированной фазы. Испарение происходит при любых температурах, в то время как кипение в пузырьковом режиме – только при температуре, при которой давление насыщенного пара достигает величины внешнего давления либо несколько превосходит его. Кипение жидкости в пленочном режиме наблюдается при ее контакте с сильно перегретой поверхностью твердого тела, когда между жидкостью и телом образуется паровая пленка, существенно препятствующая интенсивному парообразованию. В случае контакта перегретой поверхности с мелкими каплями жидкости последние переходят в так называемое сфероидальное состояние, сопровождаемое резким падением скорости их испарения. Особенности кинетики испарения жидкости в таком режиме кипения отражены в наших предыдущих публикациях [2–4]. Цель исследования Целью настоящего исследования является сравнительная оценка испаряемости однокомпонентных жидких систем во всем температурном интервале их существования: от точки плавления Tпл до точки кипения Tкип либо (в случае пленочного кипения) до точки Tпл 7 , характерной для испарения капель жидкости на перегретой поверхности твердого тела [5–6].

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

50 Результаты исследований Процесс испарения жидкости в температурном интервале Tпл Tкип при данном давлении можно рассматривать как самопроизвольно протекающий. В качестве характеристики испаряемости жидкости (ее летучести) при этом используют давление ее насыщенного пара [7]. В соответствии с [8], величину давления насыщенного пара Р в миллиметрах ртутного столба для жидкостей органической природы приближенно оценивают по формулам:

lg P

B T

(1)

lg P

B , t C

(2)

либо

где T и t – температуры жидкости по шкалам Кельвина и Цельсия; А, В, и С – справочные значения констант. Исходные данные для выполняемой оценки сравнительной испаряемости некоторых жидких сред представлены в таблице 1, а расчетные значения давления их насыщенного пара при нескольких температурах в интервале Tпл Tкип приведены в таблице 2 и на рисунке 1.

1 – CCl 4 ; 2 – CHCl3 ; 3 – CH 2Cl 2 ; 4 – CH 3OH ; 5 – C6 H 6 ; 6 – C6 H 7 N ; 7 – CH 3O 2 ; 8 – C3H 6O ; 9 – C5H 5 N ; 10 – C7 H16 ; 11 – H 2O Рисунок 1 – Температурная зависимость давления насыщенного пара жидкостей в интервале Tпл Tкип В качестве информационных источников нами использованы справочные издания [8, 9]. Все кривые зависимости P f T построены по четырем точкам, крайними из которых являются температуры плавления и кипения, а промежуточными – температуры, отстоящие от крайних и друг от друга на расстоянии одной трети интервала Tпл Tкип .

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

51 Таблица 1 – Исходные данные для расчета величины lg P по формулам (1) или (2) в температурном интервале Tпл Tкип Температура, К

Испаряемая жидкость № п/п

Химическая формула

Название

Tпл

Tкип

CCl 4

Тетрахлорметан

250

350

CHCl3

Хлороформ

210

CH 2Cl 2

Дихлорметан

CH 3OH

Значение констант № формулы

8,540

1910,8

–

334

7,336

1498

276

245

313,7

7,071

1134,6

231

Метанол

211

337,5

8,955

2049,2

–

C6 H 6

Бензол

278

353

6,912

1214,6

221,2

C6 H 7 N

Анилин

267

457,4

7,639

1913,8

220

CH 3O

Этиленгликоль

298

470,3

8,863

2694,7

–

C 3 H 6O

Ацетон

199

329,2

6,970

1065,3

226,3

C5H 5 N

Пиридин

231

388

6,883

1281,3

205

C7 H16

Гептан

182

457,4

6,900

1266,9

216,8

Результаты расчета показывают, что численные значения давления насыщенного пара разных жидкостей при одинаковых температурах могут очень сильно отличаться друг от друга. Например, при температуре 320 К величина Р оказалась равной 12,5 кПа для C6 H 7 N, 25 кПа – для C7 H16 , 55 кПа – для CCl 4 , 70 кПа – для CHCl3 и около 140 кПа – для C3H 6O . Понятно, что чем больше давление насыщенного пара жидкости, тем выше при данной температуре ее летучесть. Из приведенных данных видно, что летучесть ацетона C3H 6O при указанной температуре примерно в 11 раз выше летучести анилина C6 H 7 N и в 5,6 раз превышает летучесть воды. Столь значительные отличия испаряемости разных по природе жидкостей при температурах существенно ниже точки кипения являются их характерной особенностью. В то же время показатели летучести тех же самых жидкостей в точках кипения каждой из них, как это видно из таблицы 2 и рисунка 1, в большинстве случаев близки между собой и находятся в пределах от 101 до 108 кПа. Из числа рассмотренных исключение составляют лишь высоковязкие жидкости типа анилина C6 H 7 N или этиленгликоля CH 3O 2 и высокотекучий гептан C7 H16 , обладающий к тому же слишком высокой температурой кипения. Кроме указанной, существует и другая возможность определения величины давления насыщенного пара жидкости. Например, если известна справочная величина молярной теплоты парообразования H исп какой-либо жидкости и численное значение давления ее насыщенного пара Р при какой-либо температуре Т, то величину давления насыщенного пара Px при любой температуре Tx можно определить, используя соотношение [10], связывающее все перечисленные характеристики:

Px P

ΔH исп 1 R T

1 . Tx

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

(3)

52 Таблица 2 – Расчетные значения давления насыщенного пара Р изученных органических жидкостей и справочные значения Р воды (мм рт. ст. – числитель, кПа – знаменатель) № п/п

Жидкость

CCl 4

CHCl3

CH 2Cl 2

CH 3OH

C6 H 6

C6 H 7 N

CH 3O

C 3 H 6O

C5H 5 N

C7 H16

H 2O

Tпл

Т1

7,889 1,052 1,936 0, 258 30,339 4,045 0,175 0,023 35,810 4,774 0,050 0,007 0,661 0,088 0,944 0,126 0,105 0,014 6,7 10 4 9,0 10 5 4,581 0,611

Величина Р при температуре, К Tкип Tпл 2 Tкип Tпл Tпл Т 2 Tпл 3 3 62,806 319,889 8,373 42,648 27,900 183, 4 3,720 24, 451 324,34 111,94 43, 242 14,925 7, 278 104, 2 0,970 13,896 119,95 326,59 15,992 43,541 5,521 106, 41 0,736 14,187 19,099 215,77 2,546 28,768 327,34 33,574 43,642 4, 476 8,551 124,5 1,140 16,9 11,967 638, 26 1,595 85,095 202,38 38,653 26,977 5,152

Tкип 1205,040 160,659 778, 2 103,754 787,05 104,931 770,9 102,8 758,58 101,135 807, 24 107,622 1358,3 181,092 1581, 2 210,816 756,8 100,9 5520,8 736,042 760,00 101,325

Проверка точности этого способа расчета на примере воды показала (таблица 2), что при температуре Т = 339,7 К давление ее насыщенного пара составляет Р = 26977 Па, а величина логарифма Px при температуре кипения Tx = 373 К, рассчитанная по формуле

ln Px

ln P

ΔH исп 1 R T

1 , Tx

(4)

при справочной величине H исп = 40656 Дж/моль составляет 11,476. Это значит, что давление насыщенного пара воды, определенное на основе соотношения (4), равно Px = 96390 Па, что характеризуется абсолютной ошибкой, равной –4935 Па, а относительной – около 5 %. Используя рисунок 1, можно сопоставить летучесть исследованных жидкостей, сравнивая численные значения давления насыщенного пара каждой из них при одной и той же температуре. Например, при стандартной температуре по мере возрастания летучести по этому показателю жидкости располагаются в следующем порядке (в скобках указано давление насыщенного пара в кПа): ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

CH 3O

и C6 H 7 N (0) – H 2O (1,9) – C5H 5 N (7,5) – C6 H 6 и C7 H16 (12,5) – CH 3OH (15,0) – − CCl 4 (20,0) – CHCl3 (30,0) – CH 2Cl 2 (67,5) – C3H 6O (80,0).

По аналогии с процессами химического взаимодействия веществ либо разложения сложных соединений на более простые, изменение энергии Гиббса G жидкости при ее испарении в интервале температур Tпл Tкип можно связать с изменениями энтальпии H и энтропии S системы соотношением

H T

(5)

Применительно к самопроизвольному испарению однокомпонентной жидкой системы соотношение (5) принимает вид: Gисп

H исп T

Sисп ,

(6)

где Gисп – изменение энергии Гиббса жидкости при ее испарении, Дж/моль; H исп – молярная теплота парообразования вещества, Дж/моль (справочная величина); T – температура жидкости в интервале Tпл Tкип , К;

Sисп

S(0г ) S(0ж ) – изменение энтропии системы в результате испарения жидкости,

0 Дж/(моль·К), равное разности справочных значений стандартной энтропии паровой S( г ) и 0 жидкой S( ж ) фаз испаряемого вещества.

Поскольку испарение является эндотермическим процессом [10–18], то H исп 0 . Так как при испарении жидкости энтропия системы возрастает, то Sисп 0 . При любой температуре жидкость будет самопроизвольно испаряться до тех пор, пока величина Gисп будет оставаться отрицательной, что возможно при условии T Sисп ΔH исп , а состояние равновесия наступит, когда G окажется равным 0. Это произойдет при температуре, величину которой можно оценить из соотношения Tp

ΔH исп . S ис п

(7)

Если процесс протекает в закрытой системе, то характеристикой ее равновесного состояния является константа равновесия K p , натуральный логарифм которой определяется формулой

ln K p

Gисп . RT

(8)

В настоящей работе выполнен расчет величин констант равновесия K p некоторых жидкостей

при

четырех

значениях

их

температур:

Tпл ;

Т1

Tпл

Tкип Tпл ; 3

2 Tкип Tпл и Tкип . Справочные значения температур плавления Tпл и кипения Tкип 3 этих жидкостей приведены в таблице 1. Исходные данные и результаты расчета величины энергии Гиббса по формуле (6) приведены в таблице 3, а значения ln K p и K p – в таблице 4. Т2

Tпл

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

54 Таблица 3 – Исходные данные и результаты расчета по формуле (6) величины изменения энергии Гиббса системы при испарении исследованных жидкостей № п/п

Жидкость

H исп ,

Gисп , Дж/моль,

Sисп ,

Дж/моль

Дж/моль·К

CCl 4

30000

CHCl3

при температурах жидкости, К

Tпл

Т1

Т2

Tкип

95,3

6175

2998

–172

–3355

33315

92,7

13848

10016

6185

2363

CH 2Cl 2

27797

91,6

5355

3257

1160

–938

CH 3OH

38414

113,0

14571

9805

5041

276

C6 H 6

33776

96,0

7078

4678

228

–122

C6 H 7 N

40588

109,0

11485

4567

–2351

–9269

CH 3O

50414

144,0

7505

–765

–9036

–17306

C 3 H 6O

32240

94,9

13355

9236

5118

999

C5H 5 N

42678

104,9

18446

13806

7467

1977

C7 H16

40588

97,3

22879

13947

–2845

–3917

H 2O

40656

118,8

8224

4268

312

–3656

Константа равновесия K p характеризует долю давления насыщенного пара Р жидкости при данной температуре от того давления насыщенного пара P1 , которое создается в емкости, заполняемой паром при температуре, когда K p 1 , либо долю микрочастиц испаренной жидкости при данной температуре от количества испаренных микрочастиц в условиях, когда K p 1 . Из таблицы 4 видно, что при низких температурах веществ, близких по величине к их температурам плавления, численные значения K p очень малы. Учитывая это обстоятельство, представляется более удобным в ряде случаев использовать не саму величину K p , а ее натуральный логарифм. Например, при анализе зависимости константы равновесия системы «жидкость – пар» от температуры системы можно использовать график ln K p f T , показанный на рисунке 2. Использование вышеописанных результатов позволяет выполнять количественные расчеты состояния однокомпонентных систем «жидкость – пар». Например, из таблицы 2 видно, что при Т1 = 306,5 К давление насыщенного пара воды составляет P1 = 5152 Па. Тогда, считая пар идеальным газом, можно определить количество вещества H 2O в паровой фазе, что равноценно минимальному количеству воды, необходимой для ее ввода в данную емкость при заданной температуре для обеспечения давления P1 . Для этого можно воспользоваться основным уравнением кинетической теории агрегатного состояния вещества [7]:

P V

1 N m N u 2 Ek 3

2 N Ek , 3

преобразуя его к виду ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

(10)

P V , k T

(11)

где N – количество структурных единиц вещества (в данном случае молекул H 2O ) в паровой фазе; m N – масса этих структурных единиц;

u и E k – численные величины среднеквадратичной скорости и среднеквадратичной энергии; P и V – давление газа (в рассматриваемом случае давление насыщенного водяного пара) и занимаемый им объем пространства, принимаемый равным, например, 1 м3; k 1,38 10 23 – постоянная Больцмана. Таблица 4 – Результаты расчета значений ln K p по формуле (8) (числитель) и константы равновесия K p (знаменатель) процесса испарения жидкостей № п/п

Жидкость

CCl 4

CHCl3

CH 2Cl 2

CH 3OH

C6 H 6

C6 H 7 N

CH 3O

C 3 H 6O

C5H 5 N

C7 H16

H 2O

Значения ln K p и K p при температурах, К

Tпл

Т1

Т2

Tкип

2,970 0,051 7,932 3,6 10 4 2,629 0,072 8,192 2,8 10 4 3,062 0,047 5,174 0,006 3,029 0,048 8,072 3,1 10 4 9,605 6,7 10 5 5,435 0,004 3,623 0,027

1,273 0,280 4,794 0,008 1,462 0,232 4,658 0,009 1,827 0,161 1,662 0,190 0,259 1,296 4,583 0,010 5,862 0,003 1,875 0,153 1,676 0,187

0,065 1,068 2,542 0,079 0,479 0,619 2,052 0,128 0,076 0,927 0,718 2,050 2,633 13,913 2,406 0,090 2,676 0,069 0,936 2,550 0,110 0,895

1,152 3,168 0,851 0,427 0,360 1,433 0,098 0,906 0,042 1,042 2,437 11,443 4,426 83,60 0,365 0,694 0,613 0,542 1,030 2,801 1,179 3,251

Подставив в (11) известные величины, получаем N

1, 22 1024 молекул H 2O . Это зна-

чит, что в некотором сосуде объемом V 1 м3 при температуре Т = 306,5 К в испаренном состоянии содержится 1, 22 1024 молекул H 2O , которые и создают в нем давление Р = 5152 Па. При этом пар может быть в равновесии с некоторым количеством неиспарившейся жидкости. ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

56 Таким образом, для обеспечения давления 5152 Па, в рассматриваемой емкости при температуре 306,5 К, должно быть не менее 1, 22 1024 молекул H 2O , что по количеству вещества составляет N NA

ηп

1, 22 1024 6,02 1023

2,03 моль,

а по массе равно m η п M = 2,03 18, 0 36, 5 г,

где N A 6, 02 1023 – число Авогадро, частиц/моль; М = 18,0 – молярная масса воды, г/моль. Поскольку при Т = 306,5 К величина константы равновесия системы «жидкость – пар» равна K p = 0,187 (см. таблицу 4), то число молей испаренной жидкости в 1 м3 емкости, заполняемой паром, при K p 1 = 1,000 составляет

ηп

Kp 1 Kp

2,03

1,000 10,86 моль, 0,187

а масса этого количества вещества равна m ηп M = 10,86 18, 0 195, 4 г.

Давление насыщенного пара P в условиях, когда K p 1 = 1,000, достигает

Kp 1 Kp

1,000 0,187

5152

27550 Па.

Если при температуре Т1 изменение энергии Гиббса испаряющейся жидкости составляет Gисп (1) , что по (8) дает величину натурального логарифма, равную

ln K p 1

Gисп 1

R T1

(12)

а при температуре той же жидкости Т 2 изменение энергии Гиббса составляет (8) приводит к соотношению

ln K p 2

Gисп 2 R T2

Gисп (2) , что по

(13)

то получаем равенство Gисп 1 T1 ln K p 1

Gисп 2 T2 ln K p 2

(14)

позволяющее по пяти любым известным параметрам состояния испаряющейся однокомпонентной жидкой системы рассчитать неизвестный шестой ее параметр. Применение формулы (14) расширяет возможности расчета термодинамических параметров или функций состояния жидкостей в процессе их испарения со свободной поверхности. Так, например, введя ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

57 новую характеристику в процессе испарения жидкости, называемую степенью изменения энергии Гиббса: Gисп 1

Gисп 2

(15)

можно формулу (14) представить в виде α

T1 ln K p 1 T2 ln K p 2

(16)

Рисунок 2 – Температурная зависимость ln K p для жидкостей, указанных в таблице 4 Если система однокомпонентная, то фазовый переход «жидкость – пар» описывает уравнение Клаузиуса – Клапейрона [15] в виде: dP dT

H исп , Tисп ΔVисп

(17)

где Tисп – температура фазового перехода, при которой испаряется данная жидкость, К;

ΔVисп

V(г ) V(ж) – изменение молярного объема жидкости при ее испарении, л/моль;

dP – производная давления по температуре. dT dP Величина показывает темп роста давления насыщенного пара при повышении dT температуры жидкости в состоянии равновесного фазового перехода «жидкость – пар». dP По формуле (17) в настоящей работе рассчитаны численные величины при четыdT Tкип Tпл рех значениях температур исследуемых жидкостей: Tпл , Т1 Tпл , 3 ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

Т2

Tпл

2 Tкип Tпл и Tкип , а по соотношению 3 Vг =V0

T T0

(18)

определены численные значения молярных объемов пара при каждой фактической температуре жидкости Tпл , Т1 , Т 2 и Tкип . С учетом того, что Vг Vж , в расчете величины ΔV по (17) значением Vж можно пренебречь. Молярную теплоту парообразования каждой жидкости H исп приняли постоянной при всех температурах в интервале Tпл Tкип . Исходные данные для расчета сведены в таблице 5, а результаты расчета показаны в таблице 6 и на рисунке 3.

1 – CCl 4 , 2 – CHCl3 , 3 – CH 2Cl 2 , 4 – CH 3OH , 7 – CH 3O 2 , 11 – H 2O , 12 – C2 H 5OH Рисунок 3 – Температурная зависимость параметра

dP некоторых жидкостей dT

Поскольку значения H исп однокомпонентных жидких систем определены экспериментально и имеются в справочной литературе [8, 9], формулу (7) можно использовать для более точной оценки величины Sисп любой системы при любой температуре Т в интервале Tпл Tкип , преобразовав эту формулу к виду

H исп , Т

Sисп

(19)

и считая, что система находится при этой температуре в состоянии равновесия. При этом при стандартной температуре значение Sисп совпадет с величиной S

S 0г

S 0ж ,

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

(20)

59 определенной по справочным значениям стандартных энтропий данного вещества, а в других случаях она окажется более точной. Это подтверждают результаты расчетов, приведенные в таблицах 7 и 8. Таблица 5 – Результаты расчета по (18) молярных объемов пара Vг при температурах Tпл , Т1 , Т 2 и Tкип изученных жидкостей № п/п

Жидкость

CCl 4

30000

CHCl3

33315

CH 2Cl 2

27797

CH 3OH

38414

C6 H 6

33766

C6 H 7 N

40588

CH 3O

C 3 H 6O

32240

C5H 5 N

42678

C7 H16

39250

H 2O

40656

C2 H 5OH

43500

Численные значения температур, К (числитель), и молярных объемов пара, л/моль (знаменатель), при этих температурах 250,1 288,4 350,0 316,8 20,5 23,7 28,7 26,0 209,5 251,1 292,7 334,3 17,2 20,6 24,0 27,4 176,3 222,1 267,9 313,7 14,5 18,2 22,0 25,7 229,2 283,3 337,5 175,1 18,8 23,2 27,7 14,4 278,5 303,4 328,3 353,1 22,8 24,9 26,9 28,9 266,8 330,3 393,8 457,4 21,9 27,1 32,3 37,5 257,4 328,4 399,4 470,3 21,1 26,9 32,8 38,6 177,6 228,1 278,6 329,2 14,6 18,7 22,8 27,0 231,2 283,6 336,0 388,3 19,0 23,3 27,6 31,8 182,4 245,4 308,4 371,4 15,0 20,1 25,3 30,5 273,2 306,5 339,8 373,2 22,4 25,1 27,9 30,6 158,5 222,8 287,5 351,5 13,0 18,3 23,5 28,8

H исп , Дж/моль

50411

H исп 298 100,7 111,8 93,2 128,9 113,3 136,2 169,2 108,2 143,2 131,7 136,4 146,0

Обозначив изменения энтропий, указанных в таблице 7 систем при их фазовых переходах «жидкость – пар», рассчитанных по формуле (20), как S 20 , и по формуле (19) – как

S 19 , вычислили абсолютные и относительные ошибки расчета при использовании формулы (20). При этом абсолютную ошибку определяли как

S 20

S 19 , Дж/моль·К,

(21)

а относительную – по формуле о

S 20

S 19 S 19

100 % .

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

(22)

60 Результаты расчета ошибок сведены в таблицу 8. Таблица 6 – Численные значения исследуемых жидкостей № п/п

dP , рассчитанные по формуле (15), при испарении dT

Величина

Жидкость

dP при температурах Т, К dT

Tпл

298

0,5 Tпл Tкип

Tкип 7

Tкип

5,357

4,494

4,464

3,905

3,827

7,099

4,991

5,470

4,544

4,449

7,039

4,164

5,065

4,046

3,956

9,794

5,755

6,691

5,189

5,081

5,413

5,058

4,773

4,355

4,269

CCl 4 CHCl3 CH 2Cl2 CH 3OH C6 H 6 C6 H 7 N

6,791

6,080

5,004

4,023

3,962

CH 3O

8,743

7,552

6,188

4,875

4,785

C3H 6O C5H5 N C7 H16

8,104

4,829

5,680

4,458

4,372

8,241

6,394

6,151

4,997

4,907

9,606

5,880

6,260

4,808

4,718

H 2O C2 H5OH

6,648

6,091

5,619

4,959

4,866

12,252

6,517

7,616

5,637

5,525

1 2 3 4 5

9 10 11 12

Таблица 7 – Результаты расчета значений Sисп по формулам (19) и (20) при температуре кипения жидкостей Tкип Расчетные величины Sисп , Дж/моль·К, по формулам

Справочные значения № п/п

Жидкость

H исп ,

S 0г ,

S 0ж ,

Дж/моль·К

Дж/моль

Tкип , К

30000

350,0

309,7

33315

334,3

27797

CCl 4 CHCl3 CH 2Cl2 CH 3OH C6 H 6 C6 H 7 N

CH 3O

(19)

(20)

214,4

85,7

95,3

295,6

202,9

99,7

92,7

313,7

270,2

178,6

88,6

91,6

38414

337,5

239,7

126,7

113,0

33766

353,1

269,2

173,2

95,6

96,0

40588

457,4

301,0

192,0

88,7

109,0

50411

470,3

323,5

179,5

107,2

144,0

32240

329,2

294,9

200,0

97,9

94,9

C3H 6O C5H5 N

42678

388,3

282,8

177,9

109,8

104,9

C7 H16

40588

457,4

425,3

328,0

88,7

97,3

H 2O C2 H5OH

40656

373,0

188,7

70,0

109,0

118,8

43500

351,5

282,0

160,7

123,8

121,3

1 2 3 4 5

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

61 Таблица 8 – Абсолютная по формуле (20)

a и относительная

о ошибки при оценке значений

Величина ошибки

№ п/п

Жидкость

CCl 4

+9,6

11,2

CHCl3

–7,0

7,0

CH 2Cl 2

+3,0

3,4

CH 3OH

0,0

C6 H 6

+0,4

0,4

C6 H 7 N

+20,3

22,8

CH 3O

+36,8

34,3

C 3 H 6O

–3,0

3,1

C5H 5 N

–4,9

4,5

C7 H16

+8,6

9,7

H 2O

+9,8

9,0

C2 H 5OH

–2,5

2,0

0 Sисп

a , Дж/(моль·К)

Δо ,%

Выводы 1. В качестве сравнительного показателя летучести однокомпонентной жидкой системы предложено использовать величину давления ее насыщенного пара при данной температуре. Это свойство разных по природе жидкостей значительно колеблется по величине даже при одинаковых их температурах. Вблизи же точки кипения значения давления насыщенного пара большинства жидкостей примерно одинаковые, за исключением аномально высоковязких, либо, напротив, легкотекучих жидкостей. 2. С повышением температуры любой однокомпонентной жидкой системы темп роста давления ее насыщенного пара заметно понижается, однако это свойство не коррелируется с самой летучестью. 3. Изменение энтропии однокомпонентной жидкой системы при ее испарении более точно определяется отношением молярной теплоты испарения к температуре жидкости. Использование в указанных целях разности справочных величин стандартных энтропий паровой и жидкой фаз приводит к относительной ошибке 2–9 % (в некоторых случаях – до 34 %). Список литературы 1. Физический энциклопедический словарь/под ред. А. М. Прохорова. ‒ М.: Сов. энциклопедия, 1983. ‒ 928 с. 2. Базаянц, Г. В. Кинетические характеристики процесса испарения капель воды в сфероидальном состоянии / Г. В. Базаянц, В. Д. Доненко, О. Б. Калашникова // Вісті Автомобільно-дорожнього інституту: наук.-вироб. зб. / ДВНЗ «ДонНТУ» АДІ. ‒ Горлівка, 2012. ‒ № 2 (15). ‒ С. 290–297. 3. Базаянц, Г. В. Сравнительные показатели испаряемости капель Н2О, С2Н5ОН и ССl4 на перегретой поверхности металла / Г. В. Базаянц, В. Д. Доненко, О. Б. Калашникова // Вісті Автомобільно-дорожнього інституту : наук.-вироб. зб. / ДВНЗ «ДонНТУ» АДІ. ‒ Горлівка, 2013. ‒ № 1 (16). ‒ С. 126–137. 4. Базаянц, Г. В. Методика определения кинетических характеристик процесса испарения капель жидкостей в сфероидальном состоянии / Г. В. Базаянц, В. Д. Доненко, О. Б. Калашникова // Вісті Автомобільно-дорожнього інституту : наук.-вироб. зб. / ДВНЗ «ДонНТУ» АДІ. ‒ Горлівка, 2013. ‒ № 1 (16). ‒ С. 117–125. ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

62 5. Боришанский, В. М. Теплоотдача жидкости, свободно растекающейся по поверхности, нагретой до температуры кипения / В. М. Боришанский // Вопросы теплообмена при изменении агрегатного состояния вещества : сборник. ‒ М. ; Л. : Госэнергоиздат, 1953. ‒ С. 118–155. 6. О пленочном кипении жидкости в сфероидальном состоянии при свободном растекании по поверхности / В. М. Боришанский [и др.] // Теплообмен и гидродинамика в парогенераторах (двухфазный поток) : труды ЦКТИ. ‒ Л., 1965. ‒ Вып. 62. ‒ С. 78–83. 7. Ахметов, Б. В. Задачи и упражнения по физической и коллоидной химии / Б. В. Ахметов. ‒ Л. : Химия, 1988. ‒ 240 с. 8. Справочник химика: в 6 т. / под ред. Б. П. Никольского. ‒ Л. : Госхимиздат, 1962. ‒ Т. 1. ‒ 1071 с. 9. Краткий справочник физико-химических величин / под ред. К. П. Мищенко и А. А. Равделя. ‒ Л. : Химия, 1974. ‒ 200 с. 10. Карапетянц, М. Х. Примеры и задачи по химической термодинамике / М. Х. Карапетянц. ‒ Изд. 4-е, испр. ‒ М. : Химия, 1974. ‒ 302 с. 11. Голиков, Г. А. Руководство по физической химии / Г. А. Голиков. ‒ М. : Высш. шк., 1988. ‒ 383 с. 12. Любушкин, В. И. Сборник задач по физической химии / В. И. Любушкин, А. А. Муконин / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. ‒ Новочеркасск : ЮРГТУ, 2008. ‒ 242 с. 13. Физическая химия, поверхностные явления и дисперсные системы / Ж. И. Беспалова [и др.] / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. ‒ Новочеркасск : ЮРГТУ (НПИ), 2012. ‒ 183 с. 14. Базаянц, Г. В. Физическая химия и методы анализа в природоохранной деятельности / Г. В. Базаянц / Донецкий нац. техн. ун-т. ‒ Донецк : ДонНТУ, 2014. ‒ 150 с. 15. Равич-Щербо, М. И. Физическая и коллоидная химия / М. И. Равич-Щербо, В. В. Новиков. ‒ М. : Высш. шк., 1975. ‒ 255 с. 16. Романцева, Л. М. Сборник задач и упражнений по общей химии / Л. М. Романцева, З. Л. Лещинская, В. А. Суханова. ‒ М. : Высш. шк., 1991. ‒ 288 с. 17. Курс физической химии / под. ред. Я. И. Герасимова. ‒ Т. II. ‒ 2-е изд., испр. ‒ М. : Химия, 1973. – 624 с. 18. Основы физической химии. Теория и задачи / В. В. Еремин [и др.]. ‒ М. : Экзамен, 2005. ‒ 480 с. ‒ (Серия «Классический университетский учебник»).

Г.В. Базаянц, В.Д. Доненко Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Горловка Термодинамика процесса испарения однокомпонентных жидкостей По аналогии с термическим разложением сложного химического соединения на более простые вещества, испарение однокомпонентной жидкости рассмотрено как самопроизвольный процесс, протекающий в закрытой системе при постоянной температуре до момента наступления равновесия. Изменение энтропии такой системы может быть определено как отношение молярной теплоты парообразования к температуре жидкости. Сравнительной характеристикой летучести жидкости можно считать давление еe насыщенного пара при данной температуре. На примере произвольно выбранных десяти жидкостей органической природы и воды показано, что при стандартной температуре, например, наименее летучими являются высоковязкие жидкости − этиленгликоль и анилин, а наиболее летучим оказался ацетон. Испаряемость воды в тех же условиях лишь незначительно превышает летучесть анилина и этиленгликоля, и оказывается существенно ниже остальных жидкостей. Всесторонний анализ процесса испарения жидкости является основой оптимизации процессов сжигания топлива в двигателях внутреннего сгорания, производства пара в котлоагрегатах тепловых электростанций, охлаждения режущего инструмента при металлообработке и термической закалке деталей машин, при выполнении сварочных работ под водой и в других случаях использования жидкостей в промышленности и на транспорте. В качестве сравнительного показателя летучести однокомпонентной жидкой системы можно использовать величину давления ее насыщенного пара при данной температуре. С повышением температуры любой однокомпонентной жидкой системы темп роста давления ее насыщенного пара заметно понижается, однако это свойство не коррелируется с самой летучестью. Изменение энтропии однокомпонентной жидкой системы при ее испарении более точно определяется отношением молярной теплоты испарения к температуре жидкости. ЖИДКОСТЬ ОДНОКОМПОНЕНТНАЯ, ИСПАРЕНИЕ, НАСЫЩЕННЫЙ ПАР, ЛЕТУЧЕСТЬ ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

63 G.V. Bazayants, V.D. Donenko Automobile and Highway Institute of Donetsk National Technical University, Gorlovka Thermodynamics of Single Fluid Evaporation Process By analogy with the thermal decomposition of complex chemical compound into more elementary substances evaporation of the single fluid is considered as spontaneous process progressing in closed system at constant temperature up to the moment of equilibrium coming. Entropy change of this system can be determined as the ratio of molar vaporization heat to the fluid temperature. Saturated vapor pressure at given temperature can be considered as comparison characteristic of fluid volatility. By example of arbitrarily chosen ten organic fluids and water it is shown that at standard temperature high-viscosity fluids - ethylene glycol and aniline are the least volatile and acetone is the most volatile. Water volatility exceeds aniline, ethylene glycol volatility only insignificantly in same conditions and it is substantially lower than other fluids. Comprehensive analysis of the fluid evaporation process is the basis of optimization process of fuel combustion in internal combustion engines, steam generation in boiler units of thermal power plants, cooling of cutting tool at metal processing and thermal hardening of machine elements, at underwater welding and in other cases of fluid using in industry and transport. As the comparative measure of the single fluid volatility we can use pressure value of its saturated vapor at given temperature. As the temperature of any single fluid system increases the pressure growth rate of its saturated vapor notably drops, but this property is not correlated with volatility itself. Entropy change of the single fluid system at its evaporation is determined more exactly by the ratio of molar vaporization heat to the fluid temperature. FLUID, EVAPORATION, SATURATED VAPOR, VOLATILITY Сведения об авторах: Г.В. Базаянц Телефон: 0506246652 Эл. почта: KF-znd@adidonntu.ru В.Д. Доненко Телефон: 0500201812 Эл. почта: mvd-dvd@mail.ru Статья поступила 11.12.2015 © Г.В. Базаянц, В.Д. Доненко, 2016 Рецензент: А.П. Карпинец, канд. хим. наук, доц., АДИ ГОУВПО «ДонНТУ»

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

64 УДК 532.5 А.П. Симоненко, д-р техн. наук, Н.В. Быковская, канд. техн. наук, Н.А. Дмитренко, П.В. Асланов, канд. физ.-мат. наук ГОУВПО «Донецкий национальный университет», г. Донецк ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЭФФЕКТА ТОМСА И ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА ЕГО ВЕЛИЧИНУ Приведенные результаты позволяют эффективно решать задачи практического применения полиэтиленоксида и полиакриламида в качестве гидродинамически активных добавок, а также углубить физическое истолкование механизма их воздействия на интегральные параметры напорных потоков ньютоновских жидкостей со сниженным гидродинамическим сопротивлением турбулентного трения в трубах. Ключевые слова: эффект Томса, активные добавки, водные растворы, синтетические полимеры,сопротивление турбулентого трения

Состояние вопроса Важным резервом совершенствования технологий и повышения эффективности работы оборудования, которые применяются в ходе предупреждения техногенных аварий и ликвидации их последствий, является использование явления снижения гидродинамического сопротивления турбулентного трения (ГСТТ) жидкостей в напорных трубопроводах с добавками водорастворимых высокомолекулярных полимеров с линейной структурой макромолекул (эффект Томса). Анализ основных причин, сдерживающих широкое применение явления снижения ГСТТ в промышленных масштабах, показал, что одной из них является отсутствие у потенциальных потребителей достаточных знаний по закономерностям эффекта Томса и влиянию различных факторов на его величину. Современное развитие гидродинамики характеризуется поиском эффективных способов управления процессами переноса в турбулентных потоках жидкостей. В первую очередь это относится к явлению переноса импульса, т. к. его уменьшение может привести к значительному снижению ГСТТ в напорных трубопроводах, а следовательно, и к повышению эффективности работы различных гидравлических систем и машин, в т. ч. и к уменьшению количества потребляемой ими электроэнергии. Одним из наиболее эффективных способов снижения ГСТТ является способ, в основе которого лежит введение в турбулентные потоки жидкостей гидродинамически активных добавок (ГДАД) – высокомолекулярных полимеров, некоторых мицеллообразующих поверхностно-активных веществ и ассиметричных твердых частиц. Из известных ГДАД наибольшей эффективностью, при малых концентрациях в растворах, обладают водорастворимые высокомолекулярные синтетические и природные полимеры с линейной структурой макромолекул, например, полиэтиленоксид (ПЭО), полиакриламид (ПАА) и др. [1–5]. Многочисленными экспериментальными исследованиями однородных водных растворов ПЭО и ПАА, а также растворов из композиций на их основе показана возможность снижения гидравлических потерь в напорных трубопроводах на 50–80 %. Это открывает перспективы повышения эффективности работы различных гидравлических систем (при содержании этих полимеров в растворе 5∙10-5–5∙10-2 вес. %) по одному из альтернативных показателей: увеличение длины прямолинейных участков трубопроводов в 2,0–5,0 раз, уменьшение внутреннего диаметра труб на 13,0–28,0 %, увеличение расхода жидкостей в 1,41–2,24 раза, уменьшение затрачиваемой насосами мощности на 50,0–80,0 %. Указанные вариации обусловлены изменением параметров, входящих в формулу Дарси-Вейсбаха. ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

65 Цель работы заключается в установлении основных закономерностей явления снижения ГСТТ (эффекта Томса) при течении в напорных трубопроводах водных растворов гидродинамически активных синтетических полимеров (ПЭО, ПАА) и определении влияния на его величину различных факторов: температуры, концентрации различных солей и неэлектролитов, а также водородного показателя среды pH. Основные закономерности Наиболее полные данные о влиянии высокомолекулярных полимеров на сопротивление турбулентного трения получены путем изучения течений их однородных растворов в трубах. К основным из них следует отнести следующие: а) при ламинарном течении в гладких и шероховатых трубах введение полимеров не оказывает влияния на сопротивление трения; полимерные растворы ведут себя подобно ньютоновской жидкости, не вызывая изменений в известных закономерностях сопротивления, при этом практически не меняется величина критического числа Рейнольдса, характеризующего переход течения из ламинарного в турбулентный режим [4]; б) в турбулентном режиме течения снижение гидродинамического сопротивления трения наступает лишь при достижении некоторого порогового числа Рейнольдса (Reпор), при котором касательное напряжение трения на стенке трубы достигает порогового значения; это значение зависит от природы полимера и его концентрации в растворе [4, 5]; в) максимальное снижение сопротивления турбулентного трения наблюдается при достижении некоторой оптимальной концентрации полимера в растворе; дальнейшее ее увеличение приводит к снижению величины эффекта [6, 7]; г) для каждого числа Re в гладких и шероховатых трубах существуют предельные значения местных коэффициентов сопротивления турбулентного трения, с уменьшением которых в полимерных растворах не удается снизить гидродинамическое сопротивление. Этим предельным значениям соответствует «асимптотический» профиль распределения скоростей с протяженной переходной областью. Предельно-допустимое минимальное гидродинамическое сопротивление турбулентного трения в трубах, за счет введения микродобавок высокомолекулярных полимеров, описывается асимптотой Вирка:

1 λ

9,21g Re λ

19,6,

где λ – коэффициент гидродинамического сопротивления трения; g – ускорение свободного падения [4]; д) в шероховатых трубах значительное снижение величины ГСТТ в растворах полимеров наблюдается лишь в ограниченной области чисел Re; при дальнейшем их увеличении эффективность воздействия полимерных добавок уменьшается [8]; е) под действием больших гидродинамических напряжений макромолекулы полимера в потоке склонны к деструкции (разрушению), что первоначально приводит к уменьшению величины эффекта снижения сопротивления, а в дальнейшем и к его полному исчезновению [9, 10]; ж) в турбулентных потоках жидкости макромолекулы гидродинамически активных полимеров, наряду с механической деструкцией, подвергаются окислительной деструкции, которая снижает величину эффекта снижения турбулентного трения; з) зависимость величины эффекта Томса от концентрации полимера носит экстремальный характер; при этом максимальный эффект достигается при некоторой оптимальной его концентрации в растворе Сопт . При С Cопт вязкость полимерного раствора равна или незначительно превышает вязкость растворителя. При С Cопт величина гидродинамического эффекта уменьшается за счет увеличения вязкости раствора [5, 10]; ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

66 и) при заданной величине перепада давления ΔР (т.е. при фиксированном значении τ w ρ , где τ w – касательное напряжение трения на стенке, динамической скорости V ρ – плотность раствора) величина эффекта снижения зависит не только от концентрации полимера, но и от его средней молекулярной массы; к) большей эффективностью снижать ГСТТ обладают полимеры, макромолекулы которых имеют повышенную гибкость в растворах. Так, например, более гибкие макромолекулы ПЭО эффективнее жестких макромолекул ПАА при их равных молекулярных массах [4, 5, 11]. Для понимания физической природы явления снижения ГСТТ и построения рациональных схем расчета турбулентных потоков жидкостей с добавками гидродинамическиактивных ВП необходимо знать особенности их влияния на структуру турбулентности вблизи омываемой стенки, где в основном сосредоточены турбулентная энергия и ее диссипация. Основное влияние добавок полимеров заключается в утолщении пристенной области течения, которая включает вязкий подслой и переходную зону, а также в уменьшении относительных размеров турбулентного ядра. Кроме этого, происходит уменьшение (по сравнению с течением воды) интенсивности пульсационных составляющих скорости. При течении полимерных растворов происходит уменьшение диссипации турбулентной энергии и увеличение колмогоровского масштаба турбулентности. Плотность потока кинетической энергии по сечению трубы при этом уменьшается, что является причиной уменьшения количества переданной энергии от осредненного движения к пульсационному. Влияние различных факторов При практическом использовании эффекта Томса часто приходится сталкиваться с фактами проявления различной гидродинамической активности одними и теми же полимерами в различных физико-химических условиях. Причиной этому, как показали исследования, является изменение молекулярных характеристик полимеров в растворах в зависимости от внешних условий и состава жидкостей, в которых они растворены. Знание этих особенностей позволяет сделать правильный выбор полимеров для достижения максимального гидродинамического эффекта в заданных условиях. Одной из основных характеристик состояния высокомолекулярного полимера в растворе является его характеристическая вязкость. Для предельно разбавленных растворов (в которых и наблюдается снижение ГСТТ) характеристическая вязкость η определяется соотношением [12]: η

limc

η η0 , η0C

где η, η0 – вязкость раствора и растворителя; C – концентрация исследуемого полимера в растворе. На практике характеристическую вязкость определяют экстраполяцией величины η η0 η0C на нулевую концентрацию, используя полученные экспериментальным путем значения η и η0 . Согласно [13] характеристическая вязкость связана с размерами макромолекулярного клубка следующим соотношением:

Ф0

h2 M

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

67 где Ф0 – константа Флори;

h 2 – среднеквадратичное расстояние между концами полимерной цепи; M – молекулярная масса полимера. В соответствии с приведенным уравнением можно сделать вывод, что об изменении размеров макромолекулярных клубков можно судить по характеристической вязкости полимерных растворов, которая, в свою очередь, будет определять величину эффекта снижения ГСТТ. В ходе проведения физико-химических и гидродинамических исследований водных растворов ПЭО шести различных молекулярных масс была установлена зависимость величины эффекта снижения ГСТТ ( / , %) от их характеристической вязкости η . Результаты эксперимента показали, что в диапазоне величин η от 4 дл/г до 10 дл/г величина / возрастает от 0 до 80 %. В [14] приведены результаты исследований по влиянию качества растворителя на конформационное состояние макромолекул ПЭО в растворах и величину эффекта снижения в них ГСТТ. При этом основное внимание было уделено выяснению влияния температуры, а также добавок различных солей и других химических веществ (неэлектролитов) на структуру воды, которая определяет величины характеристической вязкости и ГСТТ приготовленных на ее основе растворов. Влияние температуры В [14] приведены результаты экспериментальных исследований по влиянию температуры на величину эффекта снижения ГСТТ в водных растворах ПЭО. Анализ представленных зависимостей величины коэффициента гидродинамического сопротивления трения λ от числа Рейнольдса для водных растворов ПЭО показал, что с понижением температуры эффективность воздействия добавок возрастает. Такое влияние температуры на величину коэффициента λ можно объяснить следующим образом. Макромолекулярная цепь ПЭО содержит эфирные кислороды, между которыми образуются мостики из трех молекул воды, стабилизирующие конформацию макромолекулярной цепи в растворе. Повышение температуры приводит к разрыву водородных связей, мостики разрушаются и макромолекула сжимается, что приводит к уменьшению размеров полимерного клубка. Проверка описанного механизма действия структуры растворителя на конформацию макромолекулы была проведена в [14] с использованием численного моделирования методом Монте-Карло и было установлено, что водородно-связанные мостики стабилизируют максимально развернутую конформацию макромолекулярной цепи ПЭО в водном растворе. Влияние добавок солей Результаты экспериментальных исследований по влиянию концентрации различных солей на величину эффекта снижения ГСТТ приведены в таблице 1. Из приведенных в таблице данных видно, что на величину эффекта снижения ГСТТ влияние оказывает не только концентрация, но и природа соли. Электролиты оказывают деструктурирующие действия на воду, т. к. их растворение приводит к разрушению сетки водородных связей в воде точно так же, как и повышение температуры. Поэтому растворение солей и увеличение их содержания в растворе приводит к свертыванию макромолекулярных цепей ПЭО в водных растворах. Этим и объясняется уменьшение величины / , %, особенно для сильных электролитов K2SO4 и K2CO3 (см. данные в строке 3 и 4 таблицы) по сравнению со слабым электролитом KJ (строка 1). ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

68 Таблица 1 – Влияние природы солей и их концентрации на величину эффекта снижения ГСТТ ( / , %) в водном растворе ПЭО, с молекулярной массой 106. Содержание ПЭО в растворе – 0,0002 % вес. Температура исследуемых растворов – 20 С [14]. № п/п 1 2 3 4

Наименование соли (структурная формула)

Калий йодистый (KJ) Едкий калий (KOH) Калий сернокислый (K2SO4) Калий углекислый (K2CO3)

59 59 59 59

Концентрация соли в растворе, моль/л 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 Величина эффекта снижения ГСТТ, % 59 59 59 58 58 58 57 54 52 50 57 56 52 48 40 55 51 40 32 0

0,6 57 48 30 –

При решении вопроса практического применения снижающих гидродинамическое сопротивление полимерных добавок в обязательном порядке необходимо учитывать какие электролиты и в каком количестве находятся в стоках, подлежащих аварийной откачке. Из приведенных в таблице 1 данных следует, что чем сильнее электролит разрушает структуру воды, тем сильнее уменьшается характеристическая вязкость растворов ПЭО, а следовательно, в них пропорционально уменьшается и величина эффекта снижения ГСТТ. Влияние соли возрастает с увеличением молекулярной массы ПЭО, т. е. высокомолекулярные полимеры оказываются более чувствительными к действию солей. Следует отметить, что аналогичный вывод следует и из сравнения температурных зависимостей характеристической вязкости водных растворов ПЭО различных молекулярных масс. Это является вполне естественным, т. к. одинаковое изменение конформационного состояния цепи приводит к большим абсолютным изменениям размеров макромолекулярных клубков ПЭО при увеличении длины цепи, т. е. молекулярной массы. Полученные результаты указывают на необходимость учитывать для каждого конкретного случая влияния солей на характеристическую вязкость растворов ПЭО для каждого конкретного случая, а следовательно, и на их гидродинамическое сопротивление. Влияние добавок неэлектролитов [14] Особый интерес представляют результаты исследований по влиянию на гидродинамическую эффективность неэлектролитов, т. к. в зависимости от своей природы они могут оказывать как структурирующее, так и деструктурирующее действие на воду. Экспериментальные исследования проводились с использованием водных растворов ПЭО с молекулярной массой М = 3∙106 при температуре 20 ºС. В качестве добавок неэлектролитов были выбраны два химических соединения – мочевина и ацетон, которые по-разному воздействуют на структуру воды. При этом мочевина оказывает деструктурирующее действие на воду, а ацетон, наоборот, ее структурирует. Полученные экспериментальные данные показали, что с ростом концентрации мочевины в растворе величина эффекта снижения ГСТТ постоянно падает, а при добавлении ацетона к раствору ПЭО – растет. На основании проведенного анализа по влиянию температуры, добавок солей и неэлектролитов можно сделать вывод, что молекулярные аспекты снижения гидродинамического сопротивления заключаются в том, что величина достигаемого гидродинамического эффекта определяется не только молекулярной массой полимера, но и состоянием макромолекулярного клубка, его размерами, которые являются следствием конформации макромолекулярной цепи, зависящей от внешних условий и состава растворителя.

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

69 Влияние водородного показателя среды pH При аварийной откачке сточных вод химических предприятий важно знать, какое влияние на величину эффекта снижения гидродинамического сопротивления / , %, оказывает их водородный показатель (рН). В [15] приведены результаты экспериментальных исследований по влиянию рН на величину / , %, для четырех концентраций водных растворов ПАА. Изменение рН в растворах проводили путем введения небольших количеств соляной кислоты и едкого натрия. Установлено (рисунок 1), что наибольший гидродинамический эффект проявляется в области значений рН = (5–10). При этом величина / , %, для растворов, содержащих 10-4; 2∙10–4; –4 –4 2,5∙10 и 5∙10 ПАА лежит в диапазоне 52,5–63,0 %. Уменьшение величины рН ниже 5 и увеличение больше 10 приводит к резкой потере растворами гидродинамической эффективности [15].

Рисунок 1 – Зависимость величины эффекта ГСТТ / , %, от водородного показателя среды рН в водных растворах ПАА. Концентрация ПАА в растворах равна: 10–4; 2∙10–4; 2,5∙10–4; 5∙10–4 г/см3 (кривые 1, 2, 3, 4) [15] В связи с вышеизложенным, при практическом использовании явления снижения ГСТТ добавками ВП необходимо учитывать каким значением водородного показателя характеризуется жидкая среда, в которой будет растворяться гидродинамически активный полимер. Достичь наиболее высокой гидродинамической эффективности полимера можно выбором оптимальных условий, способствующих наибольшему разворачиванию полимерного клубка. При отсутствии возможности реализовать этот путь следует заняться поиском другого полимера, для которого данные условия будут наиболее благоприятными. Так, например, при высоких температурах гидродинамическая эффективность ПЭО падает, в то же время для полиакриламида она сохраняется на достаточно высоком уровне благодаря другому типу гидратации мономерных звеньев. ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

70 Выводы На основе обзора литературных источников, посвященных явлению снижения ГСТТ жидкостей в напорных трубопроводах добавками высокомолекулярных полимеров с линейной структурой макромолекул, а также полученных авторами результатов экспериментальных исследований, систематизированы основные закономерности эффекта Томса и определено влияние различных факторов на его величину. Полученные результаты позволяют эффективно использовать гидродинамически активные полимеры на практике и углубляют физическое истолкование механизма их воздействия на интегральные параметры напорных потоков ньютоновских жидкостей со сниженным ГСТТ в трубах. Список литературы 1. Liberatore, M. W. Shear-Induced Structure Formation in Solutions of Drag Reducing Polymers / M. W. Liberatore, E. J. Pollauf, A. J. J. McHugh // Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics. ‒ 2003. ‒ Vol. 113, No. 2‒3. ‒ P. 193‒208. 2. Characteristic Scales of Two-Dimensional Turbulence in Polymer Solutions / R. Hidema [et al.] // AIChE Journal. ‒ 2014. ‒ Vol. 60. ‒ P. 1854‒1862. 3. Time-Series and Extended Karhunen-Loeve Analysis of Turbulent Drag Reduction in Polymer Solutions / S. N. Wang [et al.] // AIChE Journal. ‒ 2014. ‒ Vol. 60. ‒ P. 1460‒1475. 4. Пилипенко, В. Н. Влияние добавок на пристенные турбулентные течения / В. Н. Пилипенко // Итоги науки и техники. Механика жидкости и газа. ‒ М : ВИНИТИ, 1980. ‒ Т. 15. ‒ С. 156‒257. 5. О снижении гидродинамического сопротивления добавками полимеров / Л. И. Седов [и др.] // Механика турбулентных потоков: сборник. ‒ М. : Наука, 1980. ‒ С. 7‒28. 6. Повх, И. Л. Снижение гидродинамического сопротивления добавками / И. Л. Повх, А. Б. Ступин // Физическая гидродинамика. ‒ К.; Донецк : Вища школа, 1977. ‒ С. 7‒19. 7. Хойт, Д. У. Влияние добавок на сопротивление трения в жидкости / Д. У. Хойт // Труды американского общества инженеров-механиков. Серия D. Теоретические основы инженерных расчетов. ‒ 1971. ‒ № 2. ‒ С. 1‒31. 8. Иванюта, Ю. Ф. Турбулентные трения растворов полиокса в трубе с большой шероховатостью / Ю. Ф. Иванюта, Л. А. Чекалова // Инженерно-физический журнал. ‒ 1976. ‒ Т. 31, № 2. 9. Неронова, И. А. Деструкция полиэксиэтилена и ее связь со снижением сопротивления трения в турбулентном потоке / И. А. Неронова // Механика турбулентных потоков: сборник. ‒ М. : Наука,1980. ‒ С. 364‒368. 10. Анисимов, И. А. Зависимость деструкции водного раствора полиэтиленоксида от работы сил трения / И. А. Анисимов, Б. П. Миронов // Турбулентные сдвиговые течения неньютоновских жидкостей : сборник. ‒ Новосибирск, 1981. ‒ С. 14‒38. 11. Иванюта, Ю. Ф. Экспериментальное исследование турбулентного течения слабых растворов полимеров в трубах различных диаметров / Ю. Ф. Иванюта, Л. А. Чекалова // Инженерно-физический журнал. ‒ 1971. ‒ Т. 21, № 1. 12. Химический энциклопедический словарь ; гл. ред. И. Л. Кнунянц. ‒ М. : Советская энциклопедия, 1983. ‒ 792 с. 13. Николаев, А. Ф. Водорастворимые полимеры / А. Ф. Николаев, Г. И. Охрименко. ‒ Л. : Химия, 1979. ‒ 145 с. 14. Торяник, А. И. Молекулярные аспекты снижения гидродинамического сопротивления добавками полимеров / А. И. Торяник // Физическая гидродинамика : сборник. ‒ Донецк : ДонГУ, 1990. ‒ С. 26–32. 15. Влияние водородного показателя среды рН на снижение сопротивления слабых растворов полимеров / И. Л. Повх [и др.] // Бионика : республиканский сборник. ‒ К. : Наукова думка, 1975. ‒ № 9. ‒ С. 74‒78.

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

71 А.П. Симоненко, Н.В. Быковская, Н.А. Дмитренко, П.В. Асланов ГОУВПО «Донецкий национальный университет», г. Донецк Основные закономерности эффекта Томса и влияние различных факторов на его величину Важным резервом повышения эффективности работы оборудования, которое применяется в процессах предупреждения техногенных аварий и ликвидации их последствий, является использование явления снижения гидродинамического сопротивления турбулентного трения (ГСТТ) жидкостей в напорных трубопроводах добавками высокомолекулярных полимеров с линейной структурой макромолекул (эффект Томса). Анализ причин, сдерживающих широкое применение явления снижения ГСТТ в промышленных масштабах показал, что одной из них является отсутствие у потенциальных потребителей достаточных знаний по закономерностям эффекта Томса и влиянию различных факторов на его величину. В настоящей статье на основе обзора литературных источников, посвященных проблеме снижения ГСТТ полимерными добавками (полиэтиленоксидом и полиакриламидом) в воде, а также полученных авторами результатов экспериментальных исследований, систематизированы закономерности снижения гидравлических потерь жидкостей в напорных трубопроводах, а также определено влияние на величину эффекта Томса температуры, водородного показателя среды pH, добавок солей и неэлектролитов различной природы. ЭФФЕКТ ТОМСА, АКТИВНЫЕ ДОБАВКИ, ВОДНЫЕ РАСТВОРЫ, СИНТЕТИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕРЫ, СОПРОТИВЛЕНИЕ ТУРБУЛЕНТОГО ТРЕНИЯ

A.P. Simonenko, N.V. Bykovskaya, N.A. Dmitrenko, P.V. Aslanov Statutes of the State Educational Institution of Higher Professional Education «Donetsk National Technical University», Donetsk Main Regularities of Toms’s Effect and Influence of Various Factors on its Size Important reserve of increase of overall performance of the equipment which is applied in processes of the prevention of technogenic accidents and elimination of their consequences is use of the phenomenon of decrease in the hydrodynamic resistance of turbulent friction (HRTF) of liquids in pressure head pipelines additives of the highmolecular polymers with linear structure of macromolecules (Toms's effect). The analysis of the reasons constraining broad application of the phenomenon of decrease in HRTF in industrial scale showed that one of them is absence at potential consumers of sufficient knowledge of regularities of Toms’s effect and to influence of various factors on its size. In the present article on the basis of the review of the references devoted to a problem of decrease in HRTF by polymeric additives (polyethylene oxide and polyacrylamide) in water, and also the results of pilot studies received by authors systematized regularities of decrease in hydraulic losses of liquids in pressure head pipelines, and also influence on the size of effect of Toms of temperature, a hydrogen indicator of the pH environment, additives of salts and nonelectrolytes of various nature is defined. TOMS'S EFFECT, ACTIVE ADMIXTURES, WATER SOLUTIONS, SYNTHETIC POLYMERS, TURBULENT FRICTION RESISTANCE Сведения об авторах: А.П. Симоненко SPIN-код: 9231-8452 Телефон: +380 (50) 667-34-61 Эл. почта: sap2012@rambler.ru Н.А. Дмитренко SPIN-код: 7670-5770 Телефон: +380 (93) 796-79-69 +380 (71) 796-79-69 Эл. почта: zan.nikita@gmail.com

П.В. Асланов Телефон: Эл. почта:

+380 (50) 954-62-57 aslanov.fnpme@gmail.com

Н.В. Быковская SPIN-код: 9657-4554 Телефон: +38(099)-765-2002 Эл. почта: nataliya_bykovskaya@mail.ru

Статья поступила 20.02.2016 © А.П. Симоненко, Н.В. Быковская, Н.А. Дмитренко, П.В. Асланов, 2016 Рецензент: С.П. Высоцкий, д-р техн. наук, проф., АДИ ГОУВПО «ДонНТУ»

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ УДК 351.863 (470+571) В.В. Капыльцова, Д.В. Плотникова ГОУВПО «ДонНУ», г. Донецк СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ И ПУТИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Рассмотрена, проанализирована и определена категориальная сущность экономической безопасности; представлена система показателей развития, принятая в РФ для оценки уровня развития ее отдельных регионов; проведен сравнительный анализ уровня развития регионов РФ; выявлены и определены основные проблемы высокоразвитых, среднеразвитых и слаборазвитых регионов РФ; определены пути и комплекс мероприятий с целью обеспечения экономической безопасности РФ. Ключевые слова: экономическое развитие, национальная безопасность, экономическая безопасность, экономическая система, устойчивое развитие, показатели развития социальной сферы, показатели развития экономики, показатели развития социальной инфраструктуры и показатели развития транспортной инфраструктуры

Постановка проблемы Обеспечение национальной, прежде всего экономической, безопасности является одним из важнейших условий стабильного и эффективного развития современного общества. На сегодняшний день, в силу введения различных экономических санкций и сложной политической ситуации на международной арене, в Российской Федерации (РФ) необходимо разработать комплекс мероприятий с целью усиления процессов обеспечения экономической безопасности как отдельных регионов, так и страны в целом. В связи с этим целью данной статьи является анализ проблем региональной экономической безопасности в РФ и формирование комплекса стратегических мероприятий по обеспечению ее национальной экономической безопасности. Анализ достижений и публикаций Исследованию проблем национальной и региональной экономической безопасности посвящены научные труды таких ученых-экономистов, как: А.Л. Еделева, Н.Д. Кремлева, М.Ф. Сергеева, В.Г. Федорова, А.Б. Чимитовой и других. Однако, на сегодняшний день проблема обеспечения экономической безопасности в обществе остается до конца нерешенной и требует проведения дальнейших исследований. Основные результаты исследования Реформы конца 80-х – начала 90-х гг. ХХ ст., последующие кризисы и снижение уровня политико-экономического авторитета страны на мировой арене поставили под угрозу не только экономическую безопасность, но и национальную безопасность России в целом. В современной экономической литературе категориальная сущность экономической безопасности трактуется неоднозначно и имеет большое количество альтернативных дефиниций. Так, В.Л. Тамбовцев под экономической безопасностью системы понимает совокупность свойств состояния ее производственной подсистемы, обеспечивающую возможность достижения целей всей системы [1]. Савин В.А. считает, что экономическая безопасность представляет систему защиты жизненных интересов России. При этом в качестве объектов ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

73 защиты определены как народное хозяйство страны в целом, так и отдельные ее регионы, отдельные сферы и отрасли национального производства, а также юридические и физические лица как субъекты хозяйственной деятельности [2]. В научных трудах Л.И. Абалкина экономическая безопасность рассматривается как состояние экономической системы, которое позволяет ей развиваться динамично и эффективно, решать социальные задачи, и при котором государство имеет возможность вырабатывать и проводить в жизнь независимую экономическую политику [3]. На наш взгляд, учитывая вышесказанное, экономическая безопасность представляет собой состояние национальной экономической системы, которое определяет ее способность к динамичному и эффективному устойчивому развитию, удовлетворению общественных потребностей, обеспечению конкурентоспособности национального хозяйства на мировом уровне, в том числе на внешних рынках. Вне всякого сомнения, национальная экономическая безопасность «складывается» из экономической безопасности отдельных регионов. Так, в РФ ежемесячно рассчитывается рейтинг развития отдельных регионов страны на основе принятой системы показателей развития, в частности: показателей развития социальной сферы: ожидаемой продолжительности жизни при рождении (ОПЖ), младенческой смертности (МС), заболеваемости (З), преступности (П), миграции (М); показателей развития экономики: валового регионального продукта на душу населения (ВРП/Д), объема инвестиций в основной капитал на душу населения (ИОК/Д), роста энергопотребления (РЭ), задолженности по заработной плате (ЗЗП), доходов на душу населения (Д/Д), оборота розничной торговли и объема предоставленных услуг на душу населения (РТУ/Д); показателей развития социальной и транспортной инфраструктуры: темпа роста строительства (ТРС), доходов от предоставления услуг связи (ДУС), густоты автомобильных дорог (АД), обеспеченности населения объектами социальной и экономической инфраструктуры (ОСЭИ). В таблице 1 представлен рейтинг развития отдельных регионов РФ в 2015 г. [4]. Таблица 1 – Рейтинг развития отдельных регионов РФ в 2015 г. Показатели развития социальной сферы (место)

по ДУС

по АД

по ОСЭИ

сумма мест по отдельным показателям

по ТРС

13 по РТУ/Д

12 по Д/Д

11 по ЗЗП

10 по РЭ

9 по ИОК/Д

8 по ВРП/Д

7 по М

6 по П

5 по З

4 по МС

Место

по ОПЖ

Показатели развития инфраструктуры (место) 14 15 16 17

Регион

место

Показатели развития экономики (место)

г. Москва г. СанктПетербург Республика Татарстан Тверская область Пермский край Республика Карелия Курганская область

193

212

268

628

644

646

847

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

74 Продолжение таблицы 1 1 78 79

2 Республика Алтай Республика Тыва

851

951

Как показывает анализ данных таблицы 1, к наиболее развитым регионам России следует отнести г. Москву, г. Санкт-Петербург и Республику Татарстан. В данных административных единицах имеют место наиболее высокие показатели объема инвестиций в основной капитал, доходов на душу населения и темпов роста строительства. Кроме того, ВРП на душу населения на этих территориях является наивысшим в стране. По обороту розничной торговли и объему предоставленных услуг на душу населения г. Москва занимает 1 место в стране. При этом, в январе – сентябре 2015 г. в структуре оборота розничной торговли в столице РФ удельный вес продовольственных товаров составил 51,1 %, непродовольственных товаров – 48,9 %. В целом, оборот составил 3,25 трлн руб. или 88,6 % по сравнению с аналогичным периодом 2014 г., то есть имеет место снижение на 11,6 % [5]. Высокий уровень экономического развития г. Москвы и г. Санкт-Петербурга также обусловлен наибольшей густотой дорог и значительными доходами от предоставления услуг связи. Однако, по обеспеченности населения объектами социальной инфраструктуры г. Москва и г. Санкт-Петербург значительно отстают от наименее развитых регионов (66 и 65 место), в частности от Республики Тыва и Курганской области, которые занимают 19 и 21 места. При этом Республика Татарстан по данному показателю занимает 3 место в общероссийском рейтинге. Однако, следует отметить, что в данных, наиболее развитых, регионах России существует определенный ряд проблем, которые оказывают негативное влияние на экономическую безопасность всей страны в целом. Например, в социальной сфере недостаточно внимания уделяется здравоохранению, поскольку по уровню заболеваемости г. Москва занимает 25 место в общероссийском рейтинге. Еще одной социально значимой проблемой является наличие задолженности по заработной плате. Так, по состоянию на 21 апреля 2016 г. на территории г. Санкт-Петербурга задолженность по заработной плате имели 24 организации на общую сумму 857 551 тыс. руб. перед 9 тыс. 944 чел. [6]. В связи с этим государство разрабатывает и реализует комплекс мероприятий по решению данной проблемы, что позволило снизить уровень долгов по заработной плате в г. Санкт-Петербурге на 300 млн руб. и выйти городу на 11 место в рейтинге по данному показателю. Иными словами, анализ показателей развития отдельных регионов РФ показывает, что даже развитые территории имеют не только высокий уровень экономического развития, но и определенные социальные проблемы, решению которых государство должно уделять особое внимание, так как они являются важными составляющими элементами экономической безопасности не только данных регионов, но и страны в целом. Согласно данным представленного нами рейтинга «средние» позиции занимают Тверская область, Пермский край и республика Карелия. При этом в данных административных единицах РФ факторов, обеспечивающих экономическую безопасность страны, меньше, нежели предпосылок различного рода угроз, по сравнению с высокоразвитыми регионами. Так, к числу «позитивных» показателей их развития можно отнести обеспеченность населения объектами социальной и экономической инфраструктурой, а также величину доходов от предоставления услуг связи. Однако, в данных регионах также существует ряд социально-экономических проблем. Так, по показателям развития инфраструктуры значительно отстают темпы роста строительства, что тесно взаимосвязано с объемами инвестиций в основной капитал на душу населения. Данный показатель также значительно ниже, чем у первой тройки лидеров рейтинга: 36 место у Пермского края, а у г. Москвы – 7. ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

75 Недостаточное внимание уделяется сфере здравоохранения: уровень младенческой смертности в Тверской области является одним из наивысших в РФ, а в Республике Карелия уровень заболеваемости выше, чем в слаборазвитых регионах страны. Следует также отметить, что общая заболеваемость населения Республики Карелия превышает аналогичные показатели, как по Северо-Западному федеральному округу, так и по РФ в целом. На рисунке 1 представлена динамика общей заболеваемости населения РФ, в том числе Республики Карелия, за период 2011–2015 гг. [7]. на 100 тыс. чел. населения

чел.

220119,1

200000,0

179868,9

221065,1

225207,9

228627,6

182357,2

181524,8

184852,7

160292,4

161061,8

160415,1

226165,3

РФ СЗФО РК

160670,3

100000,0

2011 год

2012 год

2013 год

2014 год

2015 год

Рисунок 1 – Динамика общей заболеваемости населения РФ за период 2011–2015 гг.

численность жителей, чел.

Уровень общей заболеваемости населения в Республике Карелия связан с увеличением доли старших возрастных групп и природно-климатическими условиями. При проведении диспансеризации различных категорий населения, в том числе проводимой с 2013 года диспансеризации взрослого населения, учет указанных факторов формирует высокий уровень показателя общей заболеваемости. С показателем уровня заболеваемости тесно взаимосвязан показатель численности населения, который также имеет тенденцию к сокращению в отдельных регионах. На рисунке 2 представлена динамика численности населения в Тверской области, Пермском крае и Республике Карелия [8]. 3000000

2635276

2633550

2631073

2634461

2636154

2637032

1353392

1350086

1342200

1334061

1325249

1315071

646300

642600

639700

636900

634400

632500

2010

2011

2012

2013

2014

2015

2500000 2000000 1500000 1000000 500000 0

год Тверская область

Пермский край

Республика Карелия

Рисунок 2 – Динамика численности населения в Тверской области, Пермском крае и Республике Карелия в 2010–2015 гг. Анализ численности жителей в среднеразвитых регионах России свидетельствует о снижении численности населения в Тверской области в 2015 г. по сравнению с 2010 г. на 2,8 %. В Республике Карелия за 2010–2015 гг. численность населения сократилась на 16,4 тыс. чел. или на 2,5 %, в 2014 г. – на 2,6 тыс. чел. или на 0,4 %. В 2015 г. число умерших превысило число родившихся в 1,2 раза. При этом коэффициент естественной убыли населения составил 3,1 промилле. В Пермском крае наблюдается незначительное увеличение численности жителей в 2015 г. по сравнению с 2010 г. – на 0,06 %. На численность населения ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

76 также оказывает значительное влияние показатель младенческой смертности: в Тверской области данный коэффициент является одним из наивысших в РФ и составляет 9,9. Как показывают результаты проведенного нами исследования, одной из главных проблем среднеразвитых регионов РФ является высокий уровень преступности, а также низкий уровень ожидаемой продолжительности жизни населения. Следовательно, можно констатировать наличие в данных регионах большего числа социальных и экономических проблем, нежели в высокоразвитых регионах. Согласно данным рейтинга развития регионов РФ в тройку слаборазвитых регионов входят Курганская область, Республики Алтай и Тыва, занимая, соответственно, 77, 78 и 79 места. В данных регионах наблюдаются самые низкие значения показателей развития. В частности, в социальной сфере – высокий уровень преступности, младенческой смертности, высокий уровень заболеваемости, и, как следствие, сокращение продолжительности жизни населения. В таблице 2 представлена продолжительность жизни в наименее развитых регионах РФ в сравнении с высокоразвитыми [8]. Таблица 2 – Средняя продолжительность жизни в высокоразвитых и слаборазвитых регионах РФ Административная единица г. Москва г. Санкт-Петербург Республика Татарстан Курганская область Республика Алтай Республика Тыва

Оба пола

Мужчины

Высокоразвитые регионы 76,70 72,77 74,57 69,83 72,17 66,39 Слаборазвитые регионы 68,75 62,54 70,01 64,33 61,79 56,63

Женщины 80,38 78,68 77,83 75,20 75,72 67,22

Проанализировав данные таблице 2, можно сделать вывод, что в среднем продолжительность жизни в высокоразвитых регионах РФ больше, чем в слаборазвитых, на 7,6 лет. В экономической сфере слаборазвитых регионов также существует ряд проблем: высокий уровень миграции населения, низкий показатель ВРП на душу населения. На рисунке 3 представлен уровень ВРП на душу населения в Курганской области, Республике Алтай и Республике Тыва в 2014 г. по сравнению с высокоразвитыми регионами [8]. Анализ представленных выше данных свидетельствует о том, что уровень ВРП на душу населения в высокоразвитых регионах РФ в среднем превышает аналогичный показатель в слаборазвитых регионах на 73,6 %. Помимо этого, существует ряд проблем развития инфраструктуры. Так, по темпам строительства Республика Тыва занимает 75 место, по уровню доходов от услуг связи: Курганская область – 63, Республика Алтай – 66, Республика Тыва – 77 место. Однако, несмотря на наличие данных проблем, у слаборазвитых регионов также наблюдается положительные изменения в различных показателях экономического развития. Например, по уровню обеспеченности населения объектами социальной и экономической инфраструктуры слаборазвитые регионы опережают высокоразвитые. По уровню заболеваемости Республика Тыва занимает 19 место, а Республика Татарстан – 59. Кроме того, по показателям темпа роста строительства Республика Алтай занимает 22 место, а Татарстан – 21.

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

77 1200

1053,9

тыс. руб.

1000 800

513,8

600

434,5

400

193,4

184

149,3

Курганская область

Республика Алтай

Республика Тыва

200 0

Москва

Санкт-Петербург

Республика Татарстан

Рисунок 3 – Уровень ВРП на душу населения в слаборазвитых и высокоразвитых регионах РФ в 2014 г. Анализ показателей развития социальной и экономической сфер жизнедеятельности общества, а также инфраструктуры различных регионов России позволяет прийти к выводу о наличии как общих проблем для всех регионов, так и локальных проблем, свойственных отдельным регионам страны. При этом следует заметить, что решение проблем высокоразвитых регионов не требует принятия специальных мер и может быть осуществлено в рамках реализации общегосударственных программ. Однако, для решения проблем среднеразвитых и слаборазвитых регионов необходимо принятие комплекса мер не только на государственном уровне, но и на региональном и муниципальном уровнях. Так, на рисунке 4 представлен комплекс общегосударственных и региональных программ, который целесообразно разработать для обеспечения экономической безопасности регионов РФ. Иначе говоря, целесообразно обеспечить разработку и эффективную реализацию программ обеспечения экономической безопасности регионов РФ на общегосударственном, региональном и муниципальном уровнях. К основным общегосударственным программам целесообразно отнести следующие. Во-первых, программы, направленные на совершенствование системы здравоохранения, предусматривающие разработку и реализацию комплекса мероприятий, ориентированных на: переход на современную систему организации медицинской помощи; разработку государственных гарантий оказания гражданам бесплатной медицинской помощи; улучшение лекарственного обеспечения граждан в амбулаторных условиях в рамках системы обязательного медицинского страхования [9]; повышение квалификации медицинских работников и создание системы их мотивации к качественному труду; развитие медицинской науки и инноваций в здравоохранении; информатизацию системы здравоохранения. Во-вторых, программы, направленные на борьбу с преступностью, носящие, в основном, профилактический характер, предусматривающие разработку и реализацию комплекса мероприятий, ориентированных на: целенаправленное развитие организационных структур, специализированных на предупредительной деятельности; создание единого информационно-аналитического, программного, координационного, ресурсного, организационно-управленческого и правового обеспечения предупредительной деятельности [10]; ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

Рисунок 4 – Комплекс общегосударственных и региональных программ для обеспечения экономической безопасности регионов РФ выявление, устранение, нейтрализацию причин преступности, отдельных ее видов, а также способствующих ей условий. Кроме того, на государственном уровне необходима разработка правовых мер профилактики преступности, которые, на наш взгляд, должны включать: совершенствование уголовного, административного, трудового и других отраслей права; наличие и применение правовых запретов и ограничений; воспитание правосознания, которое должно достигнуть уровня соблюдения правовых норм по личному убеждению; воспитание профилактической активности личности. В-третьих, программы, ориентированные на рост числа объектов социальной и экономической инфраструктуры и предусматривающие: строительство объектов жилищного и коммунального хозяйства; ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

79 поддержку объектов социально-культурной инфраструктуры за счет формирования культурно-образовательной среды [11]; оценку качества предоставляемых населению услуг и их совершенствование. Безусловно, реализация данных программ будет способствовать решению общегосударственных проблем обеспечения экономической безопасности РФ и ее отдельных, прежде всего среднеразвитых и слаборазвитых, регионов. При этом для среднеразвитых и слаборазвитых регионов России необходимо разработать комплекс мероприятий, направленных на решение следующих основных задач. Во-первых, повышение инвестиционной привлекательности регионов на основе: проведения диагностики социально-экономического развития территории; выявления приоритетных направлений повышения инвестиционной привлекательности территории; оценки рисков – экономических, социальных, криминальных, экологических, финансовых и законодательных; разработки мероприятий по минимизации влияния различных видов рисков; улучшения инвестиционного климата путем совершенствования нормативноправовой базы, налогового режима, снижения уровня административных барьеров и т. д. [12]. Во-вторых, увеличение темпов роста строительства инфраструктуры в регионах на основе: выявления рыночных источников инвестирования инфраструктуры; совершенствования политики в сфере инфраструктурных инвестиций; формирования единого банка данных об инфраструктуре, инфраструктурных инвестиционных проектах, участниках рынка инфраструктурных инвестиций, экспертах и экспертных компетенциях. В-третьих, разработка программ по поддержке семьи на основе: совершенствования нормативно-правовой базы по выплате государственных пособий семьям с детьми, предоставлению дополнительных мер государственной поддержки семьям, имеющим детей; предоставления регионального материнского (семейного) капитала, финансируемого за счет средств бюджетов субъектов РФ; обеспечения условий для реализации семьей ее экономической, воспроизводственной, воспитательной и культурно-психологической функций, а также повышения уровня и качества жизни семей. Кроме того, необходимо разработать комплекс локальных программ, функционирующих конкретно в среднеразвитых и в слаборазвитых регионах. К числу таких программ среднеразвитых регионов следует отнести программы по созданию благоприятных условий труда, которые должны включать: экономическое (материальное) стимулирование, а также моральное поощрение наемных работников; внедрение специальных программ медицинских осмотров наемных работников, занятых на работах с вредными и (или) опасными производственными факторами, направленные на раннее выявление и профилактику общих профессиональных заболеваний; совершенствование организации рабочих мест – обеспечение высококачественного и эффективного выполнения работы в установленные сроки на основе полного использования оборудования и рабочего времени, применения рациональных приемов и методов труда, создания комфортных условий труда, обеспечивающих длительное сохранение работоспособности наемного работника; рационализацию приемов и методов труда на основе анализа всей выполняемой работы и (или) отдельных трудовых операций. ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

80 Для слаборазвитых регионов необходимо разработать также локальные программы, которые должны быть направлены на: а) повышение качества жизни населения путем: увеличения реальной цены рабочей силы, активизации мотивов и стимулов к труду и предпринимательской деятельности; обеспечения всем нуждающимся прожиточного минимума за счет активной государственной политики перераспределения доходов; перехода от частичной стабилизации уровня жизни населения к стабилизации в целом (у наиболее массовых социальных групп; по большинству компонентов уровня жизни; в преобладающей части регионов). б) организацию новых производств с учетом региональной специализации путем проведения научно-исследовательских мероприятий по выявлению перспективных отраслей развития того или иного региона. Выводы Российская Федерация переживает сложный исторический период становления новых социально-экономических отношений в современном мировом сообществе. При этом важнейшей стратегической задачей в государственном управлении, в том числе национальной экономической системой, является обеспечение экономической безопасности, то есть способности национальной экономической системы к динамичному и эффективному устойчивому развитию, удовлетворению общественных потребностей, обеспечению конкурентоспособности национального хозяйства на мировом уровне, в том числе на внешних рынках. Безусловно, национальная, в частности экономическая, безопасность складывается из экономической безопасности ее отдельных регионов и тесно взаимосвязана с уровнем их развития. Проведенный анализ основных показателей развития отдельных регионов Российской Федерации позволил выявить и обозначить современные проблемы высокоразвитых, среднеразвитых и слаборазвитых регионов. В соответствии с этим определены пути и комплекс мероприятий в рамках реализации общегосударственных и региональных программ, которые позволят обеспечить экономическую безопасность как отдельных регионов, так и Российской Федерации в целом. Список литературы 1. Тамбовцев, В. Л. Экономическая безопасность хозяйственных систем: структура, проблемы / В. Л. Тамбовцев // Вестник МГУ. Серия 6. Экономика. ‒ 2005. ‒ № 3. ‒ С. 3. 2. Савин, В. А. Некоторые аспекты экономической безопасности российской экономики / В. А. Савин // Аграрный вестник Урала. ‒ 2007. ‒ № 9. ‒ С. 14. 3. Абалкин, Л. Экономическая безопасность России: угрозы и их отражение / Л. Абалкин // Вопросы экономики. ‒ 2004. ‒ № 12. ‒ С. 4–14. 4. Рейтинг развития некоторых регионов РФ [Электронный ресурс]. – Режим доступа :http: // www.studfiles.ru/preview . 5. Оборот розничной торговли в Москве [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http: // tass.ru/moskva . 6. Долги по заработной плате в Санкт-Петербурге [Электронный ресурс]. – Режим доступа : https: // ok-inform.ru/economics . 7. Доклад Министерства здравоохранения Российской Федерации о состоянии здоровья населения [Электронный ресурс]. – Режим доступа : https: // static-3.rosminzdrav.ru . 8. Федеральная служба государственной статистики. Статистическая информация: численность населения; средняя продолжительность жизни населения; уровень ВРП на душу населения [Электронный ресурс]. – Режим доступа : www.gks.ru . 9. Концепция развития системы здравоохранения в Российской Федерации до 2020 г. [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http: // nrma.ru/Reform . ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

81 10. Гоголева, А. Я. Понятие профилактики и борьбы с преступностью / А. Я. Гоголева // Молодой ученый. ‒ 2014. ‒ № 6. ‒ С. 3–7. 11. Безуглая, Е. В. Значение социальной инфраструктуры для социально-экономического развития региона / Е. В. Безуглая // Молодой ученый. ‒ 2013. ‒ № 10. ‒ С. 272–274. 12. Повышение инвестиционной привлекательности региона [Электронный ресурс] // Информационные ресурсы России. ‒ 2007. ‒ № 5. – Режим доступа : http://www.aselibrary.ru .

В.В. Капыльцова, Д.В. Плотникова ГОУВПО «ДонНУ», г. Донецк Современные проблемы и пути обеспечения экономической безопасности Российской Федерации Обеспечение национальной, прежде всего экономической, безопасности является одним из важнейших условий стабильного и эффективного развития современного общества. В связи с этим целью статьи является изучение проблем региональной экономической безопасности в Российской Федерации и формирование комплекса стратегических мероприятий по обеспечению ее национальной экономической безопасности. В современной экономической литературе категориальная сущность экономической безопасности трактуется неоднозначно и имеет большое количество альтернативных дефиниций. На наш взгляд, экономическая безопасность представляет собой состояние национальной экономической системы, которое определяет ее способность к динамичному и эффективному устойчивому развитию, удовлетворению общественных потребностей, обеспечению конкурентоспособности национального хозяйства на мировом уровне, в том числе на внешних рынках. Вне всякого сомнения, национальная экономическая безопасность «складывается» из экономической безопасности отдельных регионов. Российская Федерация переживает сложный исторический период становления новых социально-экономических отношений в современном мировом сообществе. При этом важнейшей стратегической задачей в государственном управлении, в том числе национальной экономической системой, является обеспечение экономической безопасности, то есть способности национальной экономической системы к динамичному и эффективному устойчивому развитию, удовлетворению общественных потребностей, обеспечению конкурентоспособности национального хозяйства на мировом уровне, в том числе на внешних рынках. Безусловно, национальная, в частности экономическая, безопасность складывается из экономической безопасности ее отдельных регионов и тесно взаимосвязана с уровнем их развития. Проведенный анализ основных показателей развития отдельных регионов Российской Федерации позволил выявить и обозначить современные проблемы высокоразвитых, среднеразвитых и слаборазвитых регионов. В связи с этим определены пути и комплекс мероприятий в рамках реализации общегосударственных и региональных программ, которые позволят обеспечить экономическую безопасность как отдельных регионов, так и Российской Федерации в целом. ЭКОНОМИЧЕСКОЕ РАЗВИТИЕ, НАЦИОНАЛЬНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ, ЭКОНОМИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ, ЭКОНОМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА, УСТОЙЧИВОЕ РАЗВИТИЕ, ПОКАЗАТЕЛИ РАЗВИТИЯ СОЦИАЛЬНОЙ СФЕРЫ, ПОКАЗАТЕЛИ РАЗВИТИЯ ЭКОНОМИКИ, ПОКАЗАТЕЛИ РАЗВИТИЯ СОЦИАЛЬНОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ И ПОКАЗАТЕЛИ РАЗВИТИЯ ТРАНСПОРТНОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ

V.V. Kapyltsova, D.V. Plotnikova Donetsk National Technical University, Donetsk Modern Problems and Ways of Economic Security Providing in Russian Federation To provide national, first of all economic security is one of the most important conditions of stable and effective development of the modern society. In connection with it, the aim of the article is to study problems of the regional economic security in Russian Federation and to create a complex of strategic measures on the national economic security providing. In modern economic literature, the categorial matter of the economic security is interpreted in different ways and has a great number of alternative definitions. From our point of view economic security is the state of national economic system which determines its ability to dynamic and effective stable development, to meet social needs, to ensure competitiveness of national economy at the world level including foreign markets. ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

82 Without question, national economic security is formed from economic security of particular regions. Russian Federation is going through difficult historical infancy period of socio-economic relations in modern world community. Wherein the most important strategic objective in the public administration including administration of national economic system is to provide economic security that is the ability of the national economic system to dynamic and effective stable development, to meet social needs, to ensure competitiveness of national economy at the world level including foreign markets. Undoubtedly, national, in particular, economic security is formed from economic security of its particular regions and is closely interrelated with the level of their development. The analysis of main development indicators of particular regions in Russian Federation allowed to detect and identify modern problems of highly developed, moderately developed and poorly developed regions. In this connection, ways and complex of measures as part of state and regional programs implementation are determined. They will allow to provide economic security of both particular regions and Russian Federation as a whole. ECONOMIC DEVELOPMENT, NATIONAL SECURITY, ECONOMIC SECURITY, ECONOMIC SYSTEM, STABLE DEVELOPMENT, INDICATORS OF SOCIAL SPHERE DEVELOPMENT, INDICATORS OF ECONOMIC DEVELOPMENT, INDICATORS OF SOCIAL INFRASTRUCUTURE DEVELOPMENT, INDICATORS OF TRANSPORT INFRASTRUCTURE DEVELOPMENT Сведения об авторах: В.В. Капыльцова Телефон: +38(062)3020979 +38(062)2037327 +38(050)8170010 Эл. почта: viktoriya.kap.75@mail.ru Д.В. Плотникова Телефон: 0954523246 Статья поступила 27.12.2016 © В.В. Капыльцова, Д.В. Плотникова, 2016 Рецензент Е.Г. Курган, к.э.н., доц. каф. «Менеджмент и хозяйственное право» «ДонНТУ»

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

83 УДК 658.012.4:378.1 О.Л. Дариенко, К.А. Иванова Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Горловка ЭНДАУМЕНТ-ФОНД КАК МЕХАНИЗМ ПОВЫШЕНИЯ ФИНАНСОВОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ВЫСШЕГО УЧЕБНОГО ЗАВЕДЕНИЯ В УСЛОВИЯХ ЦИКЛИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ В ЭКОНОМИКЕ Рассмотрены сущность и принципы работы эндаумент-фонда. Проведен анализ механизма привлечения целевого капитала для финансового обеспечения высшего учебного заведения. Обоснованные теоретические аспекты по созданию мотивационных факторов для поставщиков эндаумента могут быть использованы высшим учебным заведением для разработки методов, технологий и механизмов повышения эффективности научных разработок и их ориентации на практические потребности субъектов экономики. Ключевые слова: эндаумент-фонд, целевой капитал, высшее учебное заведение, налогообложение, депозит, чистая прибыль

Введение В современных условиях функционирование и развитие высших учебных заведений существенным образом определяется их финансовой устойчивостью, которая преимущественно обеспечивается путем государственной поддержки. При этом стоит отметить, что рыночная экономика предъявляет к системе образования серьезные требования, касающиеся, прежде всего, повышения качества обучения, расширения спектра профессиональной подготовки, повышения уровня интеграции высших учебных заведений и бизнеса. Представители бизнеса заинтересованы в качественной подготовке специалистов, имеющих глубокие теоретические знания, соответствующие современным рыночным условиям, и поэтому готовы выступать в качестве инвесторов субъектов высшего образования. Анализ динамики финансового обеспечения вузов показал, что объемы государственного финансирования сокращаются. Вследствие этого возрастает роль и вес специального фонда вуза и источников его наполнения, что приводит к необходимости использования эндаумента и создания эндаумент-фондов. Эндаумент (англ. endowment – вклад, дар, пожертвование) представляет собой ресурсный капитал, который предоставляется в виде денежных или других ресурсов на безвозмездной основе для финансирования уставных потребностей и деятельности неприбыльных организаций – учреждений образования, медицины, культуры, религиозных или спортивных организаций [1]. Деятельность фонда осуществляется преимущественно за счет благотворительных пожертвований. Фонд может инвестировать свои средства с целью получения дохода, однако обязан направлять его в пользу тех организаций, для поддержки которых он был создан [2]. То есть в данном случае имеет место определенная неприкосновенность средств. Отличительной особенностью эндаумента от благотворительной организации является целевой характер деятельности первого (как правило, эндаумент создается для поддержки какой-либо одной организации, например определенного университета) и нацеленность на получение дохода за счет инвестирования средств [3]. Учебное заведение не может тратить собранные средства: на его нужды идет исключительно инвестиционный доход. Причем использовать эти средства вуз имеет право только в рамках мероприятий, предусмотренных контрактом. Наиболее распространенным примером эндаумент-фонда является фонд Нобелевской премии. Согласно завещанию Альфреда Нобеля, средства, вырученные от продажи собственности изобретателя, вкладываются в ценные бумаги, а премии выдаются за счет полученных дивидендов [3]. ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

84 Для отечественных высших учебных заведений подобная практика является новой. При этом эндаумент-фонды ведущих зарубежных университетов выступают в качестве серьезных игроков на рынках капитала, создает эндаумент-модель инвестирования экономики, которая характеризуется не только высокой доходностью, но и значительными рисками. Проблемы формирования и развития эндаумент-фондов освещены в работах Дж. Ванга, Б. Джонстоуна, Дж. Лернера, Х.-Л. Ли, Д. Ньюмана, Г. Хансманна, Е. Шумахера, Т. Абанкиной, И. Борисовой, Т. Котриковой, Я. Миркина, Т. Хабеева, М. Кушнир и др. При этом стоит отметить, что в связи с недостаточной изученностью данного вопроса многие аспекты развития эндаумента остаются не только не исследованными, но и порождают расхожие заблуждения относительно их места в системе финансирования деятельности вузов. Цель исследования Целью данного исследования является анализ перспектив создания и использования эндаумент-фондов для повышения финансовой устойчивости отечественных высших учебных заведений в условиях циклических изменений в экономике. Основной материал исследования Эндаумент представляет собой целевой капитал, предназначенный для использования в некоммерческих целях, как правило, для финансирования организаций образования, медицины, культуры. Лица, жертвующие свои средства в эндаумент-фонды, не ставят целью получение материальных выгод либо иных преференций, при этом оставляя за собой право координации и контроля деятельности фонда и организации, для поддержки которой он был создан. Эндаумент-фонд передает капитал в доверительное пользование специализированной структуре (созданной фондом либо самостоятельной управляющей компанией), которая инвестирует средства в акции, недвижимость или размещает их на банковских депозитах. Полученная прибыль от управления капиталом (инвестиционный доход) принадлежит организации и используется ею для финансирования целевых программ, однако сам капитал эндаумент-фонда остается неприкосновенным. Таким образом эндаумент гарантирует формирование долгосрочных источников финансирования деятельности организации, ее финансовую самостоятельность и стабильность. Кроме того, тело основного капитала может быть использовано как поручительство при привлечении финансовых ресурсов из внешних источников или заемных средств. Наиболее известные эндаументфонды – Нобелевский, Фонд Сороса, аналитические центры ведущих партий США, Фонд Карнеги за международный мир, Олимпийский эндаумент США [4, 5]. Университеты создают не только классические, но и эндаумент-подобные фонды. Классический эндаумент-фонд наполняется за счет средств внутренних доноров, где базовый капитал выступает величиной постоянной и не может быть использован; доход может расходоваться либо под контролем управляющего совета, либо с учетом установленных инвестором ограничений. С целью предотвращения чрезмерного увеличения капитала от 5 до 10 % эндаумента должно быть использовано строго целевым способом. Эндаументподобные фонды функционируют на основе эндаументов, но механизмы их создания и использования – различны [6, 7].

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

Рисунок 1 – Виды эндаумент-фондов Университеты и колледжи либо формируют свои команды профессиональных финансовых и инвестиционных аналитиков, либо поручают свой эндаумент или его часть компаниям по управлению активами с целью инвестирования [8]. Наблюдательные советы и финансовые менеджеры университетов разрабатывают собственную политику инвестирования, которая определяет состав портфеля инвестиций, стратегии инвестирования, политику ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

86 управления рисками. Гарвардский университет, например, для управления своим портфелем инвестиций создал в 1974 году собственную компанию по управлению активами (Harvard Management Company) как структурное подразделение университета. Эта компания разрабатывает инвестиционную политику. Команда этой компании собственными силами управляет только третью эндаумента, остальное она предоставляет в управление специализированным командам других инвестиционных фондов [9]. Рассмотрим схему функционирования целевого капитала (эндаумента), приведенную на рисунке 2. Доверительная компания имеет право вкладывать средства эндаумент-фонда только в ликвидные и относительно низкорисковые финансовые активы: государственные ценные бумаги; государственные ценные бумаги иностранных государств, в которые могут вкладываться средства стабилизационного фонда; акции и облигации открытых акционерных обществ, ипотечные ценные бумаги, паи паевых инвестиционных фондов (с ограничениями), если указанные ценные бумаги обращаются на организованном рынке; депозиты в национальной и иностранной валюте, а также объекты недвижимого имущества [10–12].

Рисунок 2 – Схема работы эндаумент-фонда вуза Проведем анализ финансирования вуза с помощью эндаумент-фонда на примере Автомобильно-дорожного института Государственного образовательного учреждения «Донецкий национальный технический университет» (АДИ ГОУВПО «ДонНТУ»), в котором обучается около 500 студентов дневной формы обучения и занято порядка 100 человек профессорско-преподавательского состава. Общая сумма эндаумент-фонда будет создана согласно следующей зависимости: E ( a P ) (b V ) ,

(1)

где a – сумма денежных взносов от физических лиц, руб.; b – сумма денежных взносов от юридических лиц, руб.; P – количество физических лиц, предоставляющих денежные взносы, чел.; V – количество юридических лиц, внешних вкладчиков (это могут быть организации, получающие от института научные услуги, или его выпускники). ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

87 Например, если популяризировать эндаумент-фонд в институте и получить благотворительные взносы от 100 физических лиц по 3000 руб., кроме этого, получить внешнюю поддержку от благотворителей в среднем по 10 000 руб. от 10 организаций (пессимистический прогноз), то получим: E (3000 100) (10000 10)

400000 руб.

Таким образом, с помощью благотворительных взносов можно наполнить эндаументфонд на сумму 400 000 руб. в год. Эти денежные средства являются уставным капиталом для данного фонда, для финансирования вуза будут использоваться только банковские проценты от этой суммы. Поскольку на сегодняшний день услуга по размещению денежных средств на депозитах и векселях Центральным Республиканским Банком Донецкой Народной Республики не представляется, для дальнейших расчетов воспользуемся данными о банковском депозите с процентной ставкой в размере 10 % годовых, предоставляемом Центральным Банком Российской Федерации. Предположим, что управляющая компания приняла решение о размещении этой суммы на депозите в Государственном банке под 10 % годовых, с выплатой процентов в конце периода. В этом случае целевой капитал будет рассчитываться по формуле:

SUM n

SUM 0 (1

PS n ) , 100

(2)

где SUM n – значение будущей суммы с учетом инфляции, руб.; SUM 0 – значение нынешней суммы, руб.; PS – процентная ставка, %; n – временной период. Проведем расчет будущей суммы денег за первый год по вышеупомянутой формуле:

SUM1

400000 (1

10 1 ) 100

440000 руб.

За первый год чистая прибыль от вклада на депозит будет составлять 440000 руб., а ежемесячная прибыль – 36667 руб.

SUM 2

400000 (1

10 2 ) 100

484000 руб.

За второй год чистая прибыль от вклада на депозит составит 484000 руб., а ежемесячная прибыль – 40333 руб.

SUM 3

400000 (1

10 3 ) 100

532400 руб.

За третий год чистая прибыль от вклада на депозит составит 532400 руб., а ежемесячная прибыль – 44367 руб. Результаты полученной чистой прибыли (будущей стоимости целевого капитала) эндаумент-фонда (целевого капитала) приведены на рисунке 3, а полученная чистая прибыль за три года и ее ежемесячная доля – на рисунке 4. Таким образом, высшее учебное заведение в свое распоряжение за 3 года получит 532400 руб. Данная сумма может быть изменена в зависимости от процентной ставки по депозиту, установленной банком.

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

Рисунок 3 – Соотношение целевого капитала вуза с будущей стоимостью целевого капитала в течение трех лет

Рисунок 4 – Чистая прибыль за каждый год и ежемесячный доход В итоге целевой капитал должен обеспечить: частичную независимость от разовых пожертвований и других добровольных поступлений; финансовую стабильность посредством получения гарантированного дохода; формирование долгосрочного источника финансирования определенной некоммерческой деятельности. Эндаумент-фонд должен обеспечить следующие цели: внедрение новых технологий, приобретение современного научного оборудования; стимулирование научно-исследовательской деятельности студентов; улучшение методической базы института. Статья 100 Закона «Об образовании» Донецкой Народной Республики № 55-IHC от 19.06.2015 г. предусматривает «возможность финансирования научной, научно-технической, инновационной деятельности образовательных организаций высшего профессионального образования физическими лицами и юридическими лицами способами, не противоречащими законодательству Донецкой Народной Республики» [13]. При этом стоит отметить, что существует ряд препятствий на пути реализации создания эндаумент-фондов. Основная проблема состоит в том, что юридические и физические лица-предприниматели, осуществляющие благотворительные взносы и пожерISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

89 твования, не имеют возможности отнести эти средства на статью валовых расходов и уменьшить налогооблагаемую прибыль. То есть они их осуществляют из чистой прибыли. Сферы неприбыльной деятельности требуют финансовой поддержки, которую на сегодняшний день сложно обеспечить за счет только лишь государственных средств из республиканского и местных бюджетов. В связи с этим необходимо дополнительно проработать вопросы, связанные с налогообложением, благотворительными взносами и пожертвованиями. Поэтому целесообразно внести поправку в Закон Донецкой Народной Республики «О налоговой системе», предусмотрев в нем предоставление возможности налогоплательщикам относить в состав расходов суммы благотворительных взносов в пределах граничного лимита относительно сумм уплаченного налога в предыдущем налоговом периоде. Это предоставит возможность предпринимателям относить определенную часть налогов, уплаченных в предыдущем периоде, на развитие образовательных организаций. Такой подход может стать мотивационным механизмом для собственников предприятий, управленцев высшего уровня, благотворительных и общественных организаций для разработки эффективных методов, технологий и механизмов развития человеческого потенциала Донецкой Народной Республики благодаря повышению эффективности деятельности высших учебных заведений. В процессе формирования законодательной базы, относительно создаваемых фондов целевого капитала, целесообразно воспользоваться опытом Российской Федерации, который учитывает все критерии развития эндаумент-фондов и многолетнюю практику их деятельности в различных государствах [6,12]. Выводы Современное развитие высшего образования невозможно без улучшения системы финансирования. В мировой практике финансовая поддержка образовательных учреждений основывается на сочетании бюджетных и внебюджетных источников. Такое сочетание способно обеспечить финансовую самостоятельность образовательных учреждений. Во внебюджетной системе финансирования особая роль должна отводиться эндаумент-фондам. В этой связи важно применение системного подхода к развитию экономических отношений между образованием, государством и бизнесом. В ближайшее время необходимо рассмотреть перспективу расширения возможностей учебных заведений в привлечении дополнительных средств за счет легализации института эндаумента с целью формирования целевого капитала. Для этого образовательным учреждениям необходимо привлекать денежные средства, принимать управленческие решения, и главное, разрабатывать инструментарий управления целевым капиталом. На этапе становления зарубежный опыт функционирования таких фондов, их регулирование и финансовое управление является основным вектором развития. При этом стоит отметить, что существенной проблемой на пути реализации эндаумент-фондов является отсутствие в законодательстве Донецкой Народной Республики такой важной инструментальной единицы, как «доверительное управление». Необходимо разработать законодательную базу, включающую нормативные акты, регулирующие деятельность управляющих компаний, и совершенствовать систему налогообложения и бухгалтерского учета операций по доверительному управлению, привлекать управляющие компании к непосредственному участию в разработке законодательных нормативов по формированию, использованию и управлению целевым капиталом. Список литературы 1. Кочетков, Г. Б. Эндаументы, их роль в формировании системы высшего образования в США / Г. Б. Кочетков // США. Канада: Экономика. Политика. Культура – США: Экономика, политика, идеология : научный и общественно-политический журнал. ‒ 2008. ‒ № 10 (466). ‒ С. 91–108. ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

90 2. Мартякова, Е. В. Эндаумент как дополнительный источник финансирования образовательных организаций / Е. В. Мартякова, Е. Ю. Мартякова // Проблемы развития внешнеэкономических связей и привлечения иностранных инвестиций: региональный аспект : сб. науч. тр. ‒ 2012. ‒ Ч. 2. ‒ С. 223–226. 3. Создание эндаумент-фонда ВГУ выведет университет на мировой уровень [Электронный ресурс]. ‒ Режим доступа : http://news.mail.ru/inregions/center/36/society/12580169/ . 4. Актуальные вопросы внедрения целевого капитала некоммерческих организаций в российскую практику : практическое пособие / под ред. С. А. Рубашкиной. ‒ М., 2008. ‒ 128 с. 5. Савицкая, Н. Профессору поможет банкир. Главное в эндаументе – поиск надежных партнеров фонда [Электронный ресурс] / Н. Савицкая // Независимая газета. ‒ 2007, 29 июня. ‒ Режим доступа : http://www.ng.ru/education /2007/06/ 29/9_ bankir.html . 6. Архипов, А. Ю. Государственно-частное партнерство как институт модернизации сферы образовательных услуг: международный и отечественный опыт : моногр. / А. Ю. Архипов, Е. В. Шевчук. ‒ М. : Вузовская книга, 2013. ‒ 196 с. 7. Ермашкевич, Н. И. Механизм привлечения негосударственных инвестиций в сферу профессионального образования / Н. И. Ермашкевич, Н. Ю. Щеликова // Вестник Брянского государственного университета. ‒ 2010. ‒ № 3. ‒ С. 188–193. 8. Семеко, Г. В. Фонды целевого капитала в образовании: зарубежный опыт / Г. В. Семеко // Экономика образования (Современный гуманитарный университет). ‒ 2011. ‒ № 5. ‒ С. 50–65. 9. Соколова, С. Ю. Фонды целевого капитала – инструмент благотворительной деятельности / С. Ю. Соколова // Экономический журнал. ‒ 2010. ‒ Т. 20, № 4. ‒ С. 35–40. 10. Бокарева, Е. В. Развитие финансового механизма привлечения целевого капитала некоммерческими организациями в системе высшего профессионального образования / Е. В. Бокарева // Финансовая аналитика: проблемы и решения. ‒ 2013. ‒ № 48. ‒ С. 17–23. 11. Особенности управления целевым капиталом в системе высшего образования / Е. В. Бокарева, Е. Н. Егорова, М. А. Кучин, Л. И. Черникова // Сервис в России и за рубежом. ‒ 2014. ‒ Т. 8, № 5 (52). ‒ С. 184‒195. 12. Бокарева, Е. В. Анализ и оценка работы фондов целевого капитала в России / Е. В. Бокарева // Финансовая аналитика: проблемы и решения. ‒ 2013. ‒ № 21. ‒ С. 7–10. 13. Об образовании : закон Донецкой Народной Республики № 55-IHC от 19.06.2015 г. [Электронный ресурс]. ‒ Режим доступа : http://dnrsovet.su/zakon-dnr-ob-obrazovanii/ . 14. Theoretical Approaches to the Banking Financial Intermediation and its Development Trends / L. I. Chernikova, V. M. Zaernyuk, E. V. Bokareva, E. M. Kryukova // World Applied Sciences Journal. ‒ 2014. ‒ Vol. 30, № 12. ‒ P. 1723–1725. 15. Egorova, E. N. Taxation as a Tool of Improvement of Competitiveness of Small Enterprises in the Sphere of Tourism / E. N. Egorova //World Applied Sciences Journal. ‒ 2013. ‒ Vol. 24, № 11. ‒ P. 1455–1459. 16. Functioning and Development of Target Capitals of Non-Profit Organizations / E. V. Bokareva, L. I. Chernikova, E. N. Egorova, S. K. Egorova // Asian Social Science. ‒ 2014. ‒ Vol. 10, № 23. ‒ P. 223–230. О.Л. Дариенко, К.А. Иванова Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Горловка Эндаумент-фонд как механизм повышения финансовой устойчивости высшего учебного заведения в условиях циклических изменений в экономике Государство является основным инструментом финансирования образования, предоставляющим гарантии для долгосрочных инвестиций субъектов хозяйствования в эту сферу. Анализ динамики финансового обеспечения вузов показал, что объемы государственного финансирования сокращаются. Это приводит к актуализации развития системы софинансирования, которое может осуществляться на основе создания эндаумент-фондов, представляющих собой целевой капитал некоммерческой организации, сформированный за счет денежных пожертвований и переданный ею в доверительное управление управляющей компании для получения дохода, используемого для финансирования уставной деятельности. Несмотря на возросшую популярность эндаумент-фондов, на данный момент не описаны и не систематизированы методы оценки эффективности их использования. Следует отметить, что проблематика количественной оценки качества взаимодействия высших учебных заведений и реального сектора экономики пока вообще не изучена в достаточной степени. Поэтому в рамках данного исследования для расчета полученной чистой прибыли эндаумент-фонда был использован метод дисконтирования. Целевой капитал позволит высшему учебному заведению обеспечить частичную независимость от разовых пожертвований и других добровольных поступлений; финансовую стабильность путем получения гарантированного дохода; формирование долгосрочного источника финансирования определенной ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

91 некоммерческой деятельности. Однако существует ряд препятствий на пути создания эндаумент-фондов. Основная проблема состоит в том, что юридические и физические лица-предприниматели, осуществляющие благотворительные взносы и пожертвования, не имеют возможности отнести эти средства на статью валовых расходов и уменьшить налогооблагаемую прибыль, что является демотивирующим фактором на пути создания и наполнения эндаумент-фондов. В процессе формирования законодательной базы по созданию фондов целевого капитала целесообразно воспользоваться опытом Российской Федерации, который учитывает все критерии развития эндаумент-фондов и многолетнюю практику их деятельности в различных государствах. В условиях циклических изменений в экономике возникает необходимость расширения возможностей учебных заведений по привлечению дополнительных средств за счет легализации института эндаумента с целью формирования целевого капитала. Для этого образовательным учреждениям необходимо привлекать денежные средства, принимать управленческие решения и разрабатывать инструментарий управления целевым капиталом. На этапе становления зарубежный опыт функционирования таких фондов, их регулирование и финансовое управление являются основным вектором развития. ЭНДАУМЕНТ-ФОНД, ЦЕЛЕВОЙ КАПИТАЛ, ВЫСШЕЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ, НАЛОГООБЛОЖЕНИЕ, ДЕПОЗИТ, ЧИСТАЯ ПРИБЫЛЬ О.L. Darienko, K.А. Ivanova Automobile and Highway Institute of Donetsk National Technical University, Gorlovka Endowent Fund as the Mechanism of Financial Soundness Improvement of Higher Education Institutions in Conditions of Cyclic Changes in Economics State is the main instrument of the education financing, providing guarantees for long-term investment of management entities in this sphere. Dynamics analysis of the higher education institutions financial provision showed that volumes of the government financing are being declined. It leads to the actualization of the co-financing system development. It can be realized on the basis of the endowment funds formation represented target capital of the noncommercial organization formed by donations and transferred by it to trust management of the management company for profit to finance statutory activities. In spite of increased popularity of endowment funds now methods of efficiency estimates of their application are not described and systematized. It should be noted that subject matter of the quality quantitative estimation of higher education institutions interaction with real economy has not been studied sufficiently so far. So the discounting method was used in this study for calculation of the endowment fund obtained net profit. Target capital will allow higher education institution to provide partial independence from one-time donations and other voluntary proceeds, financial stability by the guaranteed income receiving, long-term funding source formation of the definite noncommercial activity. However, there is a number of obstacles for formation of endowment funds. The main problem is that legal and natural persons-entrepreneurs carrying out charitable contributions and donations are unable to charge these funds to total costs item and reduce taxable income. It is demotivating factor to form and fill endowment funds. During the formation of the legislative base on the target capital funds formation it is reasonable to use the experience of the Russian Federation taking into account all development criteria of endowment funds and long practice of their activities in different countries. In the conditions of cycle changes in economics, there is a necessity to expand possibilities of higher education institutions on additional funds attraction due to the legalization of the endowment institution to form target capital. For it, it is necessary for educational institutions to attract funds, to make managerial decisions and to develop management tools of the target capital. At the formation stage, the main development vector is foreign experience of these funds functioning, their regulation and financial administration. ENDOWMENT FUND, TARGET CAPITAL, HIGHER EDUCATION INSTITUTION, TAXATION, DEPOSIT, NET PROFIT Сведения об авторах: О.Л. Дариенко SPIN-код: 4259-2959 Телефон: +38(050) 624-18-24 Эл. почта: osnovi.ekologiyi@gmail.com К.А. Иванова Телефон: +38(050) 624-18-24 Статья поступила 19.12.2016 © О.Л. Дариенко, К.А. Иванова, 2016 Рецензент Е.Ю. Руднева, канд. экон. наук, доц. АДИ ГОУВПО «ДонНТУ» ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

92 АВТОРЫ ЖУРНАЛА Александров Д.Ю. Асланов П.В. Базаянц Г.В. Быковская Н.В. Воронина И.Ф. Высоцкий С.П. Дмитренко Н.А. Дариенко О.Л. Доненко В.Д. Иванова К.А. Капыльцова В.В. Меженков А.В. Плотникова Д.В. Подгорный Д.С. Симоненко А.П. Соколова Н.А. Судак Ф.М.

Учреждение образования «Белорусский государственный университет транспорта» ГОУВПО «Донецкий национальный университет», г. Донецк Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «ДонНТУ», г. Горловка ГОУВПО «Донецкий национальный университет», г. Донецк Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «ДонНТУ», г. Горловка Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «ДонНТУ», г. Горловка ГОУВПО «Донецкий национальный университет», г. Донецк Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «ДонНТУ», г. Горловка Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «ДонНТУ», г. Горловка Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «ДонНТУ», г. Горловка ГОУВПО «ДонНУ», г. Донецк Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «ДонНТУ», г. Горловка ГОУВПО «ДонНУ», г. Донецк Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «ДонНТУ», г. Горловка ГОУВПО «Донецкий национальный университет», г. Донецк Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «ДонНТУ», г. Горловка Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «ДонНТУ», г. Горловка

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

93 Редакционная коллегия международного научно-технического журнала

«Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute» приглашает к сотрудничеству ученых, научных cотрудников, аспирантов, докторантов, преподавателей учебных заведений и специалистов производства. К опубликованию принимаются научные статьи, посвященные 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; 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 дострижений 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 указываются: фамилия, имя и отчество, ученое звание, ученая степень, должность, место работы, контактные телефоны, 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. Номера ссылок 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; мелкий ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

94 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 литературных источников, опубликованных за последние 5 лет, а также не менее 3-х – из зарубежных (англоязычных и др.) источников. Библиографический список составляется в порядке упоминания документов в тексте и выполняется в соответствии с ГОСТ 7.1–2003. Ссылки выполняются в соответствии с ГОСТ 7.0.5–2008. Рукопись должна содержать: УДК; Ф.И.О. 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, ДНР, 84646. Контактные телефоны: (06242) 4-40-61, (0624) 55-82-08, 050-755-26-95 Е-mail: vestnik-adi@adidonntu.ru Сайт: http: //www.vestnik.adidonntu.ru

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2016. № 2(19) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru