Вести Автомобильно-дорожного института =Bulletin of the Automobile and Highway Institut. №3(26),2018 by Донецкий политехник (Донецкий национальный технический университет)

I SSN1 9907796

â&#x201E;&#x2013; 3( 26) ,2018

№ 3 (26), 2018

ВЕСТИ Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute МЕЖ ДУНАРО ДНЫЙ НАУЧ НО -Т ЕХНИЧ ЕСК ИЙ Ж УРНАЛ

Учредитель и издатель: Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет» Главный редактор Чальцев М. Н. (д-р техн. наук, проф.) Зам. главного редактора Высоцкий С. П. (д-р техн. наук, проф.) Мищенко Н. И. (д-р техн. наук, проф.) Ответственный секретарь Гуменюк М. М. (канд. экон. наук, доц.) Редакционный совет Братчун В. И. (д-р техн. наук, проф.) Вовк Л. П. (д-р техн. наук, проф.) Дрозд Г. Я. (д-р техн. наук, проф.) Лепа Р. Н. (д-р экон. наук, проф.) Мельникова Е. П. (д-р техн. наук, проф.) Насонкина Н. Г. (д-р техн. наук, проф.) Оробинский В. И. (д-р с.-х. наук, доц.) Половян А. В. (д-р техн. наук, доц.) Полуянов В. П. (д-р экон. наук, проф.) Пухов Е. В. (д-р техн. наук, проф.) Солнцев А. А. (д-р техн. наук, доц.) Сильянов В. В. (д-р техн. наук, проф.) Чистяков И. В. (д-р техн. наук, проф.) Шатров М. Г. (д-р техн. наук, проф.) Башевая Т. С. (канд. техн. наук, доц.) 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. В. (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 (071) 331-45-58. Эл. почта: vestnik-adi@adidonntu.ru Интернет: www.vestnik.adidonntu.ru, www.adidonntu.ru

Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute 2018, № 3 (26)

С О Д Е РЖ А Н И Е ТРАНСПОРТ……………………………………………………….…..3 М. Н. Чальцев АНАЛИЗ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ПОДХОДОВ К ИССЛЕДОВАНИЮ АЭРОДИСПЕРСНЫХ ПОТОКОВ ПНЕВМОТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ………………………………3

А. Н. Дудников, Н. С. Виноградов, С. А. Гау НОРМИРОВАНИЕ СКОРОСТЕЙ ДВИЖЕНИЯ АВТОБУСОВ НА УЧАСТКАХ ГОРОДСКИХ МАРШРУТОВ С УЧЕТОМ МЕСТ КОНЦЕНТРАЦИИ ДОРОЖНО-ТРАНСПОРТНЫХ ПРОИСШЕСТВИЙ………………………………………………….…15

В. В. Куница, К. Р. Губа РАБОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МАШИННОГО АГРЕГАТА С ИМПУЛЬСНОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ………………………………..…..24

С. А. Легкий, Л. А. Пихтерева УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ ВЫБОРА РАЦИОНАЛЬНОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА ДЛЯ ГОРОДСКИХ АВТОБУСНЫХ ПЕРЕВОЗОК……………….…….32

Ф. М. Судак, И. Ф. Воронина, А. И. Заика УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ РАСЧЕТА НЕОБХОДИМОГО КОЛИЧЕСТВА ЗАПАСНЫХ ЧАСТЕЙ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА…44

В. И. Кудинов, Д. В. Кудинов ПРИБОР ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА, КАЧЕСТВА И УДЕЛЬНОГО РАСХОДА ТОПЛИВА ДЛЯ АВТОТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА……………………………...49

СТРОИТЕЛЬСТВО И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ДОРОГ……..56 А. Н. Дудников, Н. Н. Дудникова СИСТЕМНОЕ ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ДВИЖЕНИЯ НА АВАРИЙНОСТЬ УЧАСТКОВ ДОРОГ ОБЩЕГО ПОЛЬЗОВАНИЯ………………………………………………………..56

Свидетельство о регистрации средства массовой информации № 000051 от 20.10.2016 г. Издается с октября 2004 г. Периодичность издания 4 раза в год. Подписано к размещению на сайте и к печати 26.09.2018 г. в соответствии с решением ученого совета АДИ ГОУВПО «ДОННТУ». Протокол № 1 от 26.09.2018

ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ…………………..…...68

Формат 70 х 90/16. Заказ № 231. Тираж 100 экз. Печать: АДИ ГОУВПО «ДОННТУ».

ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ………………………….....76

ISSN 1990-7796

СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ СПРАВЕДЛИВОСТЬ И МОЛОДЕЖНАЯ ПОЛИТИКА………………………………….….76

Распространяется бесплатно  Авторы статей, 2018  АДИ ГОУВПО «ДОННТУ», 2018

А. П. Карпинец ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩЕЙ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ЗИМНЕГО ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА ИЗ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ СИНТЕЗА ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ……………………..68

Е. В. Чубучная, С. А. Чубучный

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

№ 3 (26), 2018

Founder and publisher: Automobile and Road Institute State Higher Education Establishment «Donetsk National Technical University» Editor-in-Chief Chaltsev M. N. (Dr. of Tech. Sc., Prof.) Deputy Editor-in-Chief Vysotskiy S. P. (Dr. of Tech. Sc., Prof.) Mishchenko N. I. (Dr. of Tech. Sc., Prof.) Executive Secretary Gumenyuk M. M. (Cand. of Econ. Sc., Assoc. Prof.) Editorial Board Bratchun V. I. (Dr. of Tech. Sc., Prof.) Vovk L. P. (Dr. of Tech. Sc., Prof.) Drozd G. Ya. (Dr. of Tech. Sc., Prof.) Lepa R. N. (Dr. of Econ.Sc., Prof.) Melnikova Е. P. (Dr. of Tech. Sc., Prof.) Nasonkina N. G. (Dr. of Tech. Sc., Prof.) Orobinskii V. I. (Dr. of Agric. Sc., Assoc. Prof.) Polovian А. V. (Dr. of Tech. Sc., Assoc. Prof.) Poluianov V. P. (Dr. of Econ. Sc., Prof.) Pukhov Е. V. (Dr. of Tech. Sc., Prof.) Solntsev А. А. (Dr. of Tech. Sc., Assoc. Prof.) Silianov V. V. (Dr. of Tech.Sc., Prof.) Chistiakov I. V. (Dr. of Tech. Sc., Prof.) Shatrov М. G. (Dr. of Tech. Sc., Prof.) Bashevaia T. S. (Cand. of Tech. Sc., Assoc. Prof.) Dudnikov А. N. (Cand. of Tech. Sc., Assoc. Prof.) Zaglada R. Yu. (Cand. of Tech. Sc., Assoc. Prof.) Khimchenko А. V. (Cand. of Tech. Sc., Assoc. Prof.) Karpinets А. P. (Cand. of Tech. Sc., Assoc. Prof.) Kurgan Е. G. (Cand. of Econ. Sc., Assoc. Prof.) Morozova L. N. (Cand. of Tech. Sc., Assoc. Prof.) Nikulshin S. V. (Cand. of Tech. Sc., Assoc. Prof.) Selezneva N. А. (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, +38 (071) 331-45-58. E-mail: vestnik-adi@adidonntu.ru Website: www.vestnik.adidonntu.ru, www.adidonntu.ru

Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute 2018, № 3 (26) Registration certificate of mass media № 000051 of 20.10.2016. Published since Oktober 2004. Frequency: 4 times per year. Signed to print 26.09.2018 according to the decision of the Academic Council of Automobile and Road Institute State Higher Education Establishment DonNTU. Protocol № 1 from 26.09.2018 Format 70 х 90/16. Order № 231. Circulation 100 copies. Printed: Automobile and Road Institute State Higher Education Establishment DonNTU.

TABLE OF CONTENTS TRANSPORT ……………………………………………………….….3 М. N. Chaltsev THE ANALYSIS OF THEORETICAL APPROACHES TO THE STUDY OF AERODISPERSE FLOWS OF THE PNEUMATIC TRANSPORT SYSTEMS…………………………………………….…..3

А. N. Dudnikov, N. S. Vinogradov, S. А. Gau BUS SPEED SETTING ON SECTIONS OF URBAN ROUTES TAKING INTO ACCOUNT CONCENTRATION PLACES OF TRAFFIC ACCIDENTS……………………………………..………….15

V. V. Kunitsa, К. R. Guba OPERATING CHARACTERISTICS OF THE MACHINE AGGREGATE WITH PULSE TRANSMISSION………………….…24

S. А. Legkii, L. А. Pikhtereva PROCEDURE IMPROVEMENT OF THE RATIONAL ROLLING STOCK SELECTION FOR URBAN BUS TRANSPORTATION………………………………………………….…32

F. М. Sudak, I. F. Voronina, А. I. Zaika DESIGN PROCEDURE IMPROVEMENT OF NECESSARY NUMBER OF SPARE PARTS AT AUTOMOBILE TRANSPORT ENTERPRISES…………………………………………………………..44

V. I. Кudinov, D. V. Кudinov AN INSTRUMENT FOR DETERMINING QUANTITY, QUALITY AND SPECIFIC FUEL CONSUMPTION FOR A VEHICLE………49

HIGHWAY CONSTRUCTION AND MAINTENANCE…..56 А. N. Dudnikov, N. N. Dudnikova SYSTEMATIC IMPACT OF TRAFFIC CONDITIONS ON THE ACCIDENT RATE OF PUBLIC ROAD SECTIONS………………..56

ENVIRONMENT PROTECTION …………………..…...........68 А. P. Karpinetz THE THEORY OF THE RESOURCE SAVING PRODUCTION TECHNOLOGY OF THE WINTER DIESEL FUEL FROM INDUSTRIAL WASTES OF THE SURFACE ACTIVE SUBSTANCES SYNTHESIS…………………………………………..68

ECONOMICS AND MANAGEMENT………………………....76 Е. V. Chubuchnaia, S. А. Chubuchnyi SOCIAL AND ECONOMIC JUSTICE AND YOUTH POLICY…………………………………………………………………...76

ISSN 1990-7796 It is distributed free of charge  Authors, 2018  ARI «DONNTU», 2018

 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.  Journal subject matter is theoretical and applied problems of automobile transport, transport of industrial enterprises, highway construction and maintenance, environmental protection and economics and management.

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

ТРАНСПОРТ УДК 621.867.82+621.6.057 М. Н. Чальцев, д-р техн. наук Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Горловка АНАЛИЗ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ПОДХОДОВ К ИССЛЕДОВАНИЮ АЭРОДИСПЕРСНЫХ ПОТОКОВ ПНЕВМОТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ Приведен анализ подходов к решению проблем усовершенствования технико-экономических характеристик пневмотранспортных систем методами классической механики, механики сплошной среды, использования эмпирических зависимостей. Опыт решения подобных проблем в родственной области – гидротранспорте сыпучих материалов, но с учетом особенностей аэродисперсного потока, позволяет создать научную базу для разработки обобщенных методов аэродинамического расчета пневмотранспортных трубопроводов и питателей. Определены перспективные направления развития математических методов расчета аэродисперсных потоков пневмотранспортных систем. Ключевые слова: пневматический транспорт, аэродисперсный поток, аэродинамический расчет, сыпучий материал, твердая частица

Введение Пневматическое транспортирование твердых дисперсных материалов широко применяется во многих отраслях промышленности, связанных с производством, переработкой и хранением разного рода сыпучих грузов. Пневмотранспортные системы (ПТС) просты по своей конструкции, компактны, защищают грузы от атмосферных воздействий, а окружающую среду – от запыления. Методы аэродинамического расчета трубопроводов ПТС разрабатывали Ф. Г. Зуев, Г. М. Островский, А. И. Волошин, Г. Ф. Костюк, С. И. Криль, Я. Урбан, W. Siegel, G. E. Klinzing, R. D. Marcus, F. Rizk, D. Mills, M. Bradley, C. Ratnayake и др. [1–14]. В исследованиях этих ученых наиболее полно раскрыты закономерности процессов пневмотранспортирования, представлены результаты экспериментальных исследований, математические модели и т. д. Цель работы Анализ математических методов расчета аэродисперсных потоков пневмотранспортных систем. Изложение основного материала исследования Для реализации теоретического подхода к изучению аэродисперсных потоков могут быть использованы многие известные методы классической механики, механики сплошной среды, термо- и гидродинамики, теории подобия и т. д. Рассмотрим некоторые из них в плане возможностей их практического использования в практике проектирования пневмотранспортных систем. Методы классической механики Произвольное движение твердой частицы в теории классической механики рассматривается как слагаемое вращательного движения вокруг центра инерции частицы и поступаISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

4 тельного движения (Н. Н. Бухгольц, Г. М. Финкельштейн) [15, 16]. Для задания произвольного движения рассматриваемой частицы, в качестве обобщенных координат, определяющих ее положение относительно заданной системы отсчета, выбираются три линейные координаты и три угла, называемые углами Эйлера. Все эти обобщенные координаты являются функциями времени. Движение частицы определяется шестью динамическими уравнениями, которые связывают обобщенные координаты с внешними силами, действующими на частицу. В итоге составляется 9 дифференциальных уравнений и к ним – 12 начальных условий. Если общее количество твердых частиц в потоке равно n то для описания движения системы этих частиц понадобится 9n уравнений и 12n начальных условий. Необходимо иметь в виду, что в данном поперечном сечении трубопровода могут одновременно находиться десятки тысяч частиц. Выполнение этих условий позволяет определить в любой момент времени не только положение центра инерции каждой из этих частиц в пространстве, занятом движущейся смесью, но и их ориентацию. Одновременно с уравнениями движения частиц необходимо составлять уравнения движения несущей среды – задача достаточно точная и трудноразрешимая. Попытки решения данной задачи в рамках теории классической механики осуществлены H. Tachiro, X. Peng, Y. Tomita [17]. Данный метод проектирования ПТС является несовершенным. Методы механики сплошной среды К настоящему времени в области механики сплошных сред разработан богатый математический аппарат, успешно используемый в гидро- и аэродинамике, механике сыпучих материалов и т. д. Многофазные среды, к которым относится смесь газ – твердые частицы, не могут быть отнесены к однородным сплошным средам, поскольку они содержат границы раздела фаз как разрывную поверхность. Таким образом, ряд параметров для каждого компонента (фазы), например: плотность, скорость, давление, – не являются непрерывными функциями координат, а их производные на фазовых границах могут обращаться в бесконечность. Это обстоятельство создает определенные трудности при составлении дифференциальных уравнений движения фаз методами механики сплошной среды. Для преодоления этих трудностей разработаны и используются в практике фундаментальных исследований различные методы осреднения, в рамках которых каждая фаза в отдельности рассматривается как некоторая однородная сплошная среда, заполняющая весь объем, занятый смесью и характеризующаяся приведенной плотностью, полями скоростей, напряжений и другими осредненными параметрами. Использование этих методов считается необходимым, особенно в теории турбулентных взвесенесущих потоков, где они позволяют перейти путем осреднения от резко переменных к более плавным, удобным для анализа характеристикам потока. На основе механики гетерогенных сред А. И. Волошиным и Б. А. Пономаревым разработана математическая модель двухфазных потоков газ – твердые частицы в пневмотранспортном трубопроводе [3]. Разработанная математическая модель пневмотранспортирования позволяет изучить все возможные режимы движения смеси воздуха и частиц сыпучего материала в трубопроводе, указать пути увеличения производительности и дальности транспортирования материалов с различными физико-механическими свойствами, а также провести оптимизацию параметров для элементов комплекса трубопроводного пневмотранспорта сыпучих материалов крупностью более 5 мм и кускового материала. Однако для материалов с меньшей крупностью частиц эта теория неприемлема. В механике многофазных сред, благодаря своей наглядности, получили применение методы пространственного, временного и вероятностного осреднения. Систему дифференциальных уравнений взвесенесущего потока для несжимаемой неISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

5 сущей среды методом вероятностного осреднения получил Г. И. Нигматуллин [18]. Эти уравнения достаточно полно описывают происходящие во взвесенесущем потоке гидродинамические процессы, позволяют выявить особенности переноса твердых частиц турбулентным потоком жидкости. Они являются основой теории потоков рассматриваемого класса. Недостатком разработанной теории является то, что система осредненных гидрадинамических уравнений не замкнута. Она состоит из восьми уравнений и содержит 34 неизвестные величины, в результате чего не может иметь определенного решения. Фундаментальные исследования, выполненные с применением методов механики сплошной среды, не дали практических результатов. Эмпирические зависимости Практически все известные на данный момент методики расчета ПТС построены на базе полного или частичного использования эмпирических зависимостей. Еще в 20-х годах прошлого столетия И..Гастерштадтом [19], на основании экспериментальных исследований зерновых материалов, впервые было предложено эмпирическое уравнение гидравлического сопротивления для прямолинейного участка трубопровода с установившимся режимом транспортирования: Pсм  P 1  K   ,

(1)

где P и Pсм – потери давления при движении воздуха и его смеси с частицами;  – массовый расход твердого материала; K – опытный коэффициент. Многочисленными экспериментами было установлено, что в определенных условиях отклонение зависимости (1) от прямой линии невелико и может быть достигнута достаточная точность расчетов при относительно высоких скоростях потока. Формула Гастерштадта в свое время нашла широкое применение в практике расчета ПТС. Этому способствовало техническое состояние пневмотранспортных установок, которые были оборудованы воздуходувными машинами низкого давления, с большим расходом воздуха и высокими скоростями движения материала в трубах. В дальнейшем, с освоением выпуска новых компрессоров и воздуходувок повышенного давления, рабочая скорость движения воздуха в материалопроводе стала снижаться, а концентрация материала в смеси стала увеличиваться. В этих условиях формула Гастерштадта уже не давала необходимой точности расчетов. Кроме того, несмотря на проведение экспериментальных исследований в широком диапазоне скоростей движения воздуха и концентраций материала, были получены лишь частные взаимонесвязанные значения K , физическая сущность этого коэффициента не была раскрыта. Дальнейшие поиски более обоснованных зависимостей привели к с использованию теоретической формулы Дарси-Вейсбаха, которая была разработана еще в XIX в. для однофазных сред. В 1937 г. Г..Зеглером в соавторстве с П..Шредером были опубликованы результаты широких экспериментальных исследований, на основании которых выведена формула [20]: L u2 Pсм   см см , D 2 где Pсм – перепад давления;  см – коэффициент гидравлического трения потока аэросмеси; см – плотность транспортируемой смеси; u – средняя по сечению скорость; D – внутренний диаметр трубы; L – длина рассматриваемого участка потока. Эта формула в различных модификациях и в настоящее время является основой для ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

6 расчета многих пневмотранспортных систем. Общепризнанным в настоящее время и широко используемым в практике проектирования систем промышленного пневмотранспорта является принцип расчета полных потерь напора в прямой горизонтальной трубе, основанный на линейной суперпозиции потерь давления при движении чистого воздуха и твердых частиц:

P  Pв  PТ ,

(2)

где P – потери давления;

L u 2 ; Pв   D 2

L uT2 . PТ  T D 2 Если предположить, что u  uТ , то выражение (2) можно представить в виде:

P     T 

L u 2 . D 2

Величина λ подробно исследована, ее значение принято определять по формуле Блазиуса (область гидравлически гладких труб):

λ =0,316  Re 

0,25

или по формуле Альтшуля (переходная область от гидравлически гладких до гидравлически шероховатых труб):  68 K  λ = 0,11    Re D 

0,25

В отличие от λ величина  T является весьма сложной функцией и зависит от исходных параметров и режимных факторов пневмотранспортирования, в частности от концентрации материала  . Поэтому для определения давления P была предложена формула [8]:

P      z 

L u 2 , D 2

(3)

которая в настоящее время считается классической и является наиболее употребимой. В формуле (3) дополнительный коэффициент сопротивления  z , обусловленный наличием материала в потоке, рассматривается чаще всего как функция числа Фруда:  z  f  Fr  .

Например, в работе M. Weber [2] предлагается зависимость для цемента:

 z  0,0478 Fr 1,45 , где Fr – критерий Фруда; Fr 

uT . Dg

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

7 Скорость потока в конце транспортного трубопровода определяется по формуле [2]:

uK   T  Lnp , где α – коэффициент, учитывающий крупность частиц материала; β – коэффициент, учитывающий характеристики материала; Lnp – приведенная длина материалопровода. Необходимо отметить сравнительно низкую степень точности эмпирических формул. Погрешность расчетов в отдельных случаях достигает 40 % и более. Повышение точности расчетов, в том числе и в широком диапазоне изменения режимных параметров, может быть достигнуто путем проведения дальнейших широкомасштабных экспериментов. Однако такой путь экономически не эффективен и не всегда позволяет обобщить результаты расчетов при иных условиях эксперимента. Один из наиболее широкомасштабных проектов экспериментальных исследований был выполнен в Великобритании в 80-х годах XX в. В проекте участвовали 30 ведущих промышленных фирм Великобритании. На специально построенном полигоне были выполнены эксперименты по транспортированию восьми видов сыпучих материалов по трубопроводам диаметром 50, 80 и 100 мм, длиной от 50 до 160 м с количеством колен вдоль трассы – от 8 до 17. Максимальная производительность системы – 40 т/час для цемента. Результаты исследований изложены в [12] в виде руководства к проектированию ПТС. Однако, несмотря на обилие экспериментальных данных, оформленных в виде диаграмм Миллза, практическое использование этого руководства является затруднительным, т. к. эти данные не были обобщены единой методикой расчета, а их использование для экстраполяции характеристик на другие условия транспортирования (например, для трубопроводов диаметром более 100 мм или длиной более 160 м) не обеспечивает необходимой точности расчетов. Более эффективными являются такие теоретические основы расчета ПТС, у которых недостаток аналитических связей восполняется ограниченным числом выверенных эмпирических констант. Такие модели называют полуэмпирическими. Полуэмпирические модели Примерами построения полуэмпирических моделей пневмотранспортных потоков могут служить работы, выполненные M. Weber, R. Pan и O. Molerus [24–26]. Рассмотрим суть этих моделей. Weber M. [24] рассматривает аэродисперсный поток как некую однородную среду и в связи с этим с целью уточнения расчетов предлагает заменить в формуле (3) комплексный коэффициент трения     z  на коэффициент трения всей смеси  см и определять этот коэффициент на основании экспериментальных данных по формуле

 см 

2PD . u 2 L

Weber M. [24] считает эмпирический коэффициент  см неизменным для данного сыпучего материала и независимым от геометрических параметров трубопровода. Этот метод пригоден для расчетов взвешенных аэродисперсных потоков. Наоборот, R. Pan и P. Wypych [25] рассматривают аэродисперсный поток как комбинацию двух отличающихся друг от друга компонентов (газ и твердые частицы), где совместное движение каждого из них проходит по своим законам. Они предлагают следующие эмпирические формулы для определения потерь давления для каждой фазы и дальнейшего суммирования этих составляющих: ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

8 – на прямолинейных участках

PП  PПВ  PПТ

вода;

u 2     Т  ΔL , 2D

где PП – суммарные потери давления на прямолинейных участках трубопровода; PПВ – потери давления от движения воздуха на прямолинейных участках; PПТ – потери давления от движения твердых частиц на прямолинейных участках;  Т – коэффициент трения для твердых частиц на прямолинейных участках трубопро– в коленах трубопровода

ΔPK  ΔPKВ  ΔPKТ   δ  μδТ 

0 u02 , 2

где ΔPK – суммарные потери давления из-за изгиба (колена) трубопровода; ΔPKВ – потери давления от движения воздуха в колене;

ΔPKТ – потери давления из-за наличия в потоке твердых частиц; δ – коэффициент трения воздуха в колене; δТ – коэффициент трения твердых частиц о стенки колена. x4 , T  x1 x2 Frcpx3cp

где x1, x2, x3, x4 – эмпирические коэффициенты; Frcp – среднее значение числа Фруда, соответствующего среднему значению плотности воздуха  cp на прямолинейном участке трубопровода.

δТ  y1μ y2 Fr0y30y4 , где y1, y2, y3, y4 – эмпирические коэффициенты; u Fr0  0 – значение числа Фруда на выходе из колена, соответствующее плотности gD воздуха 0 . Эмпирические коэффициенты xi и yi определяются экспериментально для данного сыпучего материала. Значения этих коэффициентов могут быть применены для расчета пневмотранспортных трасс любой конфигурации различных диаметров и количества колен. Molerus O. [26] предложил использовать для расчета аэродисперсных потоков два безразмерных параметра: p 

2  ΔPТ / L  D ; μρu 2

Fr 

u , gD

где  p – безразмерное значение падения давления для твердых частиц;

ΔPТ – падение давления для твердых частиц (Па). ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

9 В данном случае комбинация параметров  p и Fr полностью определяет взвешенный аэродисперсный поток в трубе. Основываясь на этом предположении, он предлагает провести экспериментальный тест, чтобы получить необходимые данные для рассчета требуемых параметров в координатах  p – Fr и использовать полученную кривую для расчета потерь давления в любом трубопроводе для условий тестированного материала. Практика показывает, что полуэмпирические модели не решают проблему уточнения гидравлического расчета аэродисперсных потоков и при том требуют наличия сложных экспериментальных установок. Метод расчета интегральных параметров Дальнейшее расширение сферы использования пневмотранспорта требует современных и надежных инженерных методов аэродинамического (гидравлического) расчета ПТС. Научно обоснованные методы расчета интегральных параметров пневмотранспортирования, базирующиеся на аэродинамических уравнениях неразрывности, энергетического баланса, гидравлических сопротивлений, а также на уравнениях состояния газа предложены автором для установившегося потока аэросмеси, как сжатой среды [27–30]. В рамках механики сплошной двухфазной среды построено обобщенное уравнение Бернулли для неизотермического постоянного движения газовзвеси для случая адиабатического процесса изменения состояния газа. Это уравнение вдоль потока имеет вид: (c рт

(1  c р )

c 2p

(1  c)

  c рт.T 2

 ) 2 Т

2 c RT uсм P   рт  z  hn  const, 2 g  p g ( К  1) g

(4)

где c рт , c рт.T – расходная массовая концентрация газа и твердого материала;

c p , c – расходная и истинная объемные концентрации твердых частиц;

 , Т – коэффициент Кориолиса для потока газовой и твердой фаз газовзвеси; uсм – средняя по сечению трубы скорость потока газовзвеси; P – статическое давление;  p , T – расходная плотность и температура (К) газовзвеси; R – универсальная газовая постоянная; К – показатель адиабаты; z – положение центра масс газовзвеси относительно плоскости сравнения; hn – потери напора; g – ускорение силы тяжести. Уравнение (4) учитывает кроме скоростного и пьезометрического напоров температурный напор c pт RT

 K  1 g

который физически выражает тепловую энергию единицы веса газовой фазы газовзвеси. В случае низконапорного изотермического движения газовзвеси при относительно малых перепадах давления на концах трубы, когда сжимаемостью газа можно пренебречь, уравнение (4) преобразуется: 2 uсм f  P  p gz  ΔE M  const (вдоль потока); 2

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

(5)

 (1  с р )3 ср3  f    T 2  cp ; 2 с   (1  с)

p  T с р  (1  с р ) ; 1 cp  (  Т ) ; 2

ΔE M  p ghn , где f – эффективная плотность газовзвеси;

p – расходная плотность газовзвеси;

 , T – плотность газа и твердых частиц; ΔE M – потеря удельной (в единицах объема) полной механической энергии. Уравнение (4) дополняется гидравлическим уравнением неразрывности: puсм S  const,

(6)

где S – площадь поперечного сечения трубы. В отдельном случае равномерного движения газовзвесей в трубах общее выражение для потери удельной потенциальной энергии давления на трение имеет вид:

ΔE M  λ см

L u2  f см , D 2

(7)

где λ см – гидравлический коэффициент трения для потока газовзвеси; L, D – длина и диаметр трубы. Здесь важно отметить, что в выражении (7) учитывается удельная кинетическая энергия потока, которая входит в уравнение Бернулли (5) и выражается через эффективную плотность газовзвеси ( f ). Уравнения (5), (6) и (7) являются базовыми для разработки научно обоснованных методов гидравлического расчета основных параметров пневмотранспортирования. При разработке этих методов расчетов выявлено, что, учитывая характер влияния твердой фазы газовзвеси на величину удельного перепада давления и критической скорости потока, сыпучие материалы, которые перекачиваются потоком воздуха, целесообразно условно разделить на две категории: мелкодисперсные и крупнодисперсные. К мелкодисперсным относятся измельченные порошковые материалы, средняя крупность которых не превышает d w 100 мкм, а число Рейнольдса ReT  Т  6 . Все другие сыпучие материалы относятся к  крупнодисперсным. Ниже приведены полученные расчетные формулы для определения удельного переPТР пада давления и критической скорости пневмотранспортирования uкр при равномерL ном движении газовзвеси в прямых горизонтальных трубах. Удельный перепад гдавления: а) для крупнодисперсных твердых материалов: 2 PТР 2 ρu   f ρ f (1  μ v ) λ ; L 2D

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

11 2

(1  c р )3

c  ρf   ΔТ c р  р  ; 2 (1  c)  c 

    u   f   f ,кр  1  А  th 1, 276  1  кр   lgReT   ,   u      1,94

 f ,кр

 Re   1  0,667  lg T  6  





A  th b  f ,кр  1 

(8)

 th  0,93μ 0,8 v ,

0,7074

, 

b = 1,875  0,474lgReT ; f 

λ см  βср λ

; ρf 

ρf ρ

; ΔТ 

ρТ , ρ

PТР – удельные потери гдавления на участке трубопровода длиной L; L  f , ρ f – относительные значения коэффициента трения и эффективной плотности газовзвеси; uкр – критическая скорость движения воздуха в транспортном трубопроводе; λ – гидравлический коэффициент трения в соответствующем потоке чистого (без твердых частиц) воздуха; u – средняя скорость воздуха; μ v – соотношение объемных расходов твердого материала и воздуха; б) для мелкодисперсных твердых материалов: где

PТР ρu 2   ρ(1  μ v )2 λ ; L 2D 2   uкр      кр 1  (0, 43  019ReT ) 1  ; u    

ρ  1  (ΔТ  1)

(9)

μv ; 1  μv





 кр  1  (1  φ)th 47,16  μ v. кр  1  μ v.кр  ;   2

φ  0,127  (1  1,016ReT )0, 22ReT ; 

λ см  βср λ

; ρ

ρсм . ρ

Зависимости (8) и (9) носят эмпирический характер. Область их применения ограничена значениями 0,0002  μ  0,1; ReT  3000; u  uкр . При определении величины  установлено, что в случае пневмотранспортирования мелкодисперсных твердых материалов величина   1 при ReT  6 . То есть гидравлический коэффициент трения в запыленных потоISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

12 ках воздуха меньше аналогичного коэффициента трения в соответствующем потоке чистого воздуха. Это может быть косвенным подтверждением известного эффекта погашения турбулентности в запыленных газовых потоках. В случае пневмотранспортирования крупнодисперсных твердых материалов при ReT  6 , dТ  100 мкм величина  f  1 , т. е. коэффициент

λ см  λ , он свидетельствует о повышенной турбулизации потока газа при наличии в нем крупнодисперсных твердых частиц. В предельном случае, когда число Рейнольдса ReT  6 , значение относительных коэффициентов гидравлического трения  и  f приближаются к единице. Разработанная методика характеризуется достаточно удовлетворительной точностью и пригодна для практического использования в широком диапазоне изменения условий пневмотранспортирования. Заключение Анализ методов описания и анализа аэродисперсных потоков показал, что отсутствие достаточно обоснованных физических моделей движения смесей воздуха и твердых дисперсных материалов (газовзесей) по трубам привело к тому, что в практике проектирования и создания пневмотранспортных систем используется множество различных и в большинстве своем эмпирических расчетных формул. Общим недостатком их является ограниченность условиями эксперимента, на основе которых они получены, а иногда и недопустимо низкая степень точности, что вызывает определенные трудности в выборе расчетных формул для данного объекта проектирования. Одним из путей решения задач, которые связаны с разработкой обоснованных методик аэродинамического расчета ПТС, является использование опыта решения подобных проблем в родственной области – гидротранспорте сыпучих материалов, но с учетом особенностей аэродисперсного потока. Это позволяет создать научную базу для разработки обобщенных методов аэродинамического расчета пневмотранспортных трубопроводов и питателей. Список литературы 1. Зуев, Ф. Г. Пневматическое транспортирование на зерноперерабатывающих предприятиях / Ф. Г. Зуев. – М.: Колос, 1976. – 344 с. 2. Островский, Г. М. Анализ работы камерного питателя пневмотранспортной установки с подачей газа в пространство над материалом / Г. М. Островский, В. Н. Соколов, А. М. Мельников // Журнал прикладной химии. – 1977. – №4. – С. 826–829. 3. Волошин, А. И. Механика пневмотранспортирования сыпучих материалов / А. И. Волошин, Б. В. Пономарев. – К.: Наукова думка, 2001. – 520 с. 4. Костюк, Г. Ф. Исследование гидродинамики взвесенесущих потоков различной концентрации: дис. доктора техн. наук / Г. Ф. Костюк. – Одесса, 1974. – 380 с. 5. Криль, С. И. Напорные взвесенесущие потоки / С. И. Криль. – К.: Наукова думка, 1990. – 160 с. 6. Урбан, Я. Пневматический транспорт / Я. Урбан. – М.: Машиностроение, 1967. – 253 с. 7. Siegel, W. Experimentelle Untersuchungen zur pneumatischen Förderung Körniger stoffe in waagerechten Rohren und Überprüfung der Ähnlich Keitsgesetze / W. Siegel. – Düsseldorf, 1970. 8. Klinzing, G. E. Pneumatic transport – a review (Generalized phase diagram approach to pneumatic transport) / G.E. Klinzing // Powder technology. – 1987. – №51. – Р. 135–149. 9. Klinzing, G.E. Silids flow behavioz in bends: assessing fine solids buildup / G. E. Klinzing // Powder technology. – 2000. №113, P. 124–131. 10. Marcus, R. D. Pneumatic conveying of bulk solids. Notes of short courses of pneumatic conveying / R. D. Marcus // The univ. of Newcastle, NSW, Australia, 1983. 11. Rizk, F. Pneumatic conveying at optimal operation conditions and a solution of Barth’s equation / F. Rizk // Pneumotransport 3, Third International Conference on the Pneumatic Transport of Solids in Pipes, 1976, Cranfield, Bedford, England. 12. Mills, D. Pneumatic conveying design guide / D. Mills. – London: Butterworths, 1990. – 526 с. 13. Bradley, M. Pressure losses caused by bends in pneumatic conveying pipelines / M. Bradley // Powder handling ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

13 and processing. – 1990. – V2. – № 4. – Р. 315–321. 14. Ratnayake, C. A comprehensive scaling up technique for pneumatic transport systems. Thesis. – Porsgrunn, Norway: Telemark University College, 2005. – 299 p. 15. Бухгольц, Н. Н. Основной курс теоретической механики / Н. Н. Бухгольц. – М.: Наука, 1972. – 332 с. 16. Финкельштейн Г. М. Курс теоретической механики / Г. М. Финкельштейн. – М.: Гос. учеб.-пед. изд-во М-ва просвещения РСФСР, 1959. – 443 с. 17. Tachiro, H. Numerical prediction of saltation velocity for gas-solid two-phase flow in a horisontal pipe / H. Tachiro, X. Peng, Y. Tomita // Powder technology. – 1997. – № 91. – С. 141 – 146. 18. Нигматуллин, Г. И. Динамика многофазных сред / Г. И. Нигматуллин. – М.: Наука, 1987. – Ч.1. – 464с. 19. Гастерштадт, И. Пневматический транспорт / И. Гастерштадт. – Л.: Изд. Сев.-Зап. обл. Промбюро ВСНЗ, 1927. – 119 с. 20. Зеглер, Г. Транспортирование зерна пневматическим способом / Г. Зеглер, П. Шредер. – Х.: Госнаучтехиздат Украины, 1937. – 150 с. 21. Смолдырев, А. Е. Трубопроводный транспорт (основы расчета) / А. Е..Смолдырев. – М.: Недра, 1980. – 293 с. 22. Серяков, В. С. Пневматические транспортирующие установки / В. С. Серяков. – М.: Машиностроение, 1977. – С. 224–259. 23. Хрусталев, Б. М. Пневматический транспорт (теория, проектирование, реализация): дис. доктора техн. наук / Б.М. Хрусталев. – М., 1998. – 51 с. 24. Weber, M. Friction of the air and air / solid mixture in pneumatic conveying /M. Weber // Bulk solids haudling. – 1999. – V 11. – P. 99 – 102. 25. Pan, R. Scale-up procedures for pneumatic conveying design / R. Pan, P. W. Wypych // Pounder handling and processing. – 1992. – V4. – Р.167 – 172. 26. Molerus, O. Principles of flow in dispers systems / O. Molerus. – London: Chapman and Hall, 1993. – Р. 273. 27. Чальцев, М. Н. О моделировании пневмотранспортных потоков методами теории подобия / М. Н. Чальцев // Горная электромеханика и автоматика. Т. 2. – Донецк: ДонНТУ, 2004. – С. 290 – 295. 28. Чальцев, М. М. Про аналогію деяких закономірностей гідромеханіки пневмо- і гідротранспортних систем / М. М. Чальцев // Вісник (Збірник наукових праць НТУ і ТАУ). – К.: РВВ НТУ, 2000. – Вип. 4. – С. 292 – 295. 29. Чальцев, М. Н. Аналитический метод гидравлического расчета пневмотранспортных трубопроводов / М. Н. Чальцев // Сборник научных трудов Национального горного университета. – Днепропетровск: НГУ, 2004. – № 19. – С. 140–144. 30. Чальцев, М. Н. К вопросу о методиках расчета основных параметров пневмотранспорта сыпучих материалов по горизонтальным трубам / М. Н. Чальцев, С. И. Криль // Прикладна гідромеханіка. – К., 2010. – № 4 (84), Т.12. – С. 36 – 44. М. Н. Чальцев Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Горловка Анализ теоретических подходов к исследованию аэродисперсных потоков пневмотранспортных систем Пневматическое транспортирование твердых дисперсных материалов широко применяется во многих отраслях промышленности, связанных с производством, переработкой и хранением разного рода сыпучих грузов. Пневмотранспортные системы просты по своей конструкции, компактны, защищают грузы от атмосферных воздействий, а окружающую среду – от запыления. Однако дальнейшее расширение сферы использования пневмотранспорта часто сдерживается отсутствием научно обоснованных надежных инженерных методов аэродинамического (гидравлического) расчета пневмотранспортных систем. Анализ методов описания и анализа аэродисперсных потоков показал, что отсутствие достаточно обоснованных физических моделей движения смесей воздуха и твердых дисперсных материалов (аэросмесей) по трубам привело к тому, что в практике проектирования и создания пневмотранспортных систем используется множество различных и в большинстве своем эмпирических расчетных формул. Общим недостатком их является ограниченность условиями эксперимента, на основе которых они получены, а иногда и недопустимо низкая степень точности, что вызывает определенные трудности в выборе расчетных формул для данного объекта проектирования. Одним из путей решения задач, связанных с разработкой обоснованных методик аэродинамического расчета ПТС является использование опыта решения подобных проблем в родственной области – гидротранспорте сыпучих материалов, но с учетом особенностей аэродисперсного потока. Это позволяет создать научную базу для разработки обобщенных методов аэродинамического расчета пневмотранспортных трубопроводов и питателей. ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ТРАНСПОРТ, АЭРОДИСПЕРСНЫЙ ПОТОК, АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ, СЫПУЧИЙ МАТЕРИАЛ, ТВЕРДАЯ ЧАСТИЦА ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

14 M. N. Chaltsev Automobile and Highway Institute of Donetsk National Technical University, Gorlovka The Analysis of Theoretical Approaches to the Study of Aerodisperse Flows of the Pneumatic Transport Systems Pneumatic transportation of hard disperse materials is widely used in many fields of industry connected with production, handling and storage of various kinds of bulk cargo. Pneumatic transport systems are simple in construction, compact and protect cargoes from weather impact and environment from dustiness. However, the further expansion of the pneumatic transport application sphere is often restrained by the lack of scientifically grounded and reliable engineering methods of the aerodynamic (hydraulic) calculation of pneumatic transport systems. The analysis of the description and analysis technique of aerodisperse flows has shown that lack of sufficiently valid physical models of air mixture and hard disperse materials (aeromixtures) pipe motion led to the fact that in the practice of designing and creation of pneumatic transport systems a lot of various and empirical calculation formula are used. Their common drawback is limited experimental conditions on the basis of which they are obtained and sometimes an unacceptably low degree of accuracy that causes certain difficulties in the choice of calculation formula for this designing object. One of the ways to solve problems related to the development of valid aerodynamic calculation techniques of pneumatic transport systems is to use the experience of solving such problems in the related field – hydrotransport of bulk solids but taking into account peculiarities of the aerodisperse flow. It will allow to create a scientific basis for the development of generalized techniques for the aerodynamic calculation of pneumatic transport pipelines and feeders. PNEUMATIC TRANSPORT, AERODISPERSE FLOW, AERODYNAMIC CALCULATION, BULK SOLID, HARD PARTICLE Сведения об авторе: М. Н. Чальцев SPIN-код: 2978-2764 Телефон: +38 (071) 331-45-58 Эл. почта: druknf@rambler.ru Статья поступила 09.09.2018 © М. Н. Чальцев, 2018 Рецензент: Н. И. Мищенко, д-р. техн. наук, проф., АДИ ГОУВПО «ДОННТУ»

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

15 УДК 656.13 072 А. Н. Дудников, канд. техн. наук, Н. С. Виноградов, канд. техн. наук, С. А. Гау Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Горловка НОРМИРОВАНИЕ СКОРОСТЕЙ ДВИЖЕНИЯ АВТОБУСОВ НА УЧАСТКАХ ГОРОДСКИХ МАРШРУТОВ С УЧЕТОМ МЕСТ КОНЦЕНТРАЦИИ ДОРОЖНО-ТРАНСПОРТНЫХ ПРОИСШЕСТВИЙ Предложено, кроме стандартной процедуры нормирования технических скоростей автобусов, провести корректировку скорости с учетом мест концентрации дорожно-транспортных происшествий и с учетом скорости транспортного потока. Разработан порядок учета мест концентрации происшествий при нормировании скоростей на участках городских автобусных маршрутов, который предполагает снижение технической скорости движения автобусов пропорционально превышению количества дорожно-транспортных происшествий в месте концентрации их нормативного количества для указанного места концентрации. Указанный порядок дополнительного учета скорости транспортного потока предполагает приближение значений технической скорости движения автобусов к присутствующей скорости транспортного потока. Ключевые слова: скорость движения, место концентрации дорожно-транспортных происшествий, скорость транспортного потока, дорожно-транспортное происшествие

Постановка проблемы Безопасность движения автобусов на городских автобусных маршрутах является одним из основных условий при организации пассажирских перевозок. Общие тенденции аварийности с участием автобусов на городских маршрутах предполагают значительное количество происшествий. Например, в Российской Федерации общее количество происшествий возрастает, и в среднем составляет около 2000 дорожно-транспортных происшествий (ДТП) в год, при этом количество погибших примерно равно 120 чел. в год, количество раненых составляет 3000 чел. в год [1]. Широкий спектр причин и условий возникновения мест концентрации ДТП предполагает проведение постоянной работы по их выявлению и принятию мер по их устранению. Одним из таких мероприятий, направленных на обеспечение безопасности движения, является нормирование скоростей движения автобусов на маршруте. Таким образом нормирование скоростей движения автобусов на участках городских маршрутов с учетом мест концентрации дорожно-транспортных происшествий является актуальным. Цель работы Нормирование скоростей движения автобусов на участках городских маршрутов с учетом мест концентрации дорожно-транспортных происшествий. Изложение основного материала исследования Скорость движения автобуса по маршруту зависит от многих внешних факторов: благоустройства улиц; планировки города; конструктивных и динамических качеств и степени загрузки подвижного состава; интенсивности движения и характера его регулирования; числа остановочных пунктов; квалификации водителя и др. С учетом сказанного, при планировании расписания движения транспортных средств по маршруту используют средние скорости движения. В работе применим: техническую скорость, скорость сообщения и эксплуатационную скорость. ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

16 Техническая скорость автобусов – это средняя скорость движения по маршруту без учета простоев на промежуточных и конечных остановочных пунктах. В значение времени движения включаются все кратковременные остановки, связанные с регулированием движения, (остановки на перекрестках, переездах и т. д.). Скорость сообщения автобусов – это средняя скорость доставки пассажиров, учитывающая также простои на остановках для посадки и высадки пассажиров. Эксплуатационная скорость автобусов – это условная средняя скорость движения транспортного средства за время его работы на маршруте. Для одного оборота транспортного средства по маршруту, при условии одинаковой длины маршрута в обоих направлениях, эксплуатационная скорость может быть рассчитана через время оборота. Исследования показывают наличие существенного разрыва в значениях технической скорости автобуса на различных перегонах маршрута, причем различия достигают девяти раз. Известно требование по организации пассажирских перевозок по нормированию технической скорости на перегонах маршрута [4]. Явно видно, что данное требование не выполняется. Водитель автобуса стремится реализовать максимальную техническую скорость, игнорируя вопросы поддержания интервала движения и вопросы безопасности дорожного движения в области возрастания технической скорости до 90 км/ч. Указанное выше раскрывает многофакторность формирования значений технической скорости движения автобусов на маршруте. В результате проведения анализа влияния группы факторов на формирование технической скорости автобусов на перегонах маршрута авторами [5] составлена таблица 1.3 с результатами моделирования влияния отдельных факторов на техническую скорость. Скорость транспортного потока в соответствии с данными таблицы 1.3 [5] существенно влияет на техническую скорость автобуса, которая описывается регрессионной моделью:

Vт  18,12  0,44  Vп ,

(1)

где Vт – техническая скорость автобуса, км/ч; Vп – скорость транспортного потока, км/ч. Формула (1) раскрывает следующие тенденции во взаимодействии транспортных средств и автобусов в потоке:  скорость транспортного потока до 18,12 км/ч – на техническую скорость автобуса не оказывает влияния скорость транспортного потока;  техническая скорость автобуса линейно связана со скоростью транспортного потока с тенденцией совместного возрастания;  скорость транспортного потока равна технической скорости автобуса при 32,5 км/ч, до – техническая скорость автобуса выше скорости потока, свыше – техническая скорость автобуса меньше скорости транспортного потока. Средняя скорость движения транспортных средств в транспортном потоке определяется по формуле [1, 6, 7]:

Vпср  Vсв  К ,

(2)

где Vпср – средняя скорость движения автомобилей в потоке на перегоне городской улицы, км/ч; Vсв – скорость движения одиночного автомобиля в свободных условиях по перегону городской улицы, км/ч; К – коэффициент снижения скорости движения автомобилей в потоке на перегоне городской улицы за счет ряда его индивидуальных особенностей [8]: ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

17 К

1 n   k i  сi  k n   ; n i 1

1 n  Vп  Vсв     k i  с i  k n   ,  n i 1 

(3) (4)

где k i – коэффициент, учитывающий изменение скорости движения в результате воздействия нескольких элементов условий городской улицы без учета элемента, оказывающего наибольшее влияние на снижение скорости движения, ед.; с i – наименьшее из значений коэффициентов, учитывающих изменение скорости движения в результате воздействия какого-то одного из элементов условий перегона городской улицы, ед.; k n – коэффициент, учитывающий влияние продольных уклонов перегона городской улицы, ед.;  – коэффициент, учитывающий влияние интенсивности движения и состава транспортного потока, ед. Общая тенденция влияния длины перегона городской улицы на скорость транспортного потока предполагается в виде увеличения длины перегона с соответствующим увеличением скорости транспортного потока. Коэффициенты с i , k i , k n ,  сформировали с учетом рекомендаций для дорог третьей категории, что аналогично для характеристик городской улицы, данные приведены в таблицах 5, 7–11 [8]. Важно отметить, что в формуле (3) не учтено явление наличия мест концентрации ДТП на значение скорости транспортного потока, при этом проезд места концентрации явно требует снижения скорости транспортного потока. Коэффициенты влияния интенсивности движения и состава транспортного потока на скорость по легковым и грузовым автомобилям необходимо принять минимальные из двух выбранных коэффициентов, что позволит охватить наиболее сложный вариант формирования состава транспортного потока. Необходимо расширить спектр скоростей движения автобусов на маршрутах [9, 10, 11]:  конструктивную скорость движения (скорость движения автобуса, допускаемая его конструкцией, при максимальном использовании мощности двигателя на прямом участке улицы);  критическую скорость движения (скорость движения автобуса, достигаемая на предельных уклонах продольного профиля улицы, устанавливаемая по динамической характеристике для каждой модели автобуса);  предельно допустимую скорость движения (скорость движения автобуса, определяемая правилами дорожного движения, исходя из условий безопасности движения по участку улицы);  среднеходовую скорость движения (скорость движения автобуса, развиваемая автобусом на определенном участке улицы без учета потерь времени на задержки);  техническую скорость движения (скорость движения автобуса, развиваемая на отдельных участках улиц с учетом потерь времени на задержки по причинам дорожного движения);  скорость сообщения (скорость движения автобуса на соответствующем маршруте с учетом потерь времени на задержки по причинам уличного движения и простои на промежуточных остановочных пунктах для посадки и высадки пассажиров);  эксплуатационную скорость движения (скорость движения автобуса на маршруте в течение оборотного рейса с учетом времени задержек по причинам уличного движения, проISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

18 стоя на промежуточных и конечных остановочных пунктах). Максимальная скорость движения автобусов определяется на специальном участке дороги или улицы, имеющем прямой горизонтальный участок достаточной длины. Максимальная скорость зависит от мощности установленного двигателя в конструкции автобуса, прочности и надежности всех узлов и агрегатов, механического, пневматического и электрического оборудования. Максимальная скорость автобуса устанавливается заводом-изготовителем. Критическая скорость характеризует возможность автобуса преодолевать уклоны и подъемы на отдельных участках улиц и дорог. Предельно допустимая скорость движения ограничивается условиями безопасности движения, расстоянием тормозного пути, состоянием дороги [1, 12]. Значение среднеходовой скорости движения зависит главным образом от конструкции и динамических качеств автобуса, т. е. от величины ускорения, замедления и установившейся скорости движения. На среднеходовую скорость также оказывают влияние интенсивность и организация уличного движения, наличие пересечений, продольный профиль и состояние участка улицы. Техническая скорость движения характеризует весь комплекс конструктивных свойств автобуса. Большое влияние на техническую скорость оказывает интенсивность движения и продолжительность задержек по причинам уличного движения. Техническая скорость наиболее полно характеризует скоростные свойства при движении в определенных условиях эксплуатации. Под технической скоростью понимают среднюю скорость за время движения. Техническая скорость движения в значительной степени зависит от мастерства вождения автобуса водителем, погодных условий, времени года и др. В свою очередь время движения подвижного состава может быть представлено как время разгона, время движения с постоянной скоростью, время торможения и время кратковременных остановок в пути. Техническая скорость может быть определена по следующей формуле [9, 10, 13]:

Vт 

L ,  t1   t 2   t 3   t 4   t 5

(5)

где L – расстояние, пройденное автобусом по участку улицы, км; t 1 – время, потраченное на разгон автобуса, ч; t 2 – время движения автобуса с постоянной скоростью, ч; t 3 – время, потраченное на замедление автобуса, ч;

t 4 – время, потраченное на торможение автобуса, ч; t 5 – время, затрачиваемое автобусом на кратковременные остановки, связанные с организацией дорожного движения (пешеходные переходы, светофоры и т. д.), ч. «Величина технической скорости зависит от конструкции автобуса, его технического состояния, степени использования пассажировместимости, дорожных условий, интенсивности транспортного потока, квалификации водителя, организации перевозок» [9, 10, 11], при этом не указано главное воздействие транспортного потока – его скорости, как определяющего фактора. Повышение технических скоростей движения – одна из важных задач при организации перевозок пассажиров. Принято считать, что скорости движения нормируют для обеспечения безопасной и эффективной эксплуатации автобусов [9, 10, 11], рационализации использования труда водителей и сокращения затрат времени пассажиров на поездки. Нормы времени на выполнение рейсов на маршруте устанавливают с учетом продолжительности движения на перегонах, пассажирообмена на остановочных пунктах и межрейсовых отстоев на конечных пунктах маршрута [9, 10]. Нормы времени на выполнение рейсов служат исходной информацией при распределении автобусов по маршрутам, составлении расписаний движения и организации ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

19 скоростного и экспрессного сообщений. Скорости движения нормируют при открытии маршрута и далее не реже двух раз в год в начале осенне-зимнего и весенне-летнего сезонов. Внеочередной пересмотр норм проводят при изменениях трассы маршрута, модели эксплуатируемых автобусов, условий дорожного движения, жалобах водителей на невозможность соблюдения установленных норм. При установлении нормы времени рейса в качестве ограничений учитывают скорости движения автобусов: конструктивную – допускаемую конструкцией автобуса и устанавливаемую заводом-изготовителем; предельно допустимую – разрешенную Правилами дорожного движения на соответствующих участках маршрута; среднеходовую на участках маршрута. На затраты времени на рейс влияют: частота расположения остановочных пунктов; тягово-динамические качества автобусов; конструктивные особенности посадочных устройств; интенсивность пассажиропотока на маршруте; число пассажиров, приходящихся на одну дверь автобуса; интенсивность транспортного потока на трассе маршрута; дорожные и климатические условия движения; ограничения скорости движения в связи с регулированием дорожного движения; опыт и психофизиологическое состояние водителей автобусов. Тягово-динамические качества автобусов существенны для разгона до среднеходовой скорости после остановки. Ускорение зависит от удельной мощности двигателя, приходящейся на единицу полной массы автобуса, и в среднем составляет 0,8–1,0 м/с2. Замедление при служебном торможении равно в среднем 1,5–1,9 м/с2. У неопытных водителей ускорение при разгоне 0,5–0,6 м/с2, а замедление при торможении 1,1–1,3 м/с2. Из-за усталости водителей в конце смены фактическая продолжительность рейсов увеличивается на 3–4 %. Интенсификации пассажирообмена на остановках способствует уменьшению числа и высоты подножек, увеличение ширины дверей, снижение числа пассажиров, приходящихся на одну дверь, исключение переполнения салона пассажирами. В среднем на открытие двери затрачивается 2 с, на закрытие – 3 с без учета задержек из-за наличия пассажиров в зоне входного тамбура двери в часы пик. На посадку и высадку одного пассажира в среднем затрачивается 2 с, причем норма изменяется с ростом наполнения автобуса, а в осенне-зимний сезон она дополнительно увеличивается на 8–10 %. Интенсивность пассажиропотока на маршруте влияет на наполнение автобусов. Повышение наполнения приводит к увеличению полной массы автобусов. Изменение пассажиропотока на ±10 % от среднего значения оказывает слабое влияние на время рейса. Перевозка пассажиров сверх величины 3 пасс/м2 свободной площади пола салона вызывает снижение скорости сообщения примерно на 0,3–0,4 км/ч на каждые 10–20 пасс. Транспортный поток, в котором движется автобус, лимитирует среднеходовую скорость последнего при интенсивности свыше 390 приведенных единиц транспортных средств на одну полосу движения в час. При меньшей интенсивности транспортного потока его влиянием на скорость движения автобуса можно пренебречь. Продольные подъемы и уклоны величиной более 2 % влияют на скорость движения автобуса. Коэффициент продольного уклона равен отношению суммы высот всех подъемов и спусков к длине трассы маршрута. Коэффициент продольного уклона на маршрутах, расположенных на равнинной местности, равен 0,01–0,03; при средне выраженном рельефе – 0,03–0,08, при сильно выраженном рельефе – 0,08–0,20. Ночью при отсутствии уличного освещения скорость движения автобуса снижается на 12–15 %. В осенне-зимний период время рейса увеличивают на 5 % в южных районах и до 15 % – в северных. Норму времени на рейс корректируют в зависимости от условий движения – делением ее на коэффициент снижения скорости, который составляет при нормальных условиях, чистой поверхности дороги – 1,00; дожде – 0,82–0,87; снеге – 0,80–0,82; тумане – 0,77–0,79; поземке на дороге – 0,95–0,97; рыхлом снеге – 0,88–0,90; снеге с гололедицей – 0,75–0,77; сильной гололедице – 0,63–0,65 [9, 10, 11]. Применяются дифференцированные нормы, учитывающие типичные условия эксплуISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

20 атации: «сухой путь», «мокрый путь», «зимняя дорога», «снегопад». При значительных изменениях климатических условий, делающих невозможным безопасное движение по обычным нормам, вводится режим «бездорожье», при котором водитель должен выполнять рейс по маршруту со скоростью, выбираемой самостоятельно. При невозможности обеспечить безопасную эксплуатацию движение автобусов временно прекращается. Нормы времени на проезд совпадающих участков различных маршрутов устанавливают равными при эксплуатации одинаковых автобусов. При эксплуатации на маршруте автобусов разных моделей нормы времени на рейс устанавливают, исходя из характеристик автобуса, требующего на рейс максимального времени. Время на нулевые рейсы устанавливают, исходя из технической скорости движения автобусов. Расчетное время на подачу автобуса по заказу определяют, исходя из норматива скорости движения – 20 км/ч. Оперативно назначаемые диспетчером рейсы по продолжительности соответствуют рейсам, предусмотренным расписанием движения. Дополнительно к указанному выше ряду требований по нормированию технической скорости необходимо разработать механизм учета наличия мест концентрации дорожнотранспортных происшествий. В формуле (2) для оценки степени опасности движения через место концентрации в узле улично-дорожной сети (УДС) предложено использовать отношение количества происшествий за год в узле к нормативному количеству происшествий, по которому принимается решение о наличии места концентрации ДТП. Предлагается указанный подход использовать для нормирования технической скорости автобусов при проезде места концентрации происшествий. Опишем математически коэффициент снижения технической скорости движения автобусов при проезде места концентрации ДТП:

K Vi 

N nдтпi N дтпi

(6)

где K V i – коэффициент снижения технической скорости движения автобусов при проезде i-го места концентрации ДТП на маршруте по УДС, ед.; N nдтпi – нормативное количество ДТП для i-го места концентрации на маршруте по УДС в год, ед./г. [8]; N дтпi – количество ДТП на участке i-го места концентрации ДТП на маршруте по УДС в год, ед./г. Дополнительно необходимо соблюдать условие по количеству ДТП для (6):

 N nдтпi , K V i  N дтпi ,   n  N дтпi  N дтпi .

(7)

С учетом (5), (6) и (7), предлагается нормировать скорость движения автобусов на участках маршрута по следующей зависимости:

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

   Li Vтi  K V i   ;    t 1i   t 2i   t 3i   t 4i   t 5i   N nдтпi  , ; K V i  N  дтп i    N дтп  N nдтп . i i 

(8)

где Vтi – скорректированная техническая скорость автобусов на i-ых участках маршрута с учетом наличия мест концентрации ДТП; С учетом (4) и (8), учитываем скорость транспортного потока на участках городских улиц в нормировании технической скорости автобусов на перегонах маршрута путем минимизации отклонений принятой технической скорости автобусов от расчетной скорости движения транспортного потока. При этом скорость движения автобусов в местах концентрации ДТП должна быть равна рассчитанной по формуле (8) и обеспечивается водителем автобуса. Общая процедура нормирования технической скорости автобусов на участках маршрута с учетом мест концентрации ДТП и скорости транспортного потока выглядит следующим образом: Li  Vт i   t 1i   t 2i   t 3i   t 4i   t 5i  или    Li Vтi  K V i     t 1i   t 2i   t 3i   t 4i   t 5i   n n K  N дтпi : N Vi дтп i  N дтпi ; N дтп i     n V  V   1   k  с  k    ; пi св i  i i n    n i 1 i   V  V  min пi  тi или  Vтi  Vпi  min .

 ; 

(9)

Выводы 1. Предложено, кроме стандартной процедуры нормирования технических скоростей автобусов, провести корректировку скорости с учетом мест концентрации дорожнотранспортных происшествий и с учетом скорости транспортного потока. 2. Разработан порядок учета мест концентрации происшествий при нормировании скоростей на участках городских автобусных маршрутов, который предполагает снижение технической скорости движения автобусов пропорционально превышению количества ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

22 дорожно-транспортных происшествий в месте концентрации их нормативного количества для указанного места концентрации. Указанный порядок дополнительного учета скорости транспортного потока предполагает приближение значений технической скорости движения автобусов к присутствующей скорости транспортного потока. Список литературы 1. Справочник по безопасности дорожного движения, обзор мероприятий по безопасности дорожного движения / под ред. В. В. Сильянова. ‒ Осло ; М. ; Хельсинки : Институт экономики транспорта Норвегии ; МАДИ (ГТУ) ; Совет министров Северных стран, 2001. – 576 с. 2. Форум про громадський транспорт та транспортні системи [Електронний ресурс]. – Режим доступу : http://marshrutky.com.ua/forum/ . 3. Тєлєтов, О. С. Маркетингові дослідження міського пасажирського транспорту / О. С. Тєлєтов, Є. І. Нагорний // Механізм регулювання економіки. – 2007. – № 1. – С. 126‒132. 4. Островский, Н. Б. Пассажирские автомобильные перевозки / Н. Б. Островский. – М. : Транспорт, 1986. – 220 с. 5. Большаков, А. М. Повышение качества обслуживания пассажиров и эффективности работы автобусов / А. М. Большаков. – М. : Транспорт, 1981. – 206 с. 6. Банатов, А. В. Оценка безопасности движения в городских условиях : автореф. дис. ... канд. техн. наук : 05.23.11 / А. В. Банатов. – Волгоград : Волгоградская гос. архитектурно-строит. акад., 2002. – 21 с. 7. Бандрівський, М. І. Правила та безпека дорожнього руху / М. І. Бандрівський, Є. Є. Приймак. – Львів : Світ, 1997. – 216 с. 8. Методические рекомендации по оценке проектных решений автомобильных дорог по скорости движения [Электронный ресурс] / М-во трансп. стр-ва, Гос. всесоюзный дор. науч.-исслед. ин-т СоюзДорНИИ. – Режим доступа : http://www.gosthelp.ru/ text/metodicheskierekomendacii163.html . 9. Спирин, И. В. Городские автобусные перевозки : справ. / И. В. Спирин. – М. : Транспорт, 1991. – 238 с. 10. Варелопуло, Г. А. Организация движения перевозок на городском пассажирском транспорте / Г. А. Варелопуло. – М. : Транспорт, 1990. – 208 с. 11. Доля, В. К. Теоретические основы и методы организации маршрутных автобусных перевозок пассажиров в крупнейших городах : дис. … д-ра техн. наук / В. К. Доля. – М. : МАДИ, 1993. – 301 с. 12. Иларионов, В. А. Экспертиза дорожно-транспортных происшествий / В. А. Иларионов. – М. : Транспорт, 1989. – 255 с. 13. Антоношвили, М. Е. Оптимизация городских автобусных перевозок / М. Е. Антоношвили. – М. : Транспорт, 1985. – 102 с.

А. Н. Дудников, Н. С. Виноградов, С. А. Гау Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Горловка Нормирование скоростей движения автобусов на участках городских маршрутов с учетом мест концентрации дорожно-транспортных происшествий Безопасность движения автобусов на городских автобусных маршрутах является одним из основных условий при организации пассажирских перевозок. Общие тенденции аварийности с участием автобусов на городских маршрутах предполагают значительное количество происшествий. Например, в Российской Федерации общее количество происшествий возрастает, и в среднем составляет около 2000 дорожно-транспортных происшествий в год, при этом количество погибших примерно равно 120 чел. в год, количество раненых составляет 3000 чел. в год. Широкий спектр причин и условий возникновения мест концентрации ДТП предполагает проведение постоянной работы по их выявлению и принятию мер по их устранению. Одним из таких мероприятий, направленных на обеспечение безопасности движения, является нормирование скоростей движения автобусов на маршруте. Таким образом нормирование скоростей движения автобусов на участках городских маршрутов с учетом мест концентрации дорожно-транспортных происшествий является актуальным. В работе предложено, кроме стандартной процедуры нормирования технических скоростей автобусов, провести корректировку скорости с учетом мест концентрации дорожно-транспортных происшествий и с учетом скорости транспортного потока. Разработан порядок учета мест концентрации происшествий при нормировании скоростей на участках городских автобусных маршрутов, который предполагает снижение технической скорости движения автобусов пропорционально превышению количества дорожно-транспортных происшеISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

23 ствий в месте концентрации их нормативного количества для указанного места концентрации. Указанный порядок дополнительного учета скорости транспортного потока предполагает приближение значений технической скорости движения автобусов к присутствующей скорости транспортного потока. СКОРОСТЬ ДВИЖЕНИЯ, МЕСТО КОНЦЕНТРАЦИИ ДОРОЖНО-ТРАНСПОРТНЫХ ПРОИСШЕСТВИЙ, СКОРОСТЬ ТРАНСПОРТНОГО ПОТОКА, ДОРОЖНО-ТРАНСПОРТНОЕ ПРОИСШЕСТВИЕ

А. N. Dudnikov, N. S. Vinogradov, S. А. Gau Automobile and Highway Institute of Donetsk National Technical University, Gorlovka Bus Speed Setting on Sections of Urban Routes Taking into Account Concentration Places of Traffic Accidents Bus traffic safety on urban bus routes is one of main conditions when arranging passenger transportation. The main tendencies of the accident rate with participation of buses on urban routes assume a significant number of accidents. For example in the Russian Federation the total number of accidents increases and on average is about 2000 traffic accidents annually, herewith the death toll is approximately 120 people a year, the number of injured is 3000 people a year. A wide range of causes and conditions of traffic accidents concentration places assumes constant work on their identification and taking measures to eliminate them. One of these measures aimed at ensuring traffic safety is to set bus speeds on routes. So bus speed setting on sections of urban routes taking into account concentration places of traffic accidents is actual. The work suggests besides standard procedure of setting road bus speeds to adjust the speed taking into account concentration places of traffic accidents and speed of the traffic flow. The accounting procedure of accidents concentration places at setting speeds on sections of urban bus routes is developed, it assumes reducing road bus speed proportional to exceeding number of traffic accidents in the concentration place of their standard quantity for the indicated place of concentration. The indicated procedure of the additional accounting of the traffic flow speed assumes values approximation of the road bus speed to the present speed of the traffic flow. SPEED, CONCENTRATION PLACE OF TRAFFIC ACCIDENTS, TRAFFIC FLOW SPEED, TRAFFIC ACCIDENT Сведения об авторах: А. Н. Дудников SPIN-код: 8393-4943 Телефон: +38 (071) 301-98-50 Эл. почта: andudnikov@rambler.ru Н. С. Виноградов SPIN-код: 6801-2397 Телефон: +38 (050) 975-23-12 Эл. почта: nikolayx6m@mail.ru

С. А. Гау Телефон: Эл. почта:

+38 (071) 388-41-85 serega.gau@gmail.com

Статья поступила 15.06.2018 © А. Н. Дудников, Н. С. Виноградов, С. А. Гау, 2018 Рецензент: Н. А. Селезнева, канд. экон. наук, доц., АДИ ГОУВПО «ДОННТУ»

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

24 УДК 621. 833 В. В. Куница, канд. техн. наук, К. Р. Губа Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Горловка РАБОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МАШИННОГО АГРЕГАТА С ИМПУЛЬСНОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ Исследован вопрос возможности применения импульсной передачи в приводе машинного агрегата для бесступенчатого регулирования скорости рабочих органов. Рассмотрены режимы работы, силовые зависимости, передаточное отношение, неравномерность вращения валов, динамический и выходной моменты сил на валах в параллелограммной инерционноимпульсной передаче. Ключевые слова: импульсная передача, режимы работы, рабочие характеристики

Введение Повышение производительности труда в целом ряде отраслей промышленности возможно путем организации непрерывных технологических процессов, для управления которыми необходимо регулировать скорость рабочих органов машин. Для решения этой задачи особо актуальным и важным является использование бесступенчатого регулирования скорости в связи с оптимизацией и интенсификацией технологических процессов [1, 2, 3]. Импульсные механические передачи являются бесступенчатыми автоматическими механическими передачами по своим природным свойствам. Они предназначаются для автоматического бесступенчатого регулирования скоростей и крутящих моментов сил на рабочих органах различных технологических машин. Отдельным важным вопросом является разработка бесступенчатых коробок скоростей для автомобилей на основе использования импульсных механических передач. Вопрос о применении импульсных механических систем для указанных целей тормозится из-за недостаточной изученности их рабочих характеристик [1, 3, 4]. Анализ исследований и публикаций Для бесступенчатого регулирования скорости рабочих органов машин используются электроприводы постоянного тока, гидравлические, пневматические и механические регулируемые передачи. Выбор способа регулирования скорости рабочих органов зависит от анализа конкретного разрабатываемого привода и сводится к нахождению наиболее экономически выгодного решения этой задачи [1, 2, 4]. Импульсной механической бесступенчатой передачей принято называть такую механическую передачу, в которой энергия силового потока с ведущего вала на выходной вал передается силовыми импульсами [2, 3, 6]. В результате при равномерном вращении ведущего вала агрегата значение частоты вращения выходного (рабочего) вала колеблется относительно некоторого среднего значения. Это свойство импульсных передач имеет двоякое значение [5, 7]:  условно отрицательное свойство, которое создает в приводах оборудования дополнительные динамические нагрузки (инерционные силы движущихся масс звеньев);  положительное свойство, которое делает рабочий орган агрегата активным. Следует отметить, что это свойство импульсных передач в ряде случаев вызывает нестационарные процессы колебаний в машинах, что негативно влияет на показатели их работы.

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

25 Одновременно, на режиме прямого хода U  1 импульсная передача выполняет функцию динамической муфты, значительно снижает вращательные колебания и защищает двигатель агрегата от возникающих перегрузок. Целесообразно все импульсные механические передачи по принципу их действия и особенностям математического описания разделить на две большие группы [3, 4, 8]:  инерционные импульсные механические передачи;  импульсные механические передачи с изменяющимся звеном. Эффективность применения импульсных передач для бесступенчатого регулирования скорости не вызывает сомнения; например, применение этих передач в металлорежущих станках дает возможность увеличить их производительность. Импульсные механические передачи изменяют крутящий момент и скорость выходного вала на основе использования механизмов свободного хода (МСХ) [5, 8, 9]. Выбор способа регулирования скорости рабочих органов и типа механического привода значительно упрощается при наличии их рабочих характеристик. Цели и задачи исследования Цель исследования – разработка рабочих характеристик машинного агрегата с импульсной передачей. Для достижения указанной цели следует решить такие задачи:  составить математическую модель машинного агрегата с импульсной передачей;  определить величину импульса момента сил, который передается на выходной (рабочий) вал за один цикл работы;  установить силы, определяющие величину импульса момента сил;  определить функцию передаточного отношения импульсной передачи. Математическая модель импульсной передачи Импульсная механическая передача содержит голономные стационарные связи. Кинетическая энергия такого агрегата будет однородной квадратичной функцией обобщенных скоростей [7, 10, 11]:





Т  Т1  0,5  А1   2  2  А2    А3   2  І 3   2  І 4   2  І5   2 ,

(1)

где Т 1 – кинетическая энергия двигателя;  ,  , ,  ,  – обобщенные скорости ведущего, промежуточного, грузового звеньев и 

выходных рабочих органов прямого и обратного хода соответственно; I 3 , I 4 , I 5 – массовые параметры промежуточного звена и выходных рабочих органов;

А1 , А2 , А3 – переменные коэффициенты уравнения. 2

a  a  А1  І1  nma 2    k  nI в  2nmah    k  cos  , e  e 

(2)

a  b   2ab  А2  nmab    k     k nI в  nmh    b  a k  cos  , e e e      

(3)

b  b  А3  І 2  nmb 2    k  nI в  2nmbh    k  cos k . e  e 

(4)

Потенциальная энергия упругих элементов механизмов свободного хода будет равняться квадратичной функции угла поворота промежуточного звена [1, 10, 12]: ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

П  0,5U 2 .

(5)

Для записи дифференциальных уравнений движения звеньев на каждом режиме движения используем уравнения Лагранжа [5, 7]:

d T T   Qs ; s  1.....5 . dt q s q s

(6)

Такая импульсная механическая система имеет пять степеней подвижностей, дифференциальные уравнения движения имеют вид системы:   A2    A4     2  A6   2  Mд; A1

  A3    A5     2  A6  2  M 2  M 1 ; A2    u  M 1  N ; I 3   u     M ; I  5

(7)

   M e  u1   , I 4

где А4 , А5 , А6 – переменные коэффициенты дифференцирования; n, m, a, в, e, h, d , u, u1 – параметры импульсного механизма; M д , М1, М 2 , М , M e – моменты сил сопротивлений.   a  a  А4    k   nI в  nmab    cos k    k k sin   , e  e      в  в  А5    k nI в  nmbh    cos k    k k sin   , e  e   

A6  nmehk sin k .

(8) (9) (10)

Рассмотрим обоснование эффективности применения импульсных передач на примере параллелограммной инерционно-импульсной передачи. Схема изображена на рисунке 1 [3, 13].

Рисунок 1 – Схема импульсной передачи Звено ОВ означает промежуточный вал, звено ОД – ведущий маховик, СД – шатун, ВС – грузовое звено с центром тяжести в точке S. Характерное качество такой параллелограммной импульсной передачи состоит в равенстве углов поворота ведущего маховика ОД и грузового звена ВС. Благодаря этому качеISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

27 ству передача значительно снижает пиковые нагрузки на МСХ, импульсный механизм и приводной двигатель передачи. Импульс момента сил, который передается на выходной вал, за один цикл работы механизма равен: t2

S   М  dt , t1

(11)

где М – вращающий момент инерционных сил, действующий на выходной вал со стороны промежуточного вала во время их совместного движения; t1 , t 2 – время начала и окончания совместного движения выходного и промежуточного валов импульсной передачи. Перейдем под знаком интеграла к переменной угла ψ поворота грузового звена d    dt ;      .

(12)

Таким образом, будем иметь  М S   d ,      

(13)

где  0 – угол, который соответствует началу совместного движения выходного и промежуточного валов импульсной передачи;  ,  – угловые скорости ведущего и выходного валов. Для упрощения объяснений пренебрежем изменением угловых скоростей валов. При таком допущении имеем две инерционные силы P1 и P2 , которые приложены в центре тяжести S грузового звена, модульное значение которых равно [7, 10, 14]:

Р1  m  аBn ,

(14)

n Р2  m  аSB ,

(15)

где аB , aSB – нормальные ускорения точки В и точки S при движении вокруг точки В. Анализ функционирования такого машинного агрегата показывает, что каждый из МСХ может быть либо замкнутым, либо разомкнутым. Таким образом импульсная механическая передача имеет четыре различных режима работы [1, 3, 5]: 1) выбега, когда оба МСХ разомкнуты. На этом режиме скорость выходного маховика и промежуточного вала будет уменьшаться. Угловая скорость грузового звена, ведущего вала и двигателя будет увеличиваться; 2) замыкания, когда корпусный МСХ замыкается на корпус, а выходной МСХ остается еще разомкнутым. На этом режиме скорость выходного маховика продолжает уменьшаться, а скорость промежуточного вала будет равняться нулю. Угловая скорость грузового звена, ведущего вала и двигателя будет увеличиваться; 3) рабочий, когда выходной МСХ замыкается и движение передается на рабочий орган для выполнения технологического процесса. При определенных технологических условиях третий режим может перейти на режим динамической муфты; 4) стоповый, когда оба МСХ замкнуты. На этом режиме промежуточный вал и выходной маховик замыкаются между собой и соединяются с корпусом передачи. Импульсный механизм переходит на режим кинематической муфты и защищает двигатель от перегрузок. ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

28 Следовательно, процесс работы такого машинного агрегата за любой промежуток времени можно рассматривать как чередование указанных выше режимов. При этом последовательность чередования указанных режимов носит случайный характер. Для исследования режимов движения импульсной передачи, введены два вспомогательных символа 1 и  2 , которыми характеризуется состояние МСХ. Когда 1  1 – корпусный МСХ включен, если 1  0 – корпусный МСХ выключен. Когда  2  1 – выходной МСХ включен, если  2  0 – выходной МСХ выключен. Очевидно, что каждому режиму соответствует определенная комбинация символов 1 и  2 . Таблица 1 дает полную характеристику этих комбинаций. Таблица 1 – Режимы движения и комбинации символов 1 и  2 Режим

Название режима движения

Значение символов 1 2

Режим разгона

1  0

2  0

Режим включения корпусного МСХ Режим включения выходного МСХ (рабочий режим) Режим включенных МСХ (стоповый режим)

1  1

2  0

1  0

2  1

1  1

2  1

III IV

Основными рабочими характеристиками машинного агрегата являются:  диапазон передаточных отношений U М ;  неравномерность вращения выходного рабочего вала   ;  неравномерность вращения ведущего вала (вала электродвигателя)  ;  функция изменения крутящего момента выходного вала. Согласно определению передаточного отношения для машинного агрегата с импульсной передачей имеем зависимость U М  АП

 СР , СР

(16)

где АП – кинематический параметр импульсной передачи, который зависит от конструктивных элементов зацепления. На основе теоремы о среднем значении функции имеем:  СР 

1 1 1    t dt   t1   0 , t1 0 t

(17)

1 1 1  СР     t dt   t1   0 . t1 0 t

(18)

Определим длину одного периода. На установившемся режиме движения изменение угловой скорости вала электродвигателя вообще не превышает 3 %. Таким образом, время одного периода рассчитываем по формуле [10, 14]: t1 

2



a11n1 1   E





2 . a11n1h

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

(19)

29 Анализ зависимостей (17)–(19) позволяет сказать, что характеристика передаточного отношения является линейной. Для построения диапазона передаточного отношения U М следует определить его максимальное значение, которое соответствует максимальному параметру эксцентриситета грузового звена. Неравномерность вращения ведущего и выходного валов следует оценивать по коэффициенту неравномерности, которые имеют вид:  max   min ,  CP

(20)

   min   max .  CP

(21)

 

Для определения максимальных  max,  max и минимальных  min ,  min значений угловых скоростей следует использовать зависимости, которые приведены в [4]. Переменность крутящего момента вала двигателя отражает коэффициент неравномерности  

М max  М min . М CP

(22)

Следует заметить, что на отрезке времени от 0 до t1 график функции момента имеет выпуклый вид, а увеличение числа рабочих тел корпусного МСХ неравномерность момента двигателя уменьшает. Оценим динамическую напряженность машинного агрегата по напряженности корпусного МСХ. Пренебрегая в амплитудах моментов гармоническими составляющими колебаний, получим функцию момента М (t )  ( L1Соst  L2Sint ) .

Рассмотрим третье уравнение системы и запишем его в виде







(23)



2 2  .   N0 a12 M c  ( I  a12 а11 М  ( І д  а11 ( І 0  А1 ))   Iп  І0 )  

(24)

Это уравнение имеет слева динамический вращающий момент сил М П , действующий на ведущем валу, а справа – вращающий момент сил М В , действующий на выходном валу передачи [1, 5, 9]:

 



2  , М П  а11 М  І д  а11 ( І 0  А1)  

(25)

2  . М В  N0 a12 M c  ( I  a12 Iп  І0 )  

(26)





Момент сил, действующий на корпусный МСХ, равен разности моментов М КП  М В  М П .

(27)

Выводы Разработана математическая модель импульсной передачи при условии, что передача содержит голономные стационарные связи. Для характеристики состояния МСХ введено два вспомогательных символа 1 и  2 . Составлена таблица комбинаций символов, что позволяет наметить пути моделирования процесса работы машинного агрегата. ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

30 Зависимости (25) и (26) показывают, что с увеличением угловой скорости выходного вала средний крутящий момент сил передачи автоматически и непрерывно падает. И наоборот, снижение угловой скорости выходного вала приводит к автоматическому росту среднего крутящего момента сил передачи. Рассмотрены рабочие характеристики и получены математические выражения моментов сил и сил, которые действуют на элементы передачи. Установлено, что использование бесступенчатых импульсных механических передач в технологических машинах является целесообразным. Список литературы 1. Леонов, А. И. Инерционные автоматические трансформаторы вращающего момента / А. И. Леонов. ‒ М. : Машиностроение, 1978. ‒ 224 с. 2. Кропп, А. Е. Приводы машин с импульсными вариаторами / А. Е. Кропп. ‒ М. : Машиностроение, 1988. ‒ 144 с. 3. Мальцев, В. Ф. Механические импульсные передачи / В. Ф. Мальцев. ‒ М. : Машиностроение, 1978. ‒ 367 с. 4. Артоболевский, И. И. Теория механизмов и машин / И. И. Артоболевский. ‒ М. : Машиностроение, 1989. ‒ 719 с. 5. Леонов, А. И. Микрохраповые механизмы свободного хода / А. И. Леонов. ‒ М. : Машиностроение, 1982. ‒ 219 с. 6. Пронин, Б. А. Бесступенчатые клиноременные и фрикционные передачи (вариаторы) / Б. А. Пронин, Г. А. Ревков. ‒ М. : Машиностроение, 1980. ‒ 320 с. 7. Добронравов, В. В. Основы аналитической механики / В. В. Добронравов. ‒ М. : Высшая школа, 1976. ‒ 263 с. 8. Вульфсон, И. И. Динамические расчеты цикловых машин / И. И. Вульфсон. ‒ Л. : Машиностроение, 1976. ‒ 328 с. 9. Коловский, М. З. Динамика машин / М. З. Коловский. ‒ Л. : Машиностроение, 1989. ‒ 263 с. 10. Лурье, А. И. Аналитическая механика / А. И. Лурье. ‒ М. : ГИФМЛ, 1961. ‒ 576 с. 11. Пейсах, Э. Е. Система проектирования плоских рычажных механизмов / Э. Е. Пейсах, В. А. Нестеров. ‒ М. : Машиностроение, 1988. ‒ 232 с. 12. Litvin, F. L. Gear Geometry and Applied Theory / F. L. Litvin, A. Fuentes. ‒ Cambridge, U. K. : Cambridge University Press, 2004. ‒ 800 p. 13. Kolovsky, M. Z. Advanced Theory of Mechanisms and Machines / M. Z. Kolovsky, A. N. Evgrafov. ‒Berlin : Verlag ; New York : Springer, 2000. ‒ 800 p. 14. Stölzle, K. Freilaufkupplungen. Berechnung und Konstruktion / K. St ölzle, S. Hart. ‒ Berlin, 1971. ‒ 169 s.

В. В. Куница, К. Р. Губа Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Горловка Рабочие характеристики машинного агрегата с импульсной передачей Исследован вопрос возможности применения импульсной передачи в приводе машинного агрегата для регулирования скорости рабочих органов. Бесступенчатое регулирование скорости рабочих органов является наиболее оптимальным вариантом решения задачи по повышению эффективности производства. Импульсные механические передачи являются бесступенчатыми автоматическими механическими передачами по своим природным свойствам. Они предназначаются для автоматического бесступенчатого регулирования скоростей и крутящих моментов сил. Разработана математическая модель импульсной передачи при условии, что передача содержит голономные стационарные связи. Для записи дифференциальных уравнений движения импульсной передачи на всех режимах работы используются уравнения Лагранжа. Выяснено, что импульсная механическая система имеет пять степеней подвижности. Дифференциальные уравнения движения имеют вид системы из пяти уравнений, для решения которых необходимо применять методы динамического моделирования. Анализ функционирования такого машинного агрегата показывает, что каждый из МСХ передачи может быть либо замкнутым, либо разомкнутым. Таким образом, импульсная механическая передача имеет четыре различных режима работы. Для исследования режимов движения импульсной передачи предложено ввести два вспомогательных символа

1 и  2 , которыми характеризуется состояние МСХ. Составлена таблица комбинаций вспомогаISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

31 тельных символов, что позволяет наметить пути моделирования процесса работы машинного агрегата. Основными рабочими характеристиками являются: диапазон передаточных отношений; неравномерность вращения рабочего вала; функция изменения крутящего момента сил на выходном валу. Записаны уравнения динамических вращающих моментов сил, действующих на ведущем и выходном валах передачи. Предложены математические записи коэффициентов неравномерности крутящего момента, вращения входного и выходного валов. На установившемся режиме движения изменение угловой скорости вала электродвигателя не превышает 3 %. Определена длина времени одного периода колебаний. Выяснено, что момент сил, действующий на корпусном МСХ, равен разности моментов сил, действующих на ведущем и выходном валах. Анализ математических зависимостей для угловых скоростей позволяет сказать, что характеристика передаточного отношения носит характер линейной функции. Использование бесступенчатых импульсных передач для регулирования скоростей рабочих органов в приводах машинных агрегатов является целесообразным. ИМПУЛЬСНАЯ ПЕРЕДАЧА, РЕЖИМЫ РАБОТЫ, РАБОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

V. V. Kunitsa, K. P. Guba Automobile and Highway Institute of Donetsk National Technical University, Gorlovka Operating Characteristics of the Machine Aggregate with Pulse Transmission The question of the pulse transmission application in the drive of the machine aggregate for speed regulation of movable objects is investigated. Infinitely adjustable speed of movable objects is the most optimal task solution and productive efficiency improvement. Mechanical pulse transmissions are stepless automatic mechanical transmissions on their nature. They are intended for infinite speed control and torque control. The mathematical model of pulse transmission is developed, provided that transmission has holonomic scleronomic constraints. For differential equations of the pulse transmission movement at all modes of operation Lagrange equations are used. It is clarified that pulse mechanical system has five motion freedoms. Differential equations of motion are of the system form from five equations, for their solution it is necessary to apply methods of dynamic simulation. The analysis of such machine aggregate functioning shows that each unit of the free-wheel clutch mechanism can be either closed or open so pulse mechanical transmission has four different modes of operation. For investigation of the pulse transmission movement it is suggested to introduce two auxiliary symbols 1 and  2 . They will characterize the state of the free-wheel clutch mechanism. The table of the auxiliary symbol set is made. It allows to outline modelling ways of the machine aggregate working process. The main operating characteristics are span of speed ratios; irregularity of the working shaft revolutions; torque curve function on the output shaft. The equations of dynamic driving torques on the driving shaft and output shaft are recorded. Mathematical recording of torque irregularity coefficients, driving and output shaft revolution irregularity coefficients are suggested. During steady state of motion instability of the electric motor shaft angular velocity does not exceed 3 %. The time of one oscillation period is determined. It is clarified that torque on the body of free-wheel clutch mechanism is equal to the difference of torques on driving and output shafts. The analysis of mathematical dependences for angular velocities allows to say that the characteristic of the gear ratio is of linear function character. Stepless mechanical transmissions for speed regulation of movable objects in the drives of machine aggregates are rational. PULSE TRANSMISSION, MODE OF OPERATION, OPERATING CHARACTERISTICS Сведения об авторах: В. В. Куница Телефон: +38 (095) 870-40-15 Эл. почта: kf-bdmdm@adidonntu.ru К. Р. Губа Телефон: +38 (095) 427-22-41 Эл. почта: kf-bdmdm@adidonntu.ru Статья поступила 10.12.2015 © В. В. Куница, К. Р. Губа, 2018 Рецензент: А. И. Севостьянов, канд. техн. наук, доц., АДИ ГОУВПО «ДОННТУ»

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

32 УДК 656.13 С. А. Легкий, канд. экон. наук, Л. А. Пихтерева Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Горловка УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ ВЫБОРА РАЦИОНАЛЬНОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА ДЛЯ ГОРОДСКИХ АВТОБУСНЫХ ПЕРЕВОЗОК Рассмотрены методики выбора рационального подвижного состава пассажирского автомобильного транспорта. Выявлены их преимущества и недостатки. Предложена методика выбора рационального подвижного состава для городских автобусных перевозок, позволяющая учитывать качество обслуживания пассажиров, себестоимость 1 км пробега и комфортность автобусов. Ключевые слова: автобус: перевозка пассажиров, выбор вместимости, себестоимость перевозок, комфортность автобуса, выбор марки

Постановка проблемы Автомобильной промышленностью выпускается большое количество различных типов и марок транспортных средств, предназначенных для перевозки пассажиров. Каждая марка и модель подвижного состава имеет определенные технические характеристики (габаритные размеры, ширина дверей, радиус поворота, тягово-скоростные характеристики и т. д.) и конструктивные особенности, влияющие на результаты транспортного процесса и качество обслуживания пассажиров. Кроме этого каждая марка транспортного средства отличается по стоимости и эксплуатационным затратам, что напрямую влияет на себестоимость перевозок. В одних условиях применение той или иной марки и модели подвижного состава может быть целесообразным, а в других условиях – нет. Все это дает нам основание считать, что выбор рационального подвижного состава для городских автобусных перевозок, обеспечивающий высокий уровень качества обслуживания пассажиров и минимальные транспортные издержки, является актуальной задачей. Анализ последних исследований и публикаций Проведенный анализ последних исследований и публикаций [1–9] позволяет сделать вывод, что на данный момент нет единой методики выбора рационального подвижного состава для маршрутов городского пассажирского автомобильного транспорта. Так, Д. Н. Новоселов [1] предлагает производить выбор рациональной марки автобуса из условия обеспечения необходимого уровня качества перевозок, высокой скорости доставки и экологической безопасности. Показатель комфортности поездки по его методике определяется по формуле: К1 

nсид  k1  nс  k2  (nобщ  nсид  nс ) nобщ

(1)

где nобщ – общее количество пассажиров, находящихся в автобусе на перегоне маршрута, чел.; nсид – число сидящих пассажиров, чел.; nс – число пассажиров с предоставлением комфортного проезда стоя, чел.; k1 , k 2 – коэффициенты, учитывающие приемлемость совершения поездки стоя в комфортных условиях и стоя в переполненном автобусе. ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

33 Показатель скорости поездки определяется по следующей формуле:

tmax  tф

K2 

tmax  tmin

(2)

где tmax – принятое максимально допустимое время перемещения на маршруте, мин.; tmin – минимальное время перемещения на маршруте, мин.; tф – фактическое время перемещения на маршруте, мин. Показатель экологической безопасности определяется по формуле:

K3 

У э max  У эф У э max  У э min

(3)

где У э max – максимальный уровень эколого-экономического ущерба, руб.; У э min – минимальный уровень эколого-экономического ущерба, руб.;

У эф – фактический уровень эколого-экономического ущерба, руб. Обобщенный показатель качества определяется по формуле: 3

K   α i  Ki ,

(4)

i 1

где α i – значимость частного показателя. Преимуществом этого подхода является то, что при выборе рациональной марки автобуса учитываются показатели качества обслуживания пассажиров – комфортабельность (учитывающая наполняемость салона) и скорость поездки, а также экологическая безопасность перевозок в виде ущерба, наносимого автобусами окружающей среде. Недостатком этого подхода является то, что выбор рациональной марки автобуса производится только из марок автобусов, эксплуатируемых на конкретном маршруте в реально сложившихся условиях перевозки, что затрудняет применение этого подхода при выборе других марок автобусов и делает невозможным его применение при проектировании маршрутов. Кроме этого, к недостаткам нужно отнести отсутствие учета затрат перевозчиков на обслуживание маршрутов и пассажиров на ожидание автобусов, а также высокую трудоемкость сбора и анализа данных для вычисления показателя комфортности поездки. Рациональный подвижной состав Г. В. Бойко [2] предлагает выбирать с помощью критерия, учитывающего удовлетворенность пассажирского спроса на перевозки, экологичность перевозок и безопасность дорожного движения: K  3 Кпер  Кэк  К БД ,

(5)

где К пер – коэффициент, учитывающий уровень транспортного обслуживания пассажиров;

К эк – коэффициент, учитывающий экологичность перевозок; К БД – коэффициент, учитывающий безопасность дорожного движения. Коэффициент, учитывающий безопасность дорожного движения определяется по формуле:

m K БД 

Рнерег К Робщ N a  lм

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

(6)

34 где m – степень опасности маршрута; Рнерег – число нерегулируемых пересечений; Робщ – общее число пересечений;

N a – интенсивность движения автомобилей, авт./ч; l м – длина маршрута, км; К – коэффициент, характеризующий помехонасыщенность маршрута. Коэффициент, учитывающий уровень транспортного обслуживания определяется по формуле: Kпер 

(Qi )n1 Δtiопт (wiф )n 3 Qiф (ΔТ ) C  αв  γ    R   Кi  min  Пстi , д ф n2 опт ном Qmax (Δti ) wi Qi (ΔТ ) Ci

(7)

где Qi – количество перевезенных пассажиров i-м видом транспорта, чел.; Qmax – максимальный объем перевозок, чел.; α в – коэффициент выпуска на линию; Δtiф – фактическое время поездки по маршруту, мин;

Δtiопт – оптимальное время поездки по маршруту, мин; wiф – фактическая частота движения пассажирского транспорта, авт./ч;

wiопт – оптимальная частота движения пассажирского транспорта, авт./ч;

Rд – регулярность движения; Qiф (ΔТ ) – фактическая вероятность безотказной работы i-го вида пассажирского транспорта на маршруте за определенный период (T); Qiном (ΔТ ) – номинальная вероятность безотказной работы i-го вида пассажирского

транспорта на маршруте за определенный период (T); Cmin – минимальная стоимость проезда (тариф) на различных видах транспорта, функционирующих по маршруту, руб.; Ci – стоимость проезда (тариф) i-м видом транспорта на маршруте, руб.; Пстi – потребительская стоимость i-го вида транспорта (определяется по результатам экспертных оценок), руб.; n1 , n 2 , n 3 – эмпирические показатели степени, n1 = 5, n 2 = 18, n 3 = 16;

К i – показатель комфортности. Преимуществом этого подхода является то, что выбор рациональной марки автобуса осуществляется с учетом комплексного показателя качества обслуживания пассажиров, учитывающего большое количество факторов, и уровня безопасности дорожного движения. Недостатки этого подхода аналогичны недостаткам предыдущего подхода. Выбирать транспортное средство с учетом транспортной усталости пассажира и экономических интересов транспортного предприятия предлагают К. В. Доля, Е. Е. Вакуленко [3, 4]. Целевая функция выбора рационального транспортного средства записывается следующим образом:

П  min/ PP  ω , где П − утомление пассажира вследствие транспортной поездки, бал.; PP − период окупаемости инвестиционного проекта, годы; ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

(8)

ω – экономически обусловленная величина периода окупаемости основных активов предприятия в условиях рыночной экономики с учетом законодательной базы, годы. В развернутом виде эта целевая функция имеет следующий вид:  (2,16  0,513  ln (tож  1)  0,00107  tож )  (1  0,14   П  0,21  1,045     min/ PP  ω , (9)   (k   γ мп  0,6)  ln (t мп )  k   γ мп  (k   γ мп  0,6)  ln (t мп )  где tож – время ожидания пассажирами транспортного средства; t мп – время маршрутной поездки (время пассажира на поездку); k  – коэффициент пропорциональности; γ мп – коэффициент наполнения салона транспортного средства. Преимуществом этого подхода является то, что при выборе рационального автотранспортного средства для работы на маршрутах города учитываются показатели качества обслуживания пассажиров – время ожидания и время поездки в транспортном средстве, коэффициент использования вместимости транспортных средств, а также интересов транспортного предприятия (через проверку соответствия фактического периода окупаемости инвестиционного проекта экономически обусловленному периоду окупаемости основных активов предприятия в условиях рыночной экономики с учетом законодательной базы). Недостатками этого подхода являются: выбор рационального автотранспортного средства производится из марок, используемых на существующем маршруте; при выборе не учтены затраты перевозчиков на обслуживание маршрута и пассажиров на ожидание автотранспортных средств, а также ущерб, наносимый автобусами окружающей среде; значительная трудоемкость сбора и анализа информации для определения степени транспортной усталости пассажира вследствие транспортного процесса. Авторы [5–9] считают, что в качестве критерия выбора рационального подвижного состава необходимо использовать экономические показатели такие, как общие затраты на эксплуатации подвижного состава, суммарные затраты на перевозку пассажиров, себестоимость перевозок, приведенные народнохозяйственные затраты. Так, С. Л. Голованенко [5] считает, что выбор рациональной марки автобуса необходимо производить по критерию минимума суммарных затрат на перевозки пассажиров по формуле:   L 0,15  Ai  (Каi  К мтбi ) Спостi  Ai Зi  Qпик  м  Cпч    Сперi  vэ  Ai   min , vэ  Ai 365  αi  Т р αi  

(10)

где Qпик – количество перевезенных пассажиров в часы пик, пасс.; Lм – длина маршрута, км; Ai – количество автобусов i-того типа; Cпч – стоимость оценки одного часа свободного времени пассажира, руб.; К аi – оптовая цена одного автобуса i-того типа, руб.; К мтбi – капитальные вложения в материально-техническую базу по обслуживанию, ремонту и хранению одного автобуса i-того типа, руб.; Спостi – постоянные затраты на 1 ч работы автобуса i-того типа, руб.; Сперi – переменные затраты на 1 ч работы автобуса i-того типа, руб.;

α i – коэффициент использования парка автобусов i-того типа, руб.; Т р – средняя продолжительность работы автобусов на линии, ч. ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

36 Антошвили М. Е. [6] предлагает в качестве критерия выбора рациональной марки автобусов использовать минимум приведенных народнохозяйственных затрат:

З  min (Т Σ  С  ЗАТП ) ,

(11)

где Т Σ − суммарные потери времени на ожидание всех пассажиров за день, ч; С – стоимостная оценка потери пассажиро-часа на ожидание, руб/ч; ЗАТП – затраты АТП на эксплуатацию маршрута. В развернутом виде этот критерий записывается следующим образом:  l  m   З  min     Т ожji  S ji   60  ti  C  ЗАТП  ,  i 1 j 1     

(12)

где m – количество остановок в прямом и обратном направлениях, ед.; Т ожji – средние затраты времени одного пассажира на ожидание посадки на j-той остановке в i-тый период времени, мин; S ji – интенсивность подхода пассажиров на j-тую остановку в i-тый период времени, пасс/мин; ti – продолжительность i-того периода, ч. Преимуществом этого подхода является то, что при выборе рациональной марки автобуса учитываются затраты перевозчиков на эксплуатацию автобусов на маршрутах и затраты пассажиров на ожидание автобусов. Недостатком этого подхода является то, что выбор рациональной марки автобуса производится из марок автобусов, эксплуатируемых на существующем маршруте в реально сложившихся условиях перевозки пассажиров, а также не учитываются показатели качества обслуживания пассажиров, ущерб, наносимый автобусами окружающей среде. Анализ существующих методик выбора рационального подвижного состава для маршрутов городского пассажирского автомобильного транспорта позволил сделать вывод, что они в основном предназначены для выбора рационального автобуса из марок, используемых на существующих маршрутах при сложившихся условиях перевозки, и не могут быть применены при проектировании новых маршрутов. Существующие методики выбора рациональной марки подвижного состава учитывают: уровень качества перевозок; удовлетворенность пассажирского спроса на перевозки, экологичность перевозок и безопасность дорожного движения; степень транспортной усталости пассажира вследствие транспортного процесса и периода окупаемости инвестиционного проекта; экономические показатели. Цель статьи – обоснование методики выбора рационального подвижного состава для городских автобусных перевозок. Изложение основного материала исследования На основании проведенного анализа существующих методик выбора рационального подвижного состава для маршрутов городского пассажирского автомобильного транспорта предлагается следующая методика выбора рационального подвижного состава и алгоритм ее реализации (рисунок 1). Процесс выбора рационального подвижного состава для городских автобусных перевозок состоит из двух подсистем (блоков): выбор рациональной вместимости подвижного состава и выбор рациональной марки подвижного состава. Элементы подсистем отображают состав и содержание этапов процесса выбора рационального подвижного состава, а связи между ними – их последовательность. ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

37 Выбор рационального подвижного состава начинается с определения максимального часового пассажиропотока на маршруте в одном направлении. На основании результатов обследования пассажиропотока на маршруте (при помощи одного из методов обследования: отчетно-статистического, табличного, счетно-табличного, анкетного, талонного и т. д.) определяется часовой пассажиропоток в прямом и обратном направлениях и устанавливается максимальный часовой пассажиропоток на маршруте в одном направлении.

Рисунок 1 – Алгоритм выбора рационального подвижного состава для городских автобусных перевозок На следующем этапе, в зависимости от максимального часового пассажиропотока на маршруте в одном направлении, осуществляется установление интервала движения автобусов на маршруте, обеспечивающее максимальный уровень качества обслуживания пассажиров (таблица 1). На третьем этапе определяется рациональная вместимость подвижного состава с учетом обеспечения максимального уровня качества обслуживания пассажиров по формуле: q  1,28...1,37 

(Qmax  I ) , пасс., 60

(13)

где 1,28…1,37 – интервал значений коэффициентов, учитывающих нормативное значение коэффициента вместимости салонов автобусов в час пик в одном направлении ( = 0,73–0,78 [10]). ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

38 Таблица 1 – Нормативы интервала движения автобусов в зависимости от максимального часового пассажиропотока на маршруте в одном направлении [10] Размер пассажиропотока, пасс/ч До 750 От 750 до 1500 » 1500 » 2250 » 2250 » 3000 » 3000 » 3750 » 3750 » 4500 Свыше 4500

Интервал движения автобусов на маршруте, мин. 8,0 4,0 2,7 2,0 1,6 1,3 1,0

Количество автобусов на 1 км автобусной сети, ед. 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 4,0

На четвертом этапе производится формирование группы автобусов разных марок в соответствии с оптимальной вместимостью для выбора из этих марок автобусов наиболее рациональной. На этом этапе из выпускаемых или имеющихся городских автобусов формируется группа автобусов разных марок с вместимостью, соответствующей или близкой к интервалу рациональной вместимости, определенной на предыдущем этапе. На следующем этапе производится определение себестоимости 1 км пробега автобуса. Себестоимость 1 км пробега автобуса, S1км, определяется согласно [11]. Предлагается в состав себестоимости городских автобусных перевозок при выборе рациональной марки подвижного состава включать: – расходы на топливо; – расходы на смазочные материалы; – расходы на автомобильные шины; – расходы на аккумуляторные батареи; – расходы на техническое обслуживание и ремонт автобусов; – расходы на амортизацию автобусов. Расходы на заработную плату и отчисления из нее на социальные мероприятия предлагается не включать в состав себестоимости перевозок, учитывая, что автобусы одинаковой вместимости в большинстве случаев принадлежат одному классу и имеют габаритную длину, соответствующую диапазону изменения габаритной длины, для которой часовая тарифная ставка водителей одинаковая. Кроме этого обычно водители одного и того же маршрута имеют одинаковую заработную плату. Общепроизводственные расходы также предлагается не включать в состав себестоимости перевозок, учитывая, что не существует общепринятой методики их определения, и они обычно принимаются как доля от суммы отдельных затрат себестоимости перевозок. Следует отметить, что в большинстве случаев на конкретном маршруте эксплуатируются автобусы одного перевозчика, поэтому общехозяйственные расходы таких перевозок одинаковые у всех автобусов. Приведем методику расчета затрат, входящих в себестоимость 1 км пробега автобуса. 1. Расходы на топливо на 1 км пробега определяются по формуле: ВТ  0,01  НТi  (1  0,01  КΣ )  ЦТ , руб/км,

(14)

где Н Тi – базовая линейная норма расхода топлива автобуса i-й марки, л/100 км (м3/100 км) [12]; К Σ – суммарный корректирующий коэффициент к линейной норме, учитывающий конкретные условия эксплуатации, % [12]; Ц Т – цена топлива, руб/л (руб/м3). ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

39 2. Расходы на смазочные материалы на 1 км пробега определяются по формуле: i Всм  0,01  ВТ  (Н мi  Ц м  Н тр  Ц тр 

 Н спi  Ц сп  Н плi  Ц пл )

, руб/км,

(15)

i i где Н мi , Н тр , Н сп , Н плi – нормы расхода моторных, трансмиссионных, специальных масел (л/100 л топлива) и пластичных смазок (кг/100 л топлива) автобуса i-й марки, [12]; Ц м , Ц тр , Ц сп , Ц пл – цена моторных, трансмиссионных, специальных масел (руб/л) и пластичных смазок (руб/кг); ВТ – общие нормативные расходы топлива на 1 км пробега, л/км (м3/км):

ВТ  0,01  НТi  (1  0,01  КΣ ) , л/км (м3/км).

(16)

3. Расходы на автомобильные шины на 1 км пробега определяются по формуле: Ц ш  Кшi , руб/км, Вш  Н ш  Кк

(17)

где Ц ш – цена автомобильной шины, руб.; К шi – количество шин, установленных на автобусе i-й марки, ед.;

Н ш – норма эксплуатационного пробега шин, км [13]; К к – коэффициент корректирования, учитывающий условия эксплуатации [13]. 4. Расходы на аккумуляторные батареи на 1 км пробега определяются по формуле: Ваб 

i Ц аб  К аб , руб/км, Н аб  К к  I i

(18)

где Ц аб – цена аккумуляторной батареи, руб.; i – количество аккумуляторных батарей, установленных на автобусе i-й марки, ед.; К аб

Н аб – эксплуатационная норма среднего ресурса аккумуляторных батарей, месяцев [14]; К к – коэффициент корректирования, учитывающий условия эксплуатации [14];

I i – фактическая интенсивность эксплуатации автобуса i-й марки, км/мес. 5. Расходы на техническое обслуживание и ремонт автобусов включают расходы на оплату труда (и соответствующие отчисления из нее) рабочих, выполняющих ТО и ТР, а также расходы на материалы и запасные части. Расходы на оплату труда рабочих, выполняющих ТО и ТР автобусов определяются по формуле: ЗП р.р  Т iр  ЗП р.р / ч  (1   К ) , руб., где

Т

i р

(19)

– суммарная трудоемкость работ по ТО и ТР автобуса i-й марки, чел. ч;

ЗП р.р / ч – часовая тарифная ставка рабочего, руб/ч;

К

– суммарный коэффициент, учитывающий минимальные размеры доплат и надбавок к тарифным ставкам рабочих в относительных величинах. Средний разряд рабочих определяется по «Нормам затрат на техническое обслуживание и текущий ремонт по базовым маркам автомобилей» [15]. Суммарная трудоемкость работ по ТО и ТР автобуса i-й марки определяется по формуле: ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

Т

i р

N

i ЕО

Т

i р.ЕО

Т

i р.ТО 1

N

i ТО 1

Т

i р.ТО 2

N

i ТО 2



Liобщ 1000

 Т iр.ТР , чел. ч,

(20)

i – количество ЕО автобуса i-й марки, ед.; где N ЕО

Т iр.ЕО , Т iр .ТО1 , Т iр .ТО2 , Т iр .ТР – трудоемкость работ единицы ЕО, ТО-1, ТО-2, текущего ремонта (на 1000 км) автобуса i-й марки, соответственно, чел. ч; i i N ТО 1 , N ТО  2 – количество ТО-1, ТО-2 автобуса i-й марки, ед. Количество ТО-1 и ТО-2 рассчитывается на основе годового пробега автобусов и нормативов периодичности ТО, которые определяются по «Положению о техническом обслуживании и ремонте дорожных транспортных средств автомобильного транспорта» [16]. Отчисления из расходов по оплате труда ремонтных рабочих на социальное страхование определяются по формуле: Воср.р  Ксм  ЗП р.р , руб.,

(21)

где К см – ставка отчислений на социальные мероприятия. Расходы на материалы и запчасти рассчитываются по следующей формуле: i i i i Вм.зч  N ЕО  Н ЕО .м  N ТО 1  Н ТО 1.м  i i  N ТО  2  Н ТО  2.м 

Liобщ  (Н iр.м  Н iр.зч ) , руб.,

(22)

1000

i i i где Н ЕО.м , Н ТО 1.м , Н ТО 2.м – нормативы расходов материалов на одно ЕО, ТО-1, ТО-2 автобуса i-й марки, руб.; Н iр.м , Н iр .зч – нормы расходов материалов и запасных частей на текущий ремонт автобуса i-й марки, руб/1000 км [15]. Расходы на техническое обслуживание и ремонт автобусов на 1 км пробега определяются по формуле:

ВТО.ТР 

ЗП р.р  Вос рр  Вм.зч Liобщ

, руб/км.

(23)

6. Расходы на амортизацию автобусов на 1 км пробега определяются по формуле: ВА 

Ц аi  Н А , руб/км, 100  Liобщ

(24)

где Ц аi – остаточная или первоначальная балансовая стоимость автобуса i-й марки, руб.; Н А – годовая норма амортизации, %. На шестом этапе производится определение показателя, учитывающего комфортность автобуса. Предлагается показатель, учитывающий комфортность автобуса, определять по следующей формуле: kкомф 

nдв bдв bпр hст.н ,    nдв.н bдв.н bпр.н hст

где nдв – количество дверей; nдв.н – нормативное количество дверей; ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

(25)

bдв – ширина дверей; bдв.н – нормативная ширина дверей; bпр – ширина прохода между сидениями; bпр.н – нормативная ширина прохода между сидениями;

hст – высота ступеньки над уровнем дороги; hст.н – нормативная высота ступеньки над уровнем дороги. Согласно ГОСТ 27815-88 [17] приняты следующие нормативы для определения показателя, учитывающего комфортность автобуса: – количество пассажирских дверей должно быть менее указанного в таблице 2; – ширина пассажирских дверей – не менее 1200 мм; – ширина прохода между сидениями – не менее 550 мм; – высота ступеньки над уровнем дороги – не более 360 мм. Таблица 2 – Минимальное количество пассажирских дверей в автобусах I класса Пассажировместимость Число пассажирских автобуса, мест дверей 17–60 2 61–95 3 Свыше 95 4 На завершающем этапе осуществляется выбор марки подвижного состава, для которой себестоимость 1 км пробега с учетом показателя, учитывающего комфортность автобуса, является минимальной:

S  min (

S1км ). kкомф

(26)

Заключение Усовершенствована методика выбора рационального подвижного состава для городских автобусных перевозок. Новизна данного научного результата заключается в представлении процесса выбора рационального подвижного состава как совокупности процессов выбора рациональной вместимости и рациональной марки подвижного состава с учетом качества обслуживания пассажиров, себестоимости 1 км пробега и комфортности автобуса. Список литературы 1. Новоселов, Д. Н. Определение оптимального количества и вместимости подвижного состава на городском маршруте : дис. ... канд. техн. наук / Д. Н. Новоселов. – Тюмень : ТГНУ, 2009. – 124 с. 2. Бойко, Г. В. Методика оптимизации структуры транспорта для обслуживания городских пассажирских перевозок : дис. ... канд. техн. наук / Г. В. Бойко. – Волгоград : ВГТУ, 2006. – 157 с. 3. Доля, К. В. Методика вибору пасажирських автотранспортних засобів на маршрутах міста / К. В. Доля, К. Є. Вакуленко // Восточно-европейский журнал передовых технологий. – 2009. – № 1/3 (37). – С. 13‒17. 4. Вакуленко, К. Є. Управління міським пасажирським транспортом : навч. посіб. / К. Є. Вакуленко, К. В. Доля. – Х. : ХНУМГ ім. О. М. Бекетова, 2015. – 257 с. 5. Организация перевозок пассажиров автомобильным транспортом / С. Л. Голованенко, И. Г. Крамаренко, В. В. Перфильев, В. Г. Сословский ; под ред. С. Л. Голованенко. – К. : Техника, 1981. – 167 с. 6. Антошвили, М. Е. Оптимизация городских автобусных перевозок / М. Е. Антошвили, С. Ю. Либерман, И. В. Спирин. – М. : Транспорт, 1985. – 102 с. 7. Глемин, А. М. Пассажирские автомобильные перевозки и безопасность дорожного движения : учеб. пособие / А. М. Глемин, А. М. Третьяков.  Бийск : Изд-во Алтайского гос. техн. ун-та, 2007.  96 с. 8. Пассажирские автомобильные перевозки : учеб. для студентов вузов / Л. Л. Афанасьев [и др.] ; под ред. Н. Б. Островского. – М. : Транспорт, 1986. – 220 с. ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

42 9. Куниця, О. А. Розробка методики вибору раціонального типу рухомого складу за економічними показниками / О. А. Куниця, К. В. Марченко // Вісті Автомобільно-дорожнього інституту : наук.-вироб. зб. – Горлівка : ДВНЗ «ДонНТУ» АДІ. – 2011. – № 2 (13). – С. 26‒30. 10. Большаков, А. М. Повышение качества обслуживания пассажиров и эффективности работы автобусов / А. М. Большаков, Е. М. Кравченко, Л. М. Черникова. – М. : Транспорта, 1981. – 206 с. 11. Методические рекомендации расчета тарифов на оказание услуг пассажирского автомобильного транспорта и городского электротранспорта (трамвай, троллейбус) [Электронный ресурс] : приказ Министерства транспорта ДНР от 05.05.2015 г. № 140 / Официальный интернет-ресурс Министерства транспорта ДНР. – Режим доступа : http://donmintrans.ru/page-docs . 12. Об утверждении Норм расхода топлива и смазочных материалов на автомобильном транспорте [Электронный ресурс] : приказ Министерства транспорта Донецкой Народной Республики от 05.05.15 г. № 141 / Официальный интернет-ресурс Министерства транспорта ДНР. – Режим доступа : http://donmintrans.ru/d/1/prikaz/2015/Prikaz141.pdf . 13. Про затвердження Норм експлуатаційного пробігу автомобільних шин [Електронний ресурс] : наказ Міністерства транспорту України від 08.12. 1997 р. № 420 / Закони України. Інформаційно-правовий портал. – Режим доступу : http://www.uazakon.com/documents/date_ar/ pg_iegesy.htm . 14. Про затвердження Експлуатаційних норм середнього ресурсу акумуляторних свинцевих стартерних батарей колісних транспортних засобів і спеціальних машин, виконаних на колісних шасі [Електронний ресурс] : наказ Міністерства транспорту та зв'язку України № 489 від 20.05. 2006 р. / Законодавство України. Інформаційний портал. – Режим доступу : http://zakon4.rada.gov.ua/ laws/show/z0695-06 . 15. Норми витрат на технічне обслуговування і поточний ремонт за базовими марками автомобілів / Міністерство транспорту України та Департамент автомобільного транспорту. – К. : РВК «Укрінтеравтосервіс», 1995. – 22 с. 16. Про затвердження Положення про технічне обслуговування і ремонт дорожніх транспортних засобів автомобільного транспорту [Електронний ресурс] : наказ Міністерства транспорту України від 30.03 1998 року № 102 / Законодавство України. Інформаційний портал. – Режим доступу : http://zakon2.rada.gov.ua/laws/show/10812008-п . 17. ГОСТ 27815-88. Государственный стандарт Союза ССР. Автобусы. Общие требования к безопасности конструкции. [Электронный ресурс]. ‒ Введ. 1988‒08‒31 / Фонд правовой и нормативно-технической документации. – Режим доступа : http://docs.cntd.ru/document/gost-27815-88 .

С. А. Легкий, Л. А. Пихтерева Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Горловка Усовершенствование методики выбора рационального подвижного состава для городских автобусных перевозок Актуальность изучения проблемы выбора рационального подвижного состава для городских автобусных перевозок обусловлена тем, что выпускаемые типы и марки автобусов отличаются как по техническим характеристикам, так и по стоимости и эксплуатационным затратам, которые напрямую влияют на себестоимость перевозок. В одних условиях применение той или иной марки и модели подвижного состава может быть целесообразным, а в других условиях нет. Проведенный анализ последних исследований и публикаций позволяет сделать вывод, что на данный момент нет единой методики выбора рационального подвижного состава для маршрутов городского пассажирского автомобильного транспорта. Существующие методики в основном предназначены для выбора рациональной марки автобусов из марок используемых на существующих маршрутах при сложившихся условиях перевозки пассажиров и не могут быть применены при проектировании новых маршрутов. Кроме этого, существующие методики учитывают: уровень качества перевозок; удовлетворенность пассажирского спроса на перевозки, экологичность перевозок и безопасность дорожного движения; степень транспортной усталости пассажира вследствие транспортного процесса и периода окупаемости инвестиционного проекта; экономические показатели. На основе проведенного анализа существующих методик выбора рационального подвижного состава для маршрутов городского пассажирского автомобильного транспорта разработана авторская методика выбора рационального подвижного состава для городских автобусных перевозок и алгоритм ее реализации. Процесс выбора рационального подвижного состава для городских автобусных перевозок состоит из двух подсистем: выбор рациональной вместимости подвижного состава и выбор рациональной марки подвижного состава. Выбор рациональной вместимости подвижного состава осуществляется с учетом оптимального интервала движения автобусов и наполнения салонов автобусов, которые обеспечивают максимальный уровень качества обслуживания пассажиров. Выбор рациональной марки подвижного состава осуществляется с учетом себестоимости 1 км пробега и комфортности автобуса для пассажиров. ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

43 Предлагаемая методика позволяет учитывать при выборе рациональной марки автобусов качество обслуживания пассажиров, себестоимость перевозки и комфортность автобуса. Мы предлагаем в качестве критерия выбора рациональной марки подвижного состава использовать отношение себестоимости 1 км пробега к показателю, учитывающему комфортность автобуса для пассажиров. Разработанная методика может быть использована для выбора рационального подвижного состава других видов транспорта. АВТОБУС: ПЕРЕВОЗКА ПАССАЖИРОВ, ВЫБОР ВМЕСТИМОСТИ, СЕБЕСТОИМОСТЬ ПЕРЕВОЗОК, КОМФОРТНОСТЬ АВТОБУСА, ВЫБОР МАРКИ

S. А. Legkii, L. А. Pikhtereva Automobile and Highway Institute of Donetsk National Technical University, Gorlovka Procedure Improvement of the Rational Rolling Stock Selection for Urban Bus Transportation The urgency of the problem study of the rational rolling stock selection for urban bus transportation is due to the fact that produced types and marks of buses differ in specifications as well as in operating costs influencing on the traffic handling cost. Under certain conditions application of this or that rolling stock mark or model can be expedient, in other conditions can be not. Conducted analysis of recent researches and publications allow to come to conclusion that now there is no single selection procedure of rational rolling stock for routes of urban passenger automobile transport. Generally, existing procedures are designed for selection of the rational bus mark from marks used on existing routes under prevailing conditions of passenger transportation and they cannot be applied for designing new routes. Besides existing procedures take into account quality level of transportations, satisfaction of passenger demand for transportation, environmentally friendly transportation and traffic safety, degree of passenger transport fatigue due to the transport process and payback period of the investment project, economic indexes. Based on the conducted analysis of existing selection procedures of the rational rolling stock for routes of urban passenger automobile transport the author’s selection procedure of the rational rolling stock for urban bus transportation and the algorithm of its implementation are developed. The selection process of the rational rolling stock for urban bus transportation consists of two subsystems: the selection of rational rolling stock capacity and the selection of rational rolling stock mark. The selection of rational rolling stock capacity is made taking into account the cost of the 1km run and bus comfort for passengers. The suggested procedure allows to take into account at the selection of rational bus mark the quality of passenger service, transportation cost and bus comfort. We suggest using as the selection criterion of rational rolling stock mark the cost ratio of 1 km run to the indicator taking into account bus comfort for passengers. Developed procedure can be applied for the rational rolling stock selection of other modes of transport. BUS: TRANSPORTATION OF PASSENGERS, CAPACITY SELECTION, TRANSPORTATION COST, BUS COMFORT, MARK SELECTION Сведения об авторах: С. А. Легкий SPIN-код: 6047-7196 SCOPUS ORCID ID: 0000-0003-0049-578X Телефон: раб. +38 (06242)-4-88-04, моб. +38 (066) 902-00-57, +38 (071) 316-84-49 Эл. почта: LegkiySA@mail.ru Л. А. Пихтерева Телефон: +38 (066) 930-55-23 Эл. почта: ms.lina.vip@mail.ru Статья поступила 07.12.2017 © С. А. Легкий, Л. А. Пихтерева, 2018 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, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

44 УДК 656.13 Ф. М. Судак, канд. техн. наук, И. Ф. Воронина, канд. техн. наук, А. И. Заика Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Горловка УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ РАСЧЕТА НЕОБХОДИМОГО КОЛИЧЕСТВА ЗАПАСНЫХ ЧАСТЕЙ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА Проанализированы методы нормирования запасов материальных ресурсов предприятий автомобильного транспорта и разработана методика, позволяющая определить необходимое количество запасных частей с учетом вероятности возникновения отказов, зависящих от надежности транспортного средства, а также внедрения логистического подхода к нормированию. Ключевые слова: транспортное средство, материальные ресурсы, запасные части автомобиля, прогнозирование расходов, математическая модель

Введение На экономические показатели работы предприятий автомобильного транспорта существенно влияют, с одной стороны, затраты, связанные с приобретением и хранением повышенных запасов материальных ресурсов, которые гарантируют бесперебойную работу транспортных средств, и, с другой стороны, связанные с их простоем из-за несвоевременного снабжения материальными ресурсами. Причем убытки предприятия из-за простоя автомобиля связаны не только с тем, что невыполнение транспортной работы уменьшает доходы, но и с нарушением технологического процесса обслуживаемого предприятия. Анализ публикаций Проблемой повышения эффективности предприятий автомобильного транспорта за счет прогнозирования закупок запасных частей занимались такие ученые, как В. В. Волгин, А. Д. Маркин, О. С. Егорова, О. С. Мудунов, Г. В. Крамаренко, Е. И. Кривенко, Е. А. Кирсанов, В. К. Толкачев, Л. Б. Миротин, В. А. Щетина, М. Я. Пронштейн, А. А. Таржибаев и др. Внимание этих ученых главным образом направлено на проблему необходимости прогнозирования потребности предприятий автомобильного транспорта в запасных частях для их закупки. Однако до сих пор остается нерешенной проблема нормирования расходов на основе информации о реальных условиях работы транспорта. Цель статьи Традиционные методы нормирования запасов материальных ресурсов базировались на установленных статистическим путем отраслевых нормативах, полученных по результатам исследовательской эксплуатации транспортных средств. Такие нормы являются усредненными и не учитывают конкретных условий эксплуатации транспортных средств. А на величину затрат материальных ресурсов в первую очередь влияют эксплутационные и транспортные факторы, которые являются индивидуальными для каждого транспортного средства. Целью статьи является разработка логистической модели обеспечения запасными частями предприятия автомобильного транспорта, которая базировалась бы на критериях экономичности, информационных технологиях и индивидуальном подходе к нормированию.

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

45 Методика и результаты исследования Анализ спроса на запасные части является одним из элементов системы управления запасами. Характер формирования спроса подвержен значительным колебаниям и не может рассматриваться в качестве конкретной величины, поэтому в системах управления запасами учитывается случайный характер спроса. Потребность в запасных частях оформляется в виде норм расхода. В условиях развития информационных и производственных технологий и совершенствования технологического процесса нормы расхода устаревают, что требует их своевременного обновления. Они должны максимально учитывать реальные факторы, влияющие на производственный процесс, быть прогрессивными, обоснованными [1, 2, 3]. Нормы расхода запасных частей на восстановление работоспособности подвижного состава находятся в зависимости от сроков службы деталей, узлов и агрегатов. Эти сроки являются основой для разработки научно обоснованных норм. Срок службы автомобилей на предприятиях автомобильного транспорта исчисляется десятками лет. При ограничении срока выпуска запасных частей возникают сложности с их приобретением. Все это требует совершенствования нормативной базы. Нормирование расхода запасных частей очень сложный процесс и обусловлен следующими факторами: – большой номенклатурой запасных частей; – большим сроком эксплуатации автомобилей; – различным значением показателей надежности автомобиля в различных условиях эксплуатации; – неравномерностью потребности в запасных частях. Существующая система нормирования устанавливает средний расход запасных частей (по каждой детали) в штуках на 100 автомобилей в год. При этом не учитывается, что расход запасных частей возрастает при сокращении ресурса деталей и при последующих заменах. Таким образом, для определения норм расхода необходимы корректировки по надежности деталей, интенсивности эксплуатации и сроку службы автомобиля до списания. При планировании потребности в материально-технических ресурсах на автотранспортных предприятиях необходимый запас запасных частей рассчитывается по формуле [4]: З

 L  Q W  Д c

10000  100

(1)

где Q – вес автомобиля, т; Д з – срок хранения запасных частей, дн; W – процент от веса автомобиля на 10000 км пробега; Lc – суточный пробег автомобиля, км. Далее этот запас корректируется с учетом лишних и ненужных запасов на складе. Очевидно, что этот метод не учитывает условия эксплуатации, техническое состояние подвижного состава, его надежность. Определение номенклатуры и объемов запасов можно реализовать при помощи метода АВС, согласно которому вся номенклатура деталей конкретного автомобиля (с точки зрения спроса) делится на группы А, В, С. Первая группа А – это детали высокого спроса, В – среднего и С – детали нечастого спроса [4]. Формула расчета потребности в f-й запасной части для автомобиля конкретной марки, учитывая вышеперечисленные факторы, имеет вид: hh

Q f  r    f ( L jj )   f ( L0 jj )   Ajj , jj 1

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

(2)

46 где  f ( L jj )   f ( L0 jj ) – значения ведущей функции потока отказов f-й детали автомобиля jj-го возраста на начало и конец планового периода; L jj , L0 jj – пробег автомобиля jj-го возраста с начала его эксплуатации на начало и конец планового периода, тыс. км; Ajj – количество автомобилей jj-го возраста, шт; r – число одноименных деталей на автомобиле, шт. Такие компоненты формулы (2), как ведущая функция потока отказов и пробег с начала эксплуатации не только связаны функционально, но и имеют единую информационную основу. Они определяются надежностью деталей автомобиля, поэтому данные показатели на уровне средних и больших автотранспортных предприятий, на наш взгляд, должны определяться с использованием единой информационной базы, включающей данные о надежности деталей, узлов и агрегатов автомобиля. У значительной части узлов и деталей процесс изменения технического состояния в зависимости от времени или пробега автомобиля, носит плавный, монотонный характер, приводящий к возникновению постепенных отказов. При этом характер зависимости может быть различным [4, 5, 6, 7]. В случае постепенных отказов изменение параметра технического состояния конкретного изделия или среднего значения для группы изделий аналитически целесообразно может быть описано двумя видами функций: – целой рациональной функцией n-го порядка:   a0  a1  L  a2  L2  a3  L3  ...  an  Ln ;

(3)

– степенной функцией:   a0  a1  Lb ,

от L.

(4)

где a0 – начальное значение параметра технического состояния; a1 , a2 , a3 , …, an , b – коэффициенты, определяющие характер и степень зависимости у

В практических вычислениях по формуле (2), как правило, достаточно использовать функции первого – четвертого порядка. Таким образом, зная функцию   φ  L  и предельное пр , или предельно допустимое пр.д значение параметра технического состояния, можно аналитически определить ресурс изделия или периодичность его обслуживания из уравнения L  f () . Довольно часто закономерности изменения параметров (например: зазора между накладками и тормозными барабанами, свободного хода педали сцепления и др.) описываются линейным уравнением:

  a0  a1  L,

(5)

где a1 – интенсивность изменения параметра технического состояния, зависящая от конструкции и условий эксплуатации изделий. После определения потребности предприятия в запасных частях следует произвести расчет затрат, связанных с этим процессом. Для этого вводится единый стоимостный показатель, который отображает все виды затрат, связанных с i-ой запасной частью. Данный показатель рассчитывается для каждой детали с использованием формулы [2]:

Ci  Qi  (Сзчi  Стci  Спi ),

(6)

где Qi – количество i-х деталей, израсходованных за определенный интервал времени, шт.; ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

Сзчi – оптовая стоимость i-й детали, руб.; Стci – стоимость трудозатрат на устранение отказа i-й детали, руб.; Спi – потери прибыли предприятия, связанные с простоем автомобиля в ремонте, руб. Выводы Для разработки логистической модели обеспечения запасными частями предприятия автомобильного транспорта предложена методика, которая позволяет определить необходимое количество запасных частей с учетом вероятности возникновения отказов, зависящих от надежности транспортного средства. Поскольку традиционные методы нормирования материальных ресурсов являются усредненными и не учитывают конкретных условий эксплуатации транспортных средств, то предложенная методика базируется на моделировании необходимого количества запасных частей на основе метода АВС. Список литературы 1. Афанасенко, И. Д. Логистика снабжения / И. Д. Афанасенко. – СПб. : Питер, 2010. – 386 с. 2. Гайдаенко, А. А. Логистика / А. А. Гайдаенко. – М. : КноРус, 2014. – 267 с. 3. Миротин, Л. Б. Эффективная логистика / Л. Б. Миротин, И. Э. Ташбаев, О. Г. Пылинка. – М. : Экзамен, 2003. – 160 с. 4. Говорущенко, Н. Я. Техническая эксплуатация автомобилей / Н. Я. Говорущенко. – Х. : Высшая школа, 1984. – 312 с. 5. Воронина, И. Ф. Совершенствование методики прогнозирования потребности в запасных частях автомобилей на предприятиях автосервиса / И. Ф. Воронина, Ф. М. Судак, Д. С. Подгорный // Вести Автомобильно-дорожного института. – 2016. – № 2. – С. 16–22. 6. Логистика автомобильного транспорта: концепция, методы, модели / В. С. Лукинский, В. И. Бережной, Е. В. Бережная, И. А. Цвиринько. ‒ М. : Финансы и статистика, 2000. – 280 с. 7. Марков, О. Д. Автосервис: Рынок, автомобиль, клиент / О. Д. Марков. – М. : Транспорт, 1999. ‒ 270 с.

Ф. М. Судак, И. Ф. Воронина, А. И. Заика Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Горловка Усовершенствование методики расчета необходимого количества запасных частей на предприятиях автомобильного транспорта На экономические показатели работы предприятий автомобильного транспорта существенно влияют, с одной стороны, затраты, связанные с приобретением и хранением повышенных запасов материальных ресурсов, которые гарантируют бесперебойную работу транспортных средств, и связанные с их простоем из-за несвоевременного снабжения материальными ресурсами – с другой стороны. В связи с этим убытки предприятия из-за простоя автомобиля связаны не только с тем, что невыполнение транспортной работы уменьшает доходы, но и с нарушением технологического процесса обслуживаемого предприятия. Традиционные методы нормирования запасов материальных ресурсов базировались на установленных статистическим путем отраслевых нормативах, полученных по результатам исследовательской эксплуатации транспортных средств. Необходимо разработать логистическую модель обеспечения запасными частями предприятия автомобильного транспорта, которая базировалась бы на критериях экономичности, информационных технологиях и индивидуальном подходе к нормированию. Поскольку традиционные методы нормирования материальных ресурсов являются усредненными и не учитывают конкретных условий эксплуатации транспортных средств, то предложенная методика базируется на моделировании необходимого количества запасных частей на основе метода АВС. ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО, МАТЕРИАЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ, ЗАПАСНЫЕ ЧАСТИ АВТОМОБИЛЯ, ПРОГНОЗИРОВАНИЕ РАСХОДОВ, МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

48 F. M. Sudak, I. F. Voronina, A. I. Zaika Automobile and Highway Institute of Donetsk National Technical University, Gorlovka Design Procedure Improvement of Necessary Number of Spare Parts at Automobile Transport Enterprises On the one hand the economic performance of automobile transport enterprises is significantly affected by costs associated with the purchase and storage of increased stocks of material resources guaranteeing the undisturbed operation of vehicles and on the other hand by vehicle downtime because of undue supply of material resources. In connection with this, the enterprise’s losses due to the automobile downtime are connected not only with the fact that non-fulfilment of transport operation reduces revenue, but also with the process abnormality of the serviced enterprise. Traditional methods of stock normalization of material resources were based on statutory industry standards obtained from the results of vehicle research operation. It is necessary to develop a logistic model for providing spare parts for automobile transport enterprises, which would be based on the criteria of economy, information technologies and individual approach to the normalization. Since the traditional methods of material resources normalization are averaged and do not take into account the specific operating conditions of vehicles, then the proposed procedure is based on the modeling the required number of spare parts based on the ABC method. VEHICLE, MATERIAL RESOURCES, AUTOMOBILE SPARE PARTS, EXPENDITURE FORECASTING, MATHEMATICAL MODEL Сведения об авторах: Ф. М. Судак Телефон: +38 (06242) 55-29-60 +38 (06242) 55-29-82 +38 (06242) 55-20-26 Эл. почта: voronina.adi@mail.ru И. Ф. Воронина Телефон: +38 (06242) 55-29-60 +38 (06242) 55-29-82 +38 (06242) 55-20-26 Эл. почта: voronina.adi@mail.ru

А. И. Заика Телефон: Эл. почта:

+38 (06242) 55-29-60 +38 (06242) 55-29-82 +38 (06242) 55-20-26 voronina.adi@mail.ru

Статья поступила 28.05.2018 © Ф. М. Судак, И. Ф. Воронина, А. И. Заика, 2018 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, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

49 УДК 629.113-6+681.12 В. И. Кудинов, канд. техн. наук, Д. В. Кудинов Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Горловка ПРИБОР ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА, КАЧЕСТВА И УДЕЛЬНОГО РАСХОДА ТОПЛИВА ДЛЯ АВТОТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Предложена методика определения количества и качества (плотности) топлива в баке автотранспортного средства. Проведен анализ известных конструкций топливомеров, устанавливаемых на автотранспортное средство, а также влияние группового состава нефтепродукта на его удельный вес с целью использования его в качестве основного показателя качества. Разработана усовершенствованная схема конструкции топливомера нефтепродукта в баке автотранспортного средства гидростатического типа. Ключевые слова: моторное топливо, топливомер, количество топлива, качество топлива, удельный вес топлива, схема конструкции топливомера

Введение По установившейся традиции, учет выполненной работы автотранспортного средства (АТС) ведется в километрах пройденного пути (км), тонно-километрах (т  км), по величине которых определяется нормируемый расход топлива. При этом вводятся многочисленные поправки на особенности работы АТС (при работе на внегородских дорогах, при частых остановках, зимние надбавки, количество погрузок-разгрузок, изменение снаряженной массы автомобиля и пр.) [1]. Но практически невозможно учесть все особенности ежедневной работы каждого АТС. Удельный расход топлива на единицу выполненной работы (км, т  км) является интегральным показателем всех особенностей транспортной работы, а также технического состояния АТС, качества применяемого топлива, квалификации и манеры управления АТС водителем. В связи с этим назрела необходимость учета выполненной транспортной работы по затраченному объему топлива (затраченной энергии). Однако большая часть автомобилей до сих пор оборудуются простейшими бортовыми средствами контроля выполненной работы, а именно, пройденного пути (одометрами, тахографами) и, как опция, топливомерами. Топливомеры используются чаще для контроля технического состояния АТС, чем для учета выполненной работы. Современные АТС нуждаются в штатном, надежном, постоянно действующем топливомере достаточно высокой информативности. Анализ предшествующих достижений и публикаций Сегодня основным источником информации о количестве израсходованного топлива являются отчетные данные по показаниям автозаправочной колонки. На большинстве современных автомобилей устанавливается магнитоэлектрический указатель уровня топлива реостатного типа [2, 3]. Этот прибор может служить только для грубой оценки количества топлива в баке АТС, т. к. цена деления шкалы составляет ¼ бака. При этом инерционность прибора значительная и о количестве фактически заправленного топлива можно судить лишь через несколько минут. Известно множество методов измерения уровня топлива в баке АТС: механический, гидростатический, электрический, акустический и др. [4]. Особый интерес вызывают уровнемеры, реализующие емкостной метод, основанный на различии диэлектрических свойств контролируемой жидкости и воздушной или паровоздушной среды над ее поверхностью [4, 5]. Однако этот метод имеет существенный недостаток: высокую чувствительность к изменеISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

50 нию диэлектрических свойств топлива, обусловленных изменением его состава, температуры и образованием отложений на элементах датчика (масляной пленки, конденсации паров топлива, воды). Известные образцы топливомеров устанавливаются либо в топливной магистрали АТС от бака до ДВС, либо в самом баке [6]. Конструкция топливомеров очень разнообразная – от сложных электронных устройств с многочисленными датчиками до простейших поплавковых указателей уровня топлива в баке. Основой известных приборов измерения удельных расходов топлива является измерение параметров потока топлива, таких как скорость, давление в определенных сечениях топливо-заборника и трубопроводах системы питания [3, 7]. Так в ДВС, где используется инжекторная система питания, подсчитывается количество циклов и средняя величина одной дозы впрыска. Такие системы измерения расхода топлива громоздкие, ненадежные, достоверность их измерения зависит от технического состояния многих элементов системы питания, вязкости (температуры), фракционного состава топлива. Важной задачей является возможность измерять как количество, так и качество моторного топлива непосредственно в баке АТС. Современный уровень развития автостроения и постоянное повышение цен на топливо переводит эту задачу в разряд актуальных. В настоящее время можно констатировать практическое отсутствие средств оперативного контроля качества моторного топлива в процессе эксплуатации двигателя абсолютного большинства АТС. Необходимо отметить, что расход топлива на одну и ту же работу во многом зависит от качества применяемого топлива. Топливомеров, которые бы определяли объем расходуемого топлива и одновременно показатели качества этого топлива, нет. Топливо для АТС, как известно, подлежит обязательной сертификации и различные отклонения в его производстве, транспортировке и продаже недопустимы. Показателей качества автомобильного топлива много (до 20-ти): базовые (октановое число, плотность, фракционный состав) и специфические (содержание серы, бензола и др.), требующие сложные, дорогих оценок. Законодательством России и Украины предусмотрено несколько стандартов и технических условий на изготовление топлива АТС, которые не исключают друг друга и где требования к качеству топлива одного назначения разные. Так, в настоящее время в России одновременно действуют следующие ГОСТы на автомобильные бензины: ГОСТ 2084-77 устанавливает пять классов бензина – А-72, А-76, АИ-91, АИ-93, АИ-95; ГОСТ Р 51105-97 ввел марки бензинов «Нормаль-80», «Регуляр-91», «Регуляр-92», «Премиум-95», «Супер-98»; ГОСТ Р 51313-99 установил четыре типа бензинов (I, II, III, IV) с октановыми числами ОЧИ, соответственно, 80, 91, 95 и 98; ГОСТ Р 51866-2002 ввел термин «Евро»: «Регуляр Евро-92», «Премиум Евро-95», «Супер Евро-98». Кроме того, параллельно действуют еще с десяток ТУ (ТУ 38.001165-97, ТУ 38.401-58-122-95, ТУ 38.401-58-127-95, ТУ 38.401-58-171-96, ТУ 38.301-25-41-97 и др.), на основе которых выпускают бензины отдельные нефтеперерабатывающие предприятия. В этих документах разные уровни показателей качества бензина, а законодательство не запрещает существование других нормативов. В состав современного товарного бензина входит свыше ста углеводородных, кислородсодержащих и других соединений. Каждый из них по-разному влияет на эксплуатационные свойства, на теплотворную способность топлива, на экономические, экологические показатели работы ДВС. Качество продукции (уровень показателей) зависит от региона добычи и способа переработки нефти, количества, свойств различных добавок в товарное топливо. На рыночную цену топлива эти факторы влияют напрямую. Следовательно, цена не всегда характеризует его качество. Именно химический состав моторного топлива определяет его качественные и технические характеристики. ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

51 В зависимости от объемного и массового сочетания компонентов топлива, а также набора присадок, корректирующих его свойства, меняются моторные и экологические характеристики бензина. От группового состава топлива зависит его плотность. Поскольку все дозирующие элементы систем питания настраиваются на объемные расходы, реальная масса топлива, поступающего в камеру сгорания, зависит от плотности топлива. От группового состава зависит реальное стехиометрическое число топлива, т. е. теоретически необходимая масса воздуха, требуемого для полного сгорания 1 кг бензина. А в алгоритм управления работой ДВС на разных, переменных режимах используется усредненное, фиксированное значение стехиометрического числа. Поэтому плотность топлива реально влияет на состав топливной смеси, подаваемой в двигатель. Групповой состав бензина определяет его октановое число и теплотворную способность. При этом если отдельный компонент топлива повышает октановое число, то он же снижает его теплотворность. Например, чем больше в топливе оксигенатов (спиртов и эфиров), тем заметно меньше его теплотворность! Так у бензинов А-76 она обычно выше, чем у высокооктановых топлив класса «Евро», именно из-за наличия у последних высокооктановых, но низкокалорийных компонентов. ГОСТ Р 51866-2002 допускает наличие в бензинах марок Премиум Евро-95 и Супер Евро-98 до 15 % оксигенатов [8]. Детонационная стойкость зависит, в том числе и от фракционного состава топлива (содержание олефиновых, ароматических углеводородов), а это – прямая производная его группового состава. Кроме того, при различных групповых составах топлива существенно меняется скорость сгорания бензина в реальных условиях камеры сгорания ДВС, от чего зависят и мощность двигателя, и расход топлива, и экология! Медленнее всего горят топлива с высоким содержанием ароматики и металлосодержащими антидетонаторами. Выше скорость сгорания топлив с высоким содержанием оксигенатов. От группового состава топлива зависят как фракционный состав, так и давление насыщенных паров. А это, в свою очередь, влияет на пусковые характеристики и полноту сгорания топлива, особенно на режимах холостого хода и малых нагрузок. Состав бензина сказывается на структуре и количестве отложений и в камере сгорания, и на впускных клапанах, а также на мощности ДВС и удельном расходе топлива. Чем больше ароматики (допускается до 42 % [8]), тем больше отложений [9]. Одним из основных показателей фракционного состава топлива является давление насыщенных паров бензина в закрытом объеме [8]. Контроль качества топлива должен вестись на всех этапах его существования: от производства до потребления. Требования к качеству топлива каждый год растут, промышленность не успевает перестраиваться, а посредники между производителем и потребителем нередко зарабатывают не только на логистике, но и на откровенном фальсификате. Несмотря на жесткую многоуровневую систему контроля качества бензина на всех этапах его поставок – от производства до розничной продажи на автозаправочных станциях (АЗС), рынок переполнен низкокачественным топливом, а недобросовестные производители, перевозчики, продавцы добавляют в него запрещенные к использованию и небезопасные присадки, всякого рода разбавители. Так специалисты Киевской исследовательской лаборатории потребительских экспертиз протестировали качество бензина, продаваемого на украинских автозаправках [9, 10]. В результате экспертизы выяснилось, что на рынке розничной торговли нефтепродуктами реализуются значительные объемы некачественного бензина. На каждую партию нефтепродукта, поступающую на АЗС, должен быть паспорт (сертификат) качества, в котором указываются государственный стандарт или технические условия на сдаваемый нефтепродукт и все показатели качества, предусмотренные этим стандартом с обязательным штампом, заверенным подписью ответственного лица [11]. Оператор АЗС проверяет отсутствие воды в отстойнике автоцистерны, отбирает пробу, измеряет температуру и плотность нефтепродукта, убеждается в соответствии данных (объем, плотность), указанных в товарно-транспортной накладной, данным, полученным при контроле ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

52 нефтепродукта в автоцистерне. Таким образом, регулярно на АЗС – конечном пункте доставки и хранения топлива перед заправкой в бак АТС, контролируется основной показатель топлива – плотность при определенной температуре и отсутствие воды. Другие показатели качества, такие как октановое число, фракционный состав, содержание серы, примесей, ароматических углеводородов, бензола и др. определяются периодически передвижными лабораториями, которых в стране очень мало (стоимость оборудования около 15 млн руб.) [12]. Владельцы АЗС не заинтересованы в систематическом мониторинге топлива. Основным заинтересованным лицом качества применяемого топлива является потребитель. Корреляционную зависимость плотности бензина А-92 от концентрации в нем одного из компонентов – аренов, можно определить по результатам проведенных замеров на АЗС г. Киева [13] – рисунок 1. Эта зависимость очевидна, потому что плотность нефтепродукта зависит от его элементного и группового состава (бензин – 730…780 кг/м3, керосин – 770…820 кг/м3, дизтопливо – 820…850 кг/м3, толуол – 870 кг/м3, бензол – 880 кг/м3) [14]. При заправке на АЗС потребителю своевременно необходимо знать качество и количество заправляемого топлива. Поэтому целесообразно замерять вес и плотность топлива непосредственно в баке АТС, при заправке на АЗС, с пересчетом массы в объемные единицы, – как измеряет количество заправленного топлива автозаправочная колонка.

Рисунок 1 – Зависимость плотности бензина от содержания в нем ароматических углеводородов Цель работы Разработка простого, надежного расходомера топлива АТС, позволяющего наиболее точно и быстро определять объем и качество заправляемого топлива, а также удельный расход топлива на выполненную транспортную работу. Изложение основного материала исследования Предлагается замерять количество топлива в баке АЗС не в объемных единицах, а в весовых. Также предлагается определять плотность топлива в баке АТС, – для пересчета весовых показателей в объемные, как это принято при заправке на АЗС и в отчетных документах. Оценка плотности топлива используется как основной показатель качества топлива. Для дополнительной оценки качества топлива предлагается замерять давление паров топлива в закрытом баке АТС. ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

53 Предлагаемая схема топливомера [15] предусматривает установку в топливном баке АТС трех датчиков давления (рисунок 2): 2 – на дне бака (измеряет вес топлива); 3 – на определенной глубине от поверхности топлива в баке (измеряет плотность топлива); 5 – в верхней, не заполненной топливом части бака (измеряет давление паровоздушной атмосферы в баке). Эти три датчика объединяются перфорированным корпусом 10, который устанавливается в центре бака, для уменьшения влияния наклонов бака (поверхности топлива) во время движения АТС на показания датчика веса топлива. Датчик плотности топлива закреплен на определенном неизменном расстоянии от поплавка, который постоянно находится на поверхности топлива, что позволяет поддерживать заданную глубину погружения. Электрический уровень сигналов от трех датчиков обрабатывается в электронном модуле 7, с последующей передачей результатов на указатель прибора 8. Для определения удельного расхода топлива на единицу пройденного пути в километрах (или времени работы в часах), предполагается задействовать электронный датчик выполненной работы 6. В качестве совершенствования указанной конструкции топливомера предлагается следующее. Так как плотность топлива зависит от температуры, дополнительно необходим датчик температуры топлива, который предполагается установить совместно с датчиком плотности топлива 3. Для получения дополнительной информации о фракционном составе топлива, необходимо знать зависимость давления паров топлива от температуры в баке АЗС. Поэтому необходимо установить датчик температуры паровоздушной смеси в баке АТС, совместно с датчиком давления 5.

1 – бак АТС; 2 – датчик веса топлива в баке; 3 – датчики плотности и температуры топлива; 4 – поплавок; 5 – датчики давления и температуры паров топлива; 6 – датчик выполненной работы (км); 7 – электронный модуль; 8 – указатель прибора; 9 – источник электропитания прибора; 10 – полый, перфорированный корпус датчиков; 11 – крышка; 12 – электропроводка Рисунок 2 – Схема прибора для измерения количества, плотности топлива в баке автотранспортного средства (АТС)

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

54 Заключение Предлагаемая конструкция топливомера АТС позволит своевременно, в процессе заправки на АЗС, определять один из основных показателей товарного топлива – удельный вес, а также более точное количество как веса, так и объема заправленного топлива. Фракционный состав топлива оценивается по давлению паров топлива в баке СТС. После определенной наработки АТС в километрах пройденного пути, прибор позволит оценить удельный расход топлива и принять меры к более экономному расходованию топлива. Список литературы 1. Нормы расхода топлив для автомобилей (в ред. распоряжения Минтранса России от 14.07.2015 N НА-80-р – О введении в действие методических рекомендаций «Нормы расхода топлив и смазочных материалов на автомобильном транспорте»). ‒ Режим доступа : http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_76009/82bf9cc78a60bfd08d52fecd2b37de9f9f844a9f/ . 2. Электроника. Контрольно-измерительные приборы [Электронный ресурс] // TezCar : информ. сайт об автомобилях. ‒ Режим доступа : http://tezcar.ru/u-elec_izmer_prib.html . 3. Акимов, С. В. Электрооборудование автомобилей / С. В. Акимов, Ю. П. Чижков. – М. : ЗАО КЖИ «За рулем», 2002. – 384 с. 4. Современные методы и средства измерения уровня в химической промышленности : учеб. пособие. – Томск : ТПУ, 2011. – 87 с. 5. Исследование способа измерения уровня топлива электропроводных жидкостей емкостным методом [Электронный ресурс] / М. А. Мастепаненко [и др.] // Молодой ученый. ‒ 2015. ‒ № 19. ‒ С. 136–139. – Режим доступа : https://moluch.ru/archive/99/22257/ . 6. Используем счетчики расхода топлива (расходомер топлива) [Электронный ресурс] // Petrocontrol. ‒ Режим доступа : http://petrocontrol.ru/resheniya/resheniya-dlya-transporta/ . 7. Харазов, А. М. Диагностическое обеспечение технического обслуживания и ремонта автомобилей / А. М. Харазов. – М. : Высшая школа, 1990. – 208 с. 8. ГОСТ Р 51866-2002. Топлива моторные. Бензин неэтилированный. Технические условия [Электронный ресурс]. ‒ Введ. 2002‒07‒01. ‒ Режим доступа : http://docs.cntd.ru/document/1200029604 . 9. Ковтун, Г. Якість бензину й ресурс двигуна / Г. Ковтун, В. Пилявський, А. Жерновий // Сигнал. ‒ 2003. ‒ № 11–12. – С. 1–5. 10. Экспертная оценка украинского бензина А-95 [Электронный ресурс] / INFO-PARTS.COM.UA. ‒ Режим доступа : http://info-parts.com.ua/all-publications/item/3648-ekspertnaya-otsenka-ukrainskogo-benzina-a-95.html . 11. Производственные операции АЗС [Электронный ресурс] / РосПайп. ‒ Режим доступа : http://ros-pipe.ru/clauses/proizvodstvennye-operatsii-azs/ . 12. Кто и как контролирует качество бензина в России [Электронный ресурс] / Deutsche Welle. ‒ Режим доступа : www.dw.com/ru/кто-и-как-контролирует-качество-бензина-в-россии/a-16635211 . 13. Бедусенко, С. Куди течуть бензинові ріки? / С. Бедусенко, Ю. Чорнобривець // Сигнал. ‒ 2004. ‒ № 2‒3. ‒ С. 68–70. 14. Васильева, Л. С. Автомобильные эксплуатационные материалы / Л. С. Васильева. – М. : Наука-Пресс, 2004. – 421 с. 15. Пат. 82471 Україна, МПК G01F 9/00, G01N 11/00, G01N 9/00, G01L 7/00. Пристрій виміру кількості і густини рідинного палива в баку та питомих витрат палива транспортного засобу / Кудінов В. І., Кудінов Д. В. ‒ № 20040604273 ; заявл. 03.06.04 ; опубл. 25.04.08, Бюл. № 8. ‒ 2 с. 16. Прилад для виміру місткості рідкого палива в баку транспортного засобу // Матеріали VIII міжнар. наук.практ. конф. «Освіта та наука на XXI століття». – Софія : Бял ГРАД-БГ, 2012. – Т. 46. Технології. ‒ С. 107–109. В. И. Кудинов, Д. В. Кудинов Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Горловка Прибор определения количества, качества и удельного расхода топлива для автотранспортного средства Актуальной проблемой учета расходуемого топлива автотранспортным средством является создание простого, надежного топливомера. Назрела необходимость замены магнитоэлектрического указателя уровня топлива реостатного типа в баке АТС на более точный прибор. Известно множество методов измерения уровня жидкости в баке АТС: механический, гидростатический, электрический, акустический и др. Однако ни один из них не нашел широкого применения. Удельный расход топлива на транспортную работу во многом зависит от качества применяемого топлива. Контроль качества топлива очень трудоемкий, продолжительный и дорогостоISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

55 ящий процесс. Проконтролировать качество топлива на АЗС перед или во время заправки практически невозможно. Показателей качества топлива много (до 20-ти): базовые (октановое число, плотность, температура возгонки) и специфические (содержание серы, бензола, оксигенатов и пр.), которые можно определить только в лабораторных условиях. Основной параметр, который контролируется на АЗС, – это удельный вес топлива при определенной температуре. Он используется для пересчета весового в объемное значение количества принятого и отпущенного топлива. Удельный вес топлива является интегральным показателем группового состава топлива. От группового состава топлива зависит реальное стехиометрическое число топлива. А в алгоритме управления работой двигателя внутреннего сгорания на разных, переменных режимах используется усредненное, фиксированное значение стехиометрического числа. Поэтому плотность топлива реально влияет на состав топливной смеси подаваемой в ДВС, от чего зависят мощность, экономичность и экологичность работы ДВС. Предлагается гидростатический метод измерения количества топлива в баке АЗС. В связке с одометром это позволит определять общий и удельный расход моторного топлива. Для первичной, качественной оценки топлива предлагается измерять постоянно действующий датчик плотности (удельного веса) топлива. Для качественной характеристики топлива в зависимости от его температуры, что характеризует его фракционный состав, устанавливаются датчики температуры топлива, паровоздушной смеси топлива в закрытом объеме бака АТС. Предлагаемая модель топливомера запатентована: Патент Украины на изобретение UA 82471 С2 «Устройство измерения количества и плотности жидкостного топлива в баке и удельных расходов топлива транспортного средства». МОТОРНОЕ ТОПЛИВО, ТОПЛИВОМЕР, КОЛИЧЕСТВО ТОПЛИВА, КАЧЕСТВО ТОПЛИВА, УДЕЛЬНЫЙ ВЕС ТОПЛИВА, СХЕМА КОНСТРУКЦИИ ТОПЛИВОМЕРА

V. I. Kudinov, D. V. Кudinov Automobile and Highway Institute of Donetsk National Technical University, Gorlovka An Instrument for Determining Quantity, Quality and Specific Fuel Consumption for a Vehicle The actual problem of the fuel accounting consumed by a motor vehicle is to create a simple, reliable fuel gauge. There is a need to replace a magnetic and electrical rheostatic fuel level indicator in the tank of the vehicle with a more accurate instrument. A variety of measurement methods of the liquid level in the vehicle tank is known: mechanical, hydrostatic, electrical, acoustic, etc. However, none of them found wide application. Specific fuel consumption for transport work largely depends on the quality of the fuel used. Fuel quality control is very labor-intensive, long and expensive process. To control fuel quality at the filling station before or during fueling is practically impossible. There are many indicators of fuel quality (up to 20): basic (octane number, density, sublimation temperature) and specific ones (sulphur, benzene and oxygenator content and other), they can be determined only in laboratory conditions. The main parameter used at the filling station is the specific fuel consumption at a certain temperature. It is used to recalculate the weighting value into a volumetric value of the fuel amount taken and released. Specific fuel consumption is an integral indicator of the fuel type content. Real stoichiometric fuel number depends on the fuel type content. Moreover, in the algorithm of the internal combustion engine operation control in different, variable modes, averaged, fixed value of the stoichiometric number is used. Therefore, fuel density really affects the composition of fuel mixture supplied to the internal combustion engine, and power, efficiency and ecological compatibility of the internal combustion engine depend on it. Hydrostatic method of the fuel quantity measurement in the filling station tank is suggested. In conjunction with the odometer, it will allow to determine total and specific consumption of motor fuel. For primary, qualitative fuel assessment, it is suggested to measure constant fuel density (specific gravity) sensor. For qualitative fuel characteristics depending on its temperature characterizing its fractional composition, fuel temperature sensors, fuel air-vapor mixture sensors are installed in the tank closed volume of the filling station. The proposed model of the fuel gauge is patented: Patent of Ukraine for invention UA 82471 С2 «Measuring Device of the Liquid Fuel Quantity and Density in the Tank and Specific Fuel Consumption of a Vehicle». MOTOR FUEL, FUEL GAUGE, FUEL QUANTITY, FUEL QUALITY, SPECIFIC FUEL CONSUMPTION, FUEL GAUGE DESIGN SCHEME Сведения об авторах: В. И. Кудинов Телефон: раб. +38 (06242) 55-31-54 моб. +38 (071) 384-21-49 Эл. почта: kudinov.valerii@mail.ru Д. В. Кудинов Телефон: +38 (050) 847-03-26 Эл. почта: kudinov.valerii@mail.ru

Статья поступила 26.06.2018 © В. И. Кудинов, Д. В. Кудинов, 2018 Рецензент: Намаконов Б. В., канд. техн. наук, доц., АДИ ГОУВПО «ДОННТУ»

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

СТРОИТЕЛЬСТВО И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ДОРОГ УДК 656.13.05 А. Н. Дудников, канд. техн. наук, Н. Н. Дудникова, канд. техн. наук Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Горловка СИСТЕМНОЕ ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ДВИЖЕНИЯ НА АВАРИЙНОСТЬ УЧАСТКОВ ДОРОГ ОБЩЕГО ПОЛЬЗОВАНИЯ Исследованы обобщенные тенденции изменения показателей аварийности в зависимости от характеристик условий движения транспортных потоков на участках дорог общего пользования. Установлено, что характеристики условий движения транспортных потоков влияют на показатели аварийности не только в пределах отдельных значений характеристик, но и в рамках их системных совокупностей, которые выявлены в работе, а также предложены подходы применения показателей аварийности к оценке безопасности движения. Ключевые слова: аварийность, условия движения, дорожно-транспортное происшествие, интегральные факторы, многомерный статистический анализ

Вступление Проблема аварийности на автомобильных дорогах приобрела особую остроту в последнее десятилетие в связи с крайне неэффективным функционированием государственной системы обеспечения безопасности дорожного движения в условиях развития автомобилизации и диспропорции между ростом числа автомобилей и размерами существующей уличнодорожной сети, не рассчитанной на современные транспортные потоки возрастающей пропускной способности и увеличивающихся скоростей движения. Исследования аварийности на участках автомобильных дорог общего пользования [1…6] указывают на то, что кроме элементарных факторов, связанных с водителями, транспортными потоками, автомобилями и дорожными условиями существенное влияние на аварийность оказывают группы отдельных элементарных факторов на уровне некоторых совокупностей. С учетом указанного, формируется научная задача по исследованию совокупностей элементарных факторов, отражающих условия движения, влияющих на показатели аварийности на участках дорог общего пользования. Цель работы Формализовать системное влияние элементарных характеристик условий движения транспортного потока на аварийность участков дорог общего пользования, путем выявления главных интегральных факторов влияния. Объект исследования. Участки дорог общего пользования. Исследование общего влияния условий движения на аварийность участков дорог общего пользования В предыдущих исследованиях [3] авторами было выявлено значительное влияние поперечного уклона и поперечного коэффициента сцепления на возникновение дорожнотранспортных происшествий (ДТП) на участках автомагистралей в случае потери водителем управляемости транспортным средством. При этом учитывается определенное количество наиболее влиятельных факторов из общего их перечня, формирующих условия движения: количество полос движения, ширина полос движения, ширина обочины, продольный и поперечISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

57 ный коэффициенты сцепления, поперечный уклон дорожного покрытия, скорость движения. Предлагается выяснить, какие необходимо учитывать дополнительные сопутствующие факторы, оказывающие содействие возникновению ДТП на участках дорог общего пользования. Необходимо провести исследования закономерностей изменения соответствующей статистики ДТП. Наиболее значительными по охвату объекта исследования, статистическими данными относительно изменений числа ДТП, в зависимости от элементарных характеристик условий движения, являются данные, лежащие в основе методики коэффициентов аварийности [5–6]. Предлагается исследовать статистические данные значений коэффициентов аварийности с целью выявления их совокупного влияния на показатели аварийности на участках дорог общего пользования. В настоящее время выявлено более двадцати зависимостей между числом ДТП и элементарными характеристиками условий движения [5]. Значения коэффициентов аварийности представляют собой значения относительной аварийности на конкретном участке дороги отнесенные к аварийности на эталонном участке [6]. Указанная специфика требует проведения определенной операции нормирования значений коэффициентов аварийности. Для корректного сравнения графических зависимостей выполним нормирование числовых значений элементарных характеристик дорожных условий следующим образом: примем, что при коэффициенте аварийности К i = 1 величина соответствующей характеристики будет эталонной  M е  , а при других значениях коэффициента аварийности К i – величина характеристики составит M т . Тогда нормированное значение Pni элементарных характеристик рассчитываем по формуле:

Pni 

Mт . Mе

(1)

В качестве примера приведем расчет нормированной величины P11 для характеристики «Интенсивность движения» [2]: P11 = 500/5000 = 0,1. Результаты расчетов приведены в таблице 1. Таблица 1 – Нормированные характеристики условий движения для участков дорог общего пользования Анализируемые величины 1 Интенсивность движения, тыс. авт/сут К1 Р1 Интенсивность движения, тыс. авт/сут К1 Р1 Ширина проезжей части, м К2 при укрепленных обочинах К2 при неукрепленных обочинах Р2 Р2

Значения анализируемых величин 2

0,5

–

0,4 0,1

0,5 0,2

0,6 0,4

0,75 0,6

1 1

1,15 1,2

– –

–

1,3 0,47

1,7 0,6

1,8 0,73

1,5 0,87

1 1

0,6 1,33

– –

4,5

5,5

7,5

10,5

–

2,2

1,5

1,4

0,8

0,7

–

2,8

2,5

1,5

0,9

–

0,6 0,5

0,7 0,61

0,8 0,67

1 0,83

1,2 1

1,4 1,17

– –

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

58 Продолжение таблицы 1 1 Ширина обочины, м К3 Р3 Продольный уклон, ‰ К4 Р4 Радиус кривых в плане, тыс. м К5 Р5 Видимость, тыс. м К6 в плане К6 в продольном профиле Р6 Длина прямых участков, км К8 Р8 Пересечения в одном уровне при интенсивности движения, авт/сут К10 Р10 Видимость пересечения в одном уровне с дороги, которая примыкает, м К11 Р11 Длина населенного пункта, км К14 Р14 Коэффициент сцепления К16 Р16 Ширина разделительной полосы, м К17 Р17

2 0,5 2,2 0,17 20 1 1

3 1 1,7 0,33 30 1,25 1,5

4 1,5 1,4 0,5 50 2,5 2,5

5 2 1,2 0,67 70 2,8 3,5

6 2,5 1,1 0,83 80 3 4

7 3 1 1 – – –

8 – – – – – –

9 – – – – –

0,05

0,1

0,15

0,2–0,3

0,4–0,6

0,6–1

1–2

10 0,03 0,05 3,6

5,4 0,05 0,1 3

4 0,08 0,15 2,7

2,25 0,13 0,2 2,25

1,6 0,25 0,25 2

1,4 0,4 0,35 1,45

1,25 0,75 0,4 1,2

1 1 0,5 1

3,4

2,5

2,4

1,4

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,7

0,8

–

1 1

1,1 1,67

1,4 3,33

1,6 5

1,9 6,67

2 8,33

– –

1000

1600

1600– 5000

3500– 5000

5000

–

1 1

1,5 1,6

2 3,3

3 4,25

4 5

– –

60–40

40–30

30–20

До 20

–

1 1

1,1 0,83

1,65 0,75

2,5 0,58

10 0,33

– –

0,5

–

1 1

1,2 2

1,7 4

2,2 6

2,7 10

3 12

– –

0,2–0,3

0,4

0,6

0,7

0,75

–

2,5 0,36

2 0,57

1,3 0,86

1 1

0,75 1,07

– –

–

2,5 0,2

2 0,4

1,5 0,6

1 1

0,5 2

0,4 3

– –

Не нормированы характеристики 7, 9, 12, 13, 15, так как в них заложены не только количественные изменения определенных условий, но и качественные [5]. По полученному значению строим график зависимости Кi  f (Pni ), который приведен ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

59 на рисунке 1 а). Из графика видно, что все кривые пересекаются в одной точке, которая отвечает Ki  Pni  1 , в области которой сосредоточено наибольшее количество точек, а также видно, что при росте Pni уменьшается Кi . Однако это характерно не для всех кривых. Кривые К1  f (P1), К 2  f (P2), К 8  f (P8), К10  f (P10), К14  f (P14) возрастающие. Для обеспечения общности подхода, необходимое выполнение условия: рост нормированного значения Pni – уменьшение коэффициента аварийности К i . Для обеспечения указанного соответствия повернем кривые относительно вертикали при Pni  1. Это обеспечится добавлением в уравнение соответствующих зависимостей К1  f (P1), К 2  f (P2), К 8  f (P8), К10  f (P10), К14  f (P14) значения 2, что показано на рисунке 1 б. Из полученного графика видно, что предельная кривая, которая описывает область расположения зависимостей элементарных характеристик условий движения, является кривой третьего порядка – строфоида, причем ее петля находится ниже точки Ki  Pni  1 , охватывая совокупность точек, которая отвечает снижению вероятности возникновения ДТП относительно эталонных условий (рисунок 1 б). Кривая, описывающая область возможного изменения относительного числа ДТП, имеет ось симметрии, которая указывает на общую тенденцию изменения аварийности в зависимости от нормированных характеристик условий движения, а также на наличие точки, в которой относительное число ДТП должно снизиться до нуля. а)

б)

Kав

4.5

4 4

3.5 3

2.5 2

1.5 1

0.5 0

0 -8

-6

-4

-2

а) от нормированной величины Р элементарных характеристик условий движения; б) от нормированной величины Р элементарных характеристик условий движения с учетом тенденции изменения аварийности Рисунок 1 – График изменений относительного числа ДТП (Кав) В свою очередь присутствуют оптимальные значения характеристик условий движения, которые обеспечивают минимальную аварийность, нормированная функция для них равна 2,5; рисунок 1 б. Дополнительно можно выделить точку, которая отвечает минимальной аварийности, если руководствоваться линией строфоиды, (рисунок 1 б), нормированная функция равна 2,25. В целом, с учетом точности проведенных исследований, необходимо обращать внимание на интервал нормированной функции в пределах 2,2–2,5. ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

60 Соответственно данным таблицы 1 оптимальные условия движения, которые отвечают минимальным значениям относительной аварийности, можно описать следующим образом: интенсивность движения – 12 и 37 тыс. авт/сут; ширина проезжей части – 19 и 22 м; ширина обочины более – 3 м; продольный уклон – 50 ‰; радиус кривых в плане – не менее 5 тыс. м; видимость – более 500 м; длина прямых участков – 7 км; пересечения в одном уровне при интенсивности движения – до 2500 авт/сут видимость – не менее 150 м; длина населенного пункта – 1,25 км; длина участка на подходах к населенному пункту – не менее 2,5 км; коэффициент сцепления – более 0,75; ширина разделительной полосы – не менее 12,5 м. Таким образом, проведенный предварительный анализ характера изменений относительного числа ДТП в зависимости от элементарных характеристик условий движения показал, что общая тенденция изменения аварийности присутствует, поэтому есть предположение о возможном наличии определенных совокупностей факторов, которые совместно определяют условия возникновения ДТП. Предлагается исследовать зависимости изменения относительной аварийности методами многофакторного анализа. Определение главных интегральных факторов влияния условий движения на аварийность участков дорог общего пользования Согласно теории статистического анализа, влияние элементарных характеристик условий движения на показатели аварийности можно представить в виде многомерного явления [8] с большим количеством признаков. Метод многомерного статистического анализа разрешает с целевой функцией – формирования изменения относительного количества ДТП в соответственно элементарным характеристикам условий движения [8] найти и сформулировать интегрированные главные факторы. Алгоритм реализации факторного анализа представлен на рисунке 2. Предлагается применять следующую последовательность методов анализа: 1) метод многомерного шкалирования Торгерсона [8], который основывается на использовании количественных характеристик объектов; 2) метод главных факторов [8] (метод Хоттеллинга), поскольку он разрешает сравнительно быстро выделить наибольшее количество общих факторов, которые учитывают почти всю суммарную общность.

Матрица исходных данных (Х)

Матрица стандартизированных значений признаков (Z)

Матрица ковариаций (S) Матрица корреляций (R=

)

Модель Торгерсона (Х)

Редуцированная матрица вариаций и парных корреляций (Rh)

Матрица факторного отображения (А)

Матрица факторного отображения после поворота (W)

Матрица значений факторов (F)

Рисунок 2 – Алгоритм реализации метода факторного анализа для выявления главных интегральных факторов влияния условий движения на аварийность участков дорог общего пользования ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

61 Анализ зависимостей относительной аварийности от элементарных характеристик условий движения позволил выделить следующие элементарные признаки условий, влияние которых на показатели аварийности исследованы в [2, 9, 10] в виде определенного ряда значений: К1 – коэффициент, учитывающий интенсивность движения; К 2 – коэффициент, учитывающий ширину проезжей части; К 3 – коэффициент, учитывающий ширину обочины;

К 4 – коэффициент, учитывающий продольный уклон дороги; К 5 – коэффициент, учитывающий радиусы кривых в плане; К 6 – коэффициент, учитывающий видимость в плане и профиле; К 7 – коэффициент, учитывающий расхождения в ширине проезжей части мостов и дороги; К8 – коэффициент, учитывающий длину прямых участков дороги; К 9 – коэффициент, учитывающий тип пересечения; К10 – коэффициент, учитывающий интенсивность движения в области пересечения; К11 – коэффициент, учитывающий видимость пересечения в одном уровне с примыкающей дорогой; К12 – коэффициент, учитывающий число полос движения на проезжей части; К13 – коэффициент, учитывающий расстояние от застройки до проезжей части; К14 – коэффициент, учитывающий длину населенного пункта; К15 – коэффициент, учитывающий длину участков на подходах к населенному пункту; К16 – коэффициент, учитывающий коэффициент сцепления дорожного покрытия; К17 – коэффициент, учитывающий ширину разделительной полосы. Аналитическую обработку зависимостей относительного количества ДТП по каждой элементарной характеристике условий движения будем проводить для двадцати равноотстоящих точек. Сформирована матрица исходных данных (таблица 2). Таблица 2 – Значения избранных изменений относительного количества ДТП для двадцати значений соответствующих элементарных характеристик дорожных условий участков дорог общего пользования ДТП

Признак K1

K6(1)

K6(2)

K10

K11

K14

K16

K17

K18(1)

K18(2)

1 0,71 0,74 0,79 0,88 1,00 1,19 1,43 1,64 1,73 1,76 1,71 1,59 1,30 1,00 0,88 0,77 0,68 0,56 0,44 0,36

2 2,20 1,79 1,58 1,44 1,34 1,25 1,16 1,10 1,04 0,98 0,93 0,89 0,86 0,83 0,80 0,78 0,76 0,75 0,74 0,73

3 5,36 4,27 2,73 2,12 1,80 1,61 1,47 1,40 1,33 1,25 1,19 1,13 1,11 1,05 1,02 0,97 0,94 0,88 0,86 0,83

4 0,42 0,50 0,51 0,58 0,66 0,72 0,80 0,87 0,94 1,03 1,12 1,21 1,32 1,41 1,50 1,60 1,71 1,82 1,92 2,05

5 7,54 2,34 1,74 1,50 1,34 1,27 1,15 1,08 1,03 0,99 0,95 0,89 0,84 0,81 0,79 0,77 0,71 0,69 0,67 0,63

6 6,04 3,06 2,50 2,25 2,01 1,85 1,77 1,61 1,58 1,53 1,45 1,37 1,29 1,25 1,16 1,12 1,08 1,04 1,00 0,96

7 6,88 4,03 2,74 2,09 1,77 1,61 1,45 1,41 1,29 1,21 1,16 1,12 1,09 1,08 1,06 1,04 1,01 1,00 1,00 0,98

8 0,88 0,82 0,81 0,82 0,82 0,84 0,91 0,94 0,97 1,11 1,27 1,47 1,76 2,14 2,52 2,94 3,50 4,17 4,70 5,47

9 1,00 1,20 1,37 1,51 1,63 1,74 1,84 1,96 2,06 2,19 2,29 2,40 2,51 2,63 2,75 2,91 3,07 3,31 3,60 4,00

10 5,00 4,64 4,26 3,92 3,57 3,21 2,85 2,55 2,29 2,09 1,93 1,81 1,65 1,40 1,14 1,07 1,03 1,03 1,02 1,02

11 1,00 1,10 1,23 1,38 1,52 1,67 1,82 2,00 2,13 2,23 2,30 2,38 2,44 2,52 2,58 2,64 2,73 2,80 2,91 30,0

12 10,6 8,82 6,66 4,87 3,39 2,77 2,46 2,22 2,00 1,85 1,69 1,57 1,45 1,35 1,23 1,17 1,01 0,92 0,80 0,71

13 2,50 2,11 1,71 1,41 1,18 1,04 0,94 0,84 0,76 0,69 0,62 0,56 0,51 0,46 0,45 0,42 0,42 0,41 0,41 0,40

14 4,30 3,99 3,73 3,48 3,25 3,03 2,82 2,62 2,41 2,25 2,09 1,94 1,82 1,70 1,59 1,47 1,36 1,23 1,12 1,00

15 2,20 2,10 2,00 1,91 1,85 1,81 1,76 1,69 1,59 1,50 1,42 1,36 1,31 1,26 1,22 1,17 1,12 1,08 1,04 1,00

1,10

1,67

1,13

1,39

1,80

1,75

1,94

2,30

2,37

3,47

2,88

0,89

2,36

1,52

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Ср. 1,06 знач.

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

62 После выполнения соответствующих расчетов и проверок, согласно методу Торгерсона [8] и Хотеллинга [3, 8], было выявлено наличие шести главных обобщенных факторов, которые объединяют предыдущие элементарные характеристики, соответственно рассчитанным нагрузкам в таблице 2, приведенные в таблице 3, и которые можно считать достоверными [8]. Таблица 3 – Результаты поиска интегрированных факторов влияния условий движения на аварийность участков дорог общего пользования Нагрузка элементарных характеристик в составе интегрированных факторов

Элементарные характеристики K1 K2 K3 K4 K5 K6(1) K6(2) K8 K10 K11 K14 K16 K17 K18(1) K18(2)

фактор F1

фактор F2

фактор F3

фактор F4

фактор F5

фактор F6

–0,177 0,639 1,673 –2,241 2,414 1,416 1,840 –3,228 –1,974 1,275 –7,037 2,555 1,658 0,917 0,271

2,110 0,401 –0,663 1,805 –1,720 –0,442 –1,057 1,194 1,662 0,138 –3,157 –1,272 –0,460 0,549 0,911

1,256 0,336 –0,115 –0,778 –1,395 –0,291 –0,614 –1,659 –0,438 0,920 0,845 0,127 0,427 0,794 0,586

1,164 –0,137 –0,307 –0,002 1,176 0,377 0,076 –0,623 –0,007 –0,378 0,181 –0,763 –0,511 –0,186 –0,059

0,322 –0,144 0,368 0,130 –0,217 –0,127 0,185 –0,080 0,017 –0,325 0,015 0,335 –0,065 –0,238 –0,175

–0,124 0,037 0,030 0,155 –0,008 0,023 0,003 –0,176 0,066 –0,060 0,010 0,000 –0,079 0,059 0,063

Далее были сформированы соответствующие главные факторы F1–F6 и проведена их логическая интерпретация, как характеристик условий движения, которые влияют на аварийность участков дорог общего пользования на системном уровне. Полученные значения нагрузок главных факторов (таблица 3) по каждой элементарной характеристике были пересчитаны по модулю на соответствующие проценты входа в состав интегрированного фактора. Графики указанных процентов приведены далее на рисунках 3–8 [6]. %

50 40 30 20 10 0

10 11 12

14 15

Рисунок 3 – Процент вхождения в состав интегрированного фактора F1 элементарных характеристик условий движения соответственно таблицам 2 и 3 ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

63 % 50

40 30 20

10 0

10 11

14 15

Рисунок 4 – Процент вхождения в состав интегрированного фактора F2 элементарных характеристик условий движения соответственно таблицам 2 и 3 % 50 40

30 20 10

Рисунок 5 – Процент вхождения в состав интегрированного фактора F3 элементарных характеристик условий движения соответственно таблицам 2 и 3 % 50 40 30

20 10 0

10 11 12

14 15

Рисунок 6 – Процент вхождения в состав интегрированного фактора F4 элементарных характеристик условий движения соответственно таблицам 2 и 3 ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

64 % 50 40 30 20

10 0

10 11

14 15

Рисунок 7 – Процент вхождения в состав интегрированного фактора F5 элементарных характеристик условий движения соответственно таблицам 2 и 3 % 50 40

30 20 10 0

10 11

14 15

Рисунок 8 – Процент вхождения в состав интегрированного фактора F6 элементарных характеристик условий движения соответственно таблицам 2 и 3 При 15 элементарных характеристиках средний равномерный процент влияния каждого признака в составе фактора составляет 7 %, поэтому поиск наиболее влиятельных элементарных характеристик выполняем в условиях большего значения указанного процента. Результаты определения главных интегральных факторов влияния условий движения на аварийность участков дорог общего пользования Интегральные факторы влияния условий движения будут иметь в своем составе следующие элементарные характеристики (номера характеристик представлены в порядке уменьшения процента влияния): F1: 11, 8, 12, 5, 4, 9; принимаем 11, 8, 12; F2: 11, 1, 4, 5, 9, 12, 8; принимаем 11, 1, 4; F3: 8, 5, 1, 10, 11, 4, 14; принимаем 8, 5, 1; F4: 5, 1, 12, 8, 13; принимаем 5, 1, 12; F5: 3, 1, 10, 12, 14, 5, 7; принимаем 3, 1, 10; F6: 8, 4, 1, 13, 9, 10, 15; принимаем 8, 4, 1. Обобщая элементарные характеристики условий движения в каждом интегральном факторе влияния, необходимо сформулировать их определение: ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

65 F1: учитывает наличие и длину населенных пунктов, прямых участков и количество полос движения на этих участках; в обобщенном виде предполагает системное влияние на аварийность наличия прямых многополосных участков дорог, проходящих сквозь населенные пункты; F2: учитывает наличие и длину населенных пунктов, интенсивность движения и наличие уклона проезжей части; в обобщенном виде предполагает системное влияние на аварийность наличия интенсивных участков дорог с уклоном, проходящих сквозь населенные пункты; F3: учитывает наличие и длину прямых участков, наличие и длину участков с радиусами и интенсивность движения на них; в обобщенном виде предполагает системное влияние на аварийность геометрии пространственной траектории движения транспортного потока, определяемой пространственной осью дороги; F4: учитывает наличие и длину участков с радиусами, интенсивность движения, число полос движения на них; в обобщенном виде предполагает системное влияние на аварийность геометрии пространственной траектории движения транспортного потока, определяемой пространственной осью дороги на кривых в плане; F5: учитывает наличие пересечений дорог, интенсивность движения и ширину обочин в их области; в обобщенном виде предполагает системное влияние на аварийность геометрии пространственных траекторий движения транспортных потоков на пересечениях дорог в одном уровне, определяемое геометрией перекрестков дорог в одном уровне; F6: учитывает наличие и длину прямых участков, наличие уклона проезжей части и интенсивность движения на них; в обобщенном виде предполагает системное влияние на аварийность геометрии пространственной траектории движения транспортного потока в профиле дороги. Расчет итогового коэффициента аварийности [6] предполагает произведение значений всех элементарных характеристик условий движения для характерных участков дороги. Сформулированные интегральные факторы влияния на аварийность на участках дорог позволяют усовершенствовать расчет итогового коэффициента аварийности путем перемножения значений элементарных характеристик условий движения, входящих в фактор, в пределах каждого из шести интегральных факторов, и суммирования значений между факторами. Оставшиеся элементарные характеристики предлагается объединить в седьмой фактор неопределенности. Указанное решение предложено, исходя из положений теории вероятностей о расчете вероятности появления нескольких случайных событий. Таким образом, расчетная формула итогового коэффициента аварийности примет вид:

Кав  КF 1  КF 2  КF 3  КF 4  КF 5  КF 6  КF 7 , К F 1  К8  К14  К16 , К F 2  К1  К4  К14 , К F 3  К1  К5  К8 , К F 4  К1  К5  К16 , К F 5  К1  К3  К11 , К F 6  К1  К4  К8 ,

К F 7  К2  К6(1)  К6(2)  К17  К18(1)  К18(2) .

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

(2)

66 Выводы Исследованы обобщенные тенденции изменения показателей аварийности в зависимости от характеристик условий движения транспортных потоков на участках дорог общего пользования. Установлено, что характеристики условий движения транспортных потоков влияют на показатели аварийности не только в рамках отдельных значений характеристик, но и в рамках их системных совокупностей, которые выявлены в работе, и им даны определения. С учетом полученных результатов усовершенствована методика оценки безопасности условий дорожного движения за счет введения итогового коэффициента аварийности, для которого разработана новая формула расчета. В дальнейшем по решению сформулированной в работе научной задачи предполагается проверить полученные результаты теоретических исследований экспериментально и уточнить шкалу оценивания для итогового коэффициента аварийности, с рекомендациями по конструированию автомобильных дорог. Список литературы 1. Сведения о показателях состояния безопасности дорожного движения (архив) [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.gibdd.ru/stat/archive/ (дата обращения: 22.03.2016). 2. Клинковштейн, Г. И. Организация дорожного движения / Г. И. Клинковштейн, В. И. Коноплянко. – М.: МАДИ, 1977. – 60 с. 3. Chowdhury, D. Statistical physics of vehicular traffic and some related systems / D. Chowdhury, L. Santen, A. Schadschneider // Phys. Rep. – 2000. – V. 329. – P. 199–329. 4. He, Guoguang. Transportations System. Jn: Proceedings of the 8th IFAC Symposium of Transportation Systems / Guoguang He, Gerhard Noth // Chania. – Greece, 1997. – Vol. 2, 16–18 June. – P. 512–521. 5. Шевяков, А. П. Организация движения на автомобильных магистралях / А. П. Шевяков – М.: Транспорт, 1985. – 90 с. 6. Бабков, В. Ф. Дорожные условия и безопасность движения / В. Ф. Бабков. – М.: Транспорт, 1993. – 271 с. 7. Дудников, А. Н. Возможность оптимизации условий движения транспортного потока коэффициентами аварийности / А. Н. Дудников, Н. Н. Дуникова // Автомобільні дороги і дорожнє будівництво: Зб. наук. пр. – К.: НТУ, 2004. – № 71. – С. 260–266. 8. Многомерный статистический анализ в экономике / [Л. А. Сошникова, В. Н. Тамашевич, Г. Уебе, М. Шефер]. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 1999. – 598 с. 9. Бабков, В. Ф. Современные автомобильные магистрали / В. Ф. Бабков. – [2-е изд.]. – М.: Транспорт, 1974. – 279 с. 10. Дудніков, О. М. Комплексні характаристики дорожніх умов щодо оцінки безпеки руху / О. М. Дудніков, Н. М. Дуднікова // Вісник НТУ. Науково-технічний збірник, присвячений 60-річчю заснування університету. – К.: НТУ, 2004. – С. 203–206.

А. Н. Дудников, Н. Н. Дудникова Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Горловка Системное влияние условий движения на аварийность участков дорог общего пользования Проблема аварийности на автомобильных дорогах приобрела особую остроту в последнее десятилетие в связи с крайне неэффективным функционированием государственной системы обеспечения безопасности дорожного движения в условиях развития автомобилизации и диспропорции между ростом числа автомобилей и ростом длины улично-дорожной сети, не рассчитанной на современные транспортные потоки в рамках пропускной способности и максимальных скоростей движения. Исследования аварийности на участках автомобильных дорог общего пользования указывают на то, что кроме элементарных факторов, связанных с водителями, транспортными потоками, автомобилями и дорожными условиями существенное влияние на аварийность оказывают группы отдельных элементарных факторов на уровне некоторых совокупностей. С учетом указанного, формируется научная задача по исследованию совокупностей элементарных факторов, отражающих условия движения, влияющих на показатели аварийности на участках дорог общего пользования. ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

67 Поэтому целью работы является формализация системного влияния элементарных характеристик условий движения транспортного потока на аварийность участков дорог общего пользования, путем выявления главных интегральных факторов влияния. В результате исследованы обобщенные тенденции изменения показателей аварийности в зависимости от характеристик условий движения транспортных потоков на участках дорог общего пользования. Установлено, что характеристики условий движения транспортных потоков влияют на показатели аварийности не только в рамках отдельных значений характеристик, но и в рамках их системных совокупностей, которые выявлены в работе, и им даны определения. С учетом полученных результатов усовершенствована методика оценки безопасности условий дорожного движения итоговым коэффициентом аварийности, для которого разработана новая формула расчета. В дальнейшем по решению сформулированной в работе научной задачи предполагается проверить полученные результаты теоретических исследований экспериментально и уточнить шкалу оценивания для итогового коэффициента аварийности, с рекомендациями по конструированию автомобильных дорог. АВАРИЙНОСТЬ, УСЛОВИЯ ДВИЖЕНИЯ, ДОРОЖНО-ТРАНСПОРТНОЕ ПРОИСШЕСТВИЕ, ИНТЕГРАЛЬНЫЕ ФАКТОРЫ, МНОГОМЕРНЫЙ СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

А. N. Dudnikov, N. N. Dudnikova Automobile and Highway Institute of Donetsk National Technical University, Gorlovka Systematic Impact of Traffic Conditions on the Accident Rate of Public Road Sections The problem of the accident rate on highways acquired particular urgency in the last decade due to the extremely inefficient functioning of the traffic safety state system in the conditions of the automobilization development and imbalance between increasing number of cars and increasing length of the road network, not designed for modern traffic flows within the traffic capacity and maximum speeds. Accident rate study on public road sections indicates that besides elementary factors connected with drivers, traffic flows, road and traffic conditions, a significant impact on the accident rate is exerted by groups of separate elementary factors at the level of some aggregates. In view of this, a scientific problem is formed on the study of elementary factors aggregates reflected road conditions affecting accident rates on public road sections. Therefore, the aim of the work is to formalize systematic impact of elementary road condition characteristics of traffic flows on the accident rate of public road sections by identifying the main integral factors of the impact. As a result, integrated trends of the accident rate change depending on the road condition characteristics of traffic flows on public road sections are studied. It is determined that road condition characteristics of traffic flows influence on the accident rate not only within individual values of characteristics but also within their systematic aggregates identified in the work and they are defined. Based on the obtained results the estimation technique of the traffic safety conditions is improved by the total accident rate factor for which a new calculation formula has been developed. In the future, on the solution of the scientific problem formulated in the work, it is supposed to verify the results of theoretical studies experimentally and to clarify the grading scale for final accident rate factor with recommendations for the design of highways. ACCIDENT RATE, ROAD CONDITIONS, TRAFFIC ACCIDENT, INTEGRAL FACTORS, MULTIVARIATE STATISTICAL ANALYSIS Сведения об авторах: А. Н. Дудников SPIN-код: 8393-4943 Телефон: +38 (066) 418-65-80 Эл. почта: ANdudnikov@rambler.ru Н. Н. Дудникова SPIN-код: 1424-1363 Телефон: +38 (050) 589-90-37 Эл. почта: DudnikovaNN@rambler.ru Статья поступила 26.09.2018 © А. Н. Дудников, Н. Н. Дудникова, 2018 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, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ УДК 629.113 А. П. Карпинец, канд. хим. наук Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Горловка ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩЕЙ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ЗИМНЕГО ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА ИЗ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ СИНТЕЗА ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ Предложена принципиальная схема производства и выявлены оптимальные условия технологического процесса получения дизельного топлива из промышленных отходов синтеза поверхностно-активных веществ сульфонола НП-3. Топливо производят на стадии алкилирования бензола -алкенами в присутствии AlCl3, а отделяют от детергентной фракции в колонне блока ректификации. Эксплуатационные и экологические свойства дизтоплива установлены с применением комплекса физико-химических методов исследования и квалификационных испытаний. Ключевые слова: зимнее дизельное топливо, технология производства дизтоплива, эксплуатационные и экологические свойства топлива, отходы синтеза ПАВ

Введение В настоящее время, в связи с тенденциями непрерывного роста автомобильного парка во всех странах мира, нестабильностью и высокими ценами на нефть, а также постепенным истощением ее запасов, интенсивно проводятся исследования по изысканию и использованию моторных топлив, получаемых из сырья ненефтяного происхождения [1]. При этом основное внимание акцентируется на решении задач экономии природных ресурсов, повышения экономичности вновь создаваемой техники (в частности двигателей внутреннего сгорания (ДВС), экодиагностики двигателей, ноксологии и техносферной безопасности [2]. Анализ последних исследований и публикаций Для решения таких актуальных проблем химмотологии, как создание новых видов топлив для двигателей, расширение сырьевой базы их производства, поиск альтернативных заменителей традиционных энергоносителей проводятся научные исследования [1, 2], строятся опытные заводы, переоборудуются автомобили для работы на новых видах топлива [1], предлагаются и реализуются инновационные решения для совершенствования рабочих процессов в ДВС, (например процесс Дуотермик в дизелях на биотопливе [3]), улучшаются показатели прецезионных методов испытаний автомобильных топлив [4] и экодиагностики двигателей [5], повышается чувствительность и точность определения их отдельных компонентов, следовых количеств примесей [6], а также целой гаммы токсикантов в отработавших газах (ОГ) ДВС с использованием комплекса самых современных физико-химических методов исследования [7, 8]. Сформулированы основные требования к качеству и свойствам новых видов топлив [2, 3]: чтобы их применение не ухудшало бы эксплуатационные показатели автомобилей, не требовало коренного изменения конструкции двигателя, топливной аппаратуры и условий хранения топлива на борту автомобиля. Существенно, чтобы стоимость новых топлив была сопоставима со стоимостью традиционных видов. И особое требование к альтернативным топливам – снижение вредного воздействия эмиссии ОГ автомобильных двигателей на окружающую среду и здоровье человека [5]. ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

69 При интерпретации результатов обсуждаемой проблемы обращают на себя внимание два обстоятельства. Прежде всего различный уровень теоретических и прикладных исследований ее отдельных аспектов – от стадии выработки концепции до внедрения в производство. И далее, в связи с этим – сферы, регионы и сроки прогнозируемого получения и реализации новых видов топлив. К примеру, уже сейчас разработаны технологии получения метанола из синтез-газа с последующим превращением его в углеводороды бензина с высоким октановым числом (92–100) [3]. Более того, применение специальных катализаторов позволяет получать бензин из угля и природного газа, минуя стадию выделения метанола как отдельного продукта. Практическое использование этих технологий целесообразно только вблизи мест добычи угля и природного газа [1]. Для расширения сырьевых ресурсов дизельного топлива в районах газовых месторождений Западной Сибири и Крайнего Севера допущены к применению газоконденсатные, широкофракционные летние (ГШЛ), зимние (ГШЗ) и арктические (ГША) дизтоплива [3]. К недостаткам этих топлив следует отнести их низкую температуру начала кипения, что приводит к образованию паровых пробок в топливной системе и ухудшению запуска двигателя. В настоящее время широко используются синтетические топлива: метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ), метанол и этанол, которые в виде добавок (10–15 %) вводятся в автомобильные бензины с целью их удешевления, улучшения экологических характеристик и устойчивости к детонации, а в стандартах непременно указывается концентрация оксигенатных соединений [4]. К тому же применение кислородсодержащих компонентов в бензинах США и ряда других стран является обязательным [1]. Реальные возможности, сопоставимые с бензинами, характерны и для использования спиртов (добавки 15–20 %) в дизельных двигателях – при этом улучшаются низкотемпературные свойства топлив, снижается их вязкость и плотность, смеси не вызывают коррозии и сохраняют чистоту всасывающей системы двигателя. Вместе с тем уменьшение цетанового числа топлива вызывает необходимость конструктивных изменений двигателя и алгоритма его работы [2]. В настоящее время в качестве перспективных топлив для автомобильных двигателей все более широкое применение получают биотоплива, сырьем для производства которых служат возобновляемые источники растительного сырья [1, 9]. Такой подход к поиску нетрадиционных топлив позволяет решить две актуальные проблемы: экономии природных ресурсов, прежде всего нефти, и снижения загрязнения окружающей среды. Выявлена и реализована возможность использования в качестве топлив для дизелей автомобилей с рабочим процессом «Дуотермик» нерафинированных растительных масел [3]. В концепцию применения биотоплива заложены три основных принципа, которые обеспечивают ее исключительную значимость для энергетики и экономики будущего: нейтральность по выбросам CO2; возобновляемость источников энергии; децентрализация энергоснабжения [3]. Характерно, что из всех альтернативных топлив, пригодных и, что самое существенное, удобных для применения в качестве моторных топлив растительные масла (на основе рапса, его метиловых эфиров и др.) [1, 9] обладают свойством замкнутого цикла по CO 2. При этом нейтральность по выбросам CO2 в случае использования биотоплива обеспечивается замкнутым циклом, поскольку диоксид углерода, выделившийся при сгорании биотоплива, ранее был поглощен в этих же количествах растениями, из которых было выработано топливо, и они вновь поглотят этот газ в процессе своего дальнейшего воспроизводства [3]. В будущем биомасса в целом может более широко использоваться для производства моторных топлив, в особенности в тех странах, где имеется дефицит природных горючих ресурсов, но благоприятный теплый климат и наличие свободных земель, например в Бразилии [2]. Здесь уже сейчас на этаноле, полученном из сахарного тростника, работает свыше 1 млн автомобилей и поставлена задача перевести на него весь автопарк страны [2]. ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

70 Постановка проблемы Потенциальным сырьем для получения автомобильных топлив могут быть промышленные отходы предприятий нефтехимического и химического комплексов. Отходы нефтехимии – эфирная «головка», кубовый остаток в синтезе бутиловых спиртов, метилаль-метанольная фракция производства изопрена диоксановым методом обладают ценными эксплуатационными свойствами и применяются в качестве высокооктановых компонентов бензинов [5]. Вместе с тем возможности рационального использования отходов синтеза поверхностноактивных веществ (ПАВ) до сих пор не реализованы. Среди выпускаемых в России, Украине и других странах многотоннажных ПАВ наиболее эффективен по своим моющим свойствам, гидролитической и термической стабильности, а также способности к биоразлагаемости – сульфонол НП-3. В то же время процесс его производства, как и других ПАВ, сопровождается образованием значительного количества сточных вод и углеводородов. Если проблема защиты водоемов от загрязнения сточными водами в основном решена (сочетают водооборот с различными локальными методами их очистки) [10], то накапливающиеся в качестве побочных продуктов алкиларены и циклано-алкановые соединения до сих пор не находили квалифицированного применения. Это обусловлено, по мнению автора, двумя обстоятельствами: сложностью всего технологического процесса синтеза ПАВ и в особенности стадии алкилирования бензола α-алкенами С10 – С14 в присутствии AlCl3, при которой, наряду с целевой, протекает несколько побочных реакций, и недостаточной изученностью строения, физико-химических, экологических и в особенности эксплуатационных свойств образующихся соединений. Цель данного исследования – разработка физико-химических основ ресурсосберегающей технологии производства дизельного топлива из отходов синтеза ПАВ сульфонола НП-3, а также изучение эксплуатационных и экологических свойств полученного топлива. Аппаратура, методика и техника эксперимента Химико-технологический процесс синтеза сульфонола НП-3, реализованный на производственных мощностях ГП «Горловский химический завод» (ГХЗ), осуществляется через последовательные стадии алкилирования, ректификации, сульфирования и нейтрализации. Алкилирование проводят в течение 50 мин при температуре 45–55 ºС, атмосферном давлении и мольном соотношении бензол – α-алкены С10 – С14 7:1. Углеводородный состав алкенов, установленный на масс-спектрометре МАТ (об. %): С10 – 16,4; С11 – 28,0; С12 – 30,0; С13 – 19,8; С14 – 5,8. В отделении ректификации целевой продукт для синтеза ПАВ – детергентную фракцию алкилата с tкип 280–340 ºС отделяют от бензола и побочных продуктов, а затем направляют в сульфуратор с SO3. Образовавшиеся алкилбензолсульфокислоты нейтрализуют раствором NaOH, а сульфонол НП-3 выделяют в виде 45 %-ной водной пасты. Разделение детергентной (tкип 280–340 ºС) и средней фракции (tкип 170–280 ºС) алкилата проводят в ректификационной колонне (РК), имеющей 20 Р тарелок и 4 теплообменных, которые расположены над глухой тарелкой. Колонна работает при остаточном давлении 12,0 кПа (верх) и 18,6 кПа (низ) и температуре жидкости на глухой тарелке 126 ºС и низа колонны 230 ºС. Нагретый до 202 ºС алкилат поступает на 12-ю или 14-ю тарелку РК; с глухой тарелки отбирается средняя фракция и прокачивается через холодильник. В состав средней фракции алкилата входит 74 об. % алкано-циклановых веществ и 26 об. % аренов, идентифицированных на приборах Specord-75 IR и Specord UV-Vis. Физикохимические параметры этой фракции оценивали с помощью квалификационных методов испытаний дизельных топлив [4]. Мониторинг токсикантов в ОГ двигателей проводили по следующей методике. Содержание CO , NOx и Cn H m оценивали на газоанализаторе Bosch ETT в соответствии с европейским испытательным циклом. Концентрацию сажи устанавливали сажемером AVL 409 ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

71 (фирма AVL – Bosch), а SO2 – на универсальном газоанализаторе УГ-2. Обнаружение и количественный анализ формальдегида осуществляли методом вольтамперометрии на потенциостате П–5827 М. Условия измерений: потенциал полуволны E1/ 2  1,59 В относительно насыщенного каломельного электрода, фоновый электролит – 0,05 М КОН + 0,1 М KCl . Для определения 3,4-бенз(α)пирена в конденсате выхлопных газов ДВС проводили аналогично [6] последовательно экстракцию, хроматографическое (CHROM-4) разделение компонентов и идентификацию по масс-спектру. Концентрацию этого загрязнителя окружающей среды устанавливали методом спектрально-флуоресцентного анализа при длинах волн λmax(1) = 403 нм и λmax(2) = 408,5 нм. При выявлении оптимальных условий технологического процесса синтеза ПАВ и выделения фракции дизельного топлива, а также при статистической обработке результатов квантово-химических расчетов и экспериментальных исследований свойств дизтоплива, применяли методики и программы, приведенные в [11]. Результаты исследований и их обсуждение Разработке теоретических основ ресурсосберегающей технологии производства дизельного топлива предшествовало детальное исследование механизма и кинетики реакции алкилирования, строения и активности интермедиатов с помощью комплекса современных физикохимических методов: ЯМР-1Н, 13С, ЭПР-, масс-, УФ-, ИК-спектроскопия, квантово – химический расчет (полуэмпирические методы АМ1 и РМ3), разновидности вольтамперометрии – циклическая, полярография, на вращающемся дисковом электроде с кольцом, а также хроматография. При этом установлено, что стадия алкилирования бензола -алкенами в присутствии AlCl3 осуществляется по сложному многомаршрутному механизму и включает ряд взаимосвязанных реакций: собственно алкилирование, изомеризацию, диспропорционирование, полимеризацию, переалкилирование. Скорость как основного, так и побочного процессов зависит от многих факторов: природы алкилирующего реагента и катализатора, среды, строения аренов, соотношения концентраций реагентов и растворителей, условий протекания реакции. В итоге среди изученных алкилирующих реагентов бензола (алкены, алкилгалогениды, кислородсодержащие соединения, цикланы и алканы) были выбраны -алкены С10 – С14, поскольку они многотоннажные промышленные продукты [12] и отличаются высокой реакционной способностью. Среди инициаторов (кислоты Льюиса, протонные кислоты) активен AlCl3, образующий с аренами каталитический комплекс, который был использован в химикотехнологическом процессе. В таблице 1 приведены установленные с помощью квалификационных методов испытаний дизельных топлив [4] физико-химические и эксплуатационные свойства средней фракции алкилата (tкип 170–280 ºС) синтеза ПАВ. Таблица 1 – Физико-химические и эксплуатационные показатели качества дизельного топлива, полученного из промышленных отходов синтеза ПАВ Показатель

Значение

1 Цетановое число, не менее Фракционный состав: t50 %, ºС, не выше t96 %, ºС, не выше Кинематическая вязкость при 20 ºС, мм2/с Предельная температура фильтруемости, ºС, не выше

2 49

Величина для дизтоплива марки З (ГОСТ 305-2013) 3 45

237 280 3,4

280 360 1,8–5,0

–38

–35

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

72 Продолжение таблицы 1 1 2 Температура вспышки в закрытом тигле, ºС, не 45 ниже Зольность, %, не более 0,0006 Коксуемость 10 %-ного остатка, %, не более 0,05 Испытание на медной пластинке выдерживает Плотность при 15 ºС, кг/м3, не более 816 Содержание водорастворимых кислот и щелочей отсутствие Массовая доля сероводорода отсутствие Массовая доля серы, мг/кг, не более 10 Массовая доля меркаптановой серы, %, не более 0,0005 Йодное число, г йода на 100 г топлива, не более 0,5 Кислотность, мг КОН на 100 мл топлива 0,1 Общее загрязнение мг/кг, не более 3 Содержание воды, мг/кг, не более 15

3 30 0,01 0,20 выдерживает 843,4 отсутствие отсутствие 500 0,01 6 5 24 200

Видно, что среднюю фракцию алкилата целесообразно использовать в качестве дизельного топлива марки ДТ-3-минус 35 К 2 без дополнительного компаундирования. Результаты ранее проведенных испытаний в различных АТП Донбасса подтверждают этот вывод. Моторное топливо имеет высокую теплоту сгорания 42950 кДж/кг, отличается хорошей самовоспламеняемостью (ЦЧ = 49, цетановый индекс 58) и низкотемпературными свойствами (без введения депрессорных присадок), очень низким содержанием неактивных соединений серы, т. е. в процессе его получения исключается характерная для нефтепереработки [12] дорогостоящая стадия гидроочистки прямогонных дизельных фракций. Серией специальных экспериментов по длительному хранению установлено, что в течение пяти лет топливо сохраняет высокую химическую стабильность: оптическая плотность его возросла с 0,04 до 0,06; содержание фактических смол увеличилось с 1,0 до 5,0, кислотность – с 0,1 до 2,0 мг КОН на 100 мл дизтоплива. Невысокая агрессивность ОГ ДВС (таблица 2) отвечает составу загрязнителей атмосферы, которые образуются при сгорании нефтяного моторного топлива с улучшенными экологическими показателями. Таблица 2 – Содержание (об. %) токсичных компонентов в ОГ автомобильного двигателя, работающего на полученном дизельном топливе Вещество Оксид углерода CO Углеводороды Cn H m Оксиды азота NOx Альдегиды R-CH = O, мг/л Диоксид серы SO2 Сажа, г/м3 3,4-бенз()пирен, мкг/м3

0,01 0,01

Концентрации для ОГ нефтяного дизтоплива [5] 0,01–0,50 0,009–0,50

0,11 0,0014 0,01 0,03 0,50

0,002–5,0 0,001–0,009 0,05–0,20 0,01–1,10 0,5–1,0

Значение

При сопоставлении данных, приведенных в таблицах 1, 2, обнаруживается определенная корреляция состава и свойств полученного дизельного топлива и экологической агрессивности вредных ингредиентов в ОГ ДВС. ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

73 Невысокая концентрация аренов (26 об. %) в моторном топливе отражается на сравнительно небольшом количестве в ОГ сажи, 3,4-бенз()пирена, эмиссии формальдегида, оксидов азота, а незначительное содержание неактивных сернистых соединений в топливе обуславливает образование SO2 при его сгорании в количестве 0,01 %. В предлагаемой технологии дизельное топливо получают без снижения выхода и качества целевого ПАВ. Технология получения дизтоплива из отходов производства сульфонола НП-3 внедрена нами на ГХЗ. Характерно, что отделение дизтоплива от детергентной фракции синтеза ПАВ осуществляется без нарушения режима основного технологического процесса. Последнее наряду с несложным аппаратурным оформлением процесса ректификации, а также небольшими производственными затратами, весьма существенно при разработке и внедрении схем перспективных технологий, решении проблем химмотологии и защиты окружающей среды. Выводы 1. Обсуждены тенденции развития, проблемы и перспективы применения альтернативных топлив на автомобильном транспорте и в его инфраструктуре. Отмечено, что квалифицированному использованию промышленных отходов химического и нефтехимического комплексов уделяется недостаточное внимание. 2. Изучены механизм и кинетика процесса алкилирования бензола α-алкенами С10 – С14 в присутствии хлорида алюминия, а также строение, физико-химические, экологические и эксплуатационные свойства образующихся соединений. 3. Разработана и внедрена в производство на ГХЗ ресурсосберегающая технология получения зимнего дизельного топлива из отходов синтеза ПАВ сульфонола НП-3. 4. С помощью комплекса современных физико-химических методов исследования и квалификационных испытаний изучены состав, структура, эксплуатационно-технические и экологические свойства полученного дизтоплива. 5. Установлено, что все характеристики средней фракции алкилата синтеза ПАВ соответствуют нормативам качества для дизельного топлива марки ДТ-З-минус 35 К 2. 6. Исследования экологической эффективности применения дизтоплива показали, что состав и концентрация токсикантов в ОГ ДВС совпадают с составом и содержанием загрязнителей атмосферы, образующихся при сгорании лучших сортов топлив нефтяного происхождения. Список литературы 1. Бойченко, С. В. Моторные топлива и масла для современной техники: Монография / С. В. Бойченко, С. В. Иванов, В. Г. Бурлака. – К.: НАУ, 2005. – 216 с. 2. Васильева, Л. С. Эксплуатационные материалы для подвижного состава автомобильного транспорта / Л. С. Васильева. – М.: Наука, 2014. – 144 с. 3. Колесник, П. А. Материаловедение на автомобильном транспорте / П. А. Колесник, В. С. Кланица. – М.: Издательский центр «Академия», 2010. – 320 с. 4. ГОСТ 305-2013. Топливо дизельное. Технические условия. – Введ. 2013-11-14. – М.: Стандартинформ, 2014 – 11 с. 5. Картошкин, А. П. Топливо для автотракторной техники: справочник / А. П. Картошкин. – М.: Издательский центр «Академия», 2012. – 192 с. 6. Otto, M. Analytische Chemie. Zweite, volttstindig überarbeitete Auflage / M. Otto. – Weinheim: WILEY – VCH Verlag GmbH, 2010. – 650 s. 7. Organoplatinum Crystals for Gas-Triggered Switches / M. Olbrecht, M. Lutz, A. Spek, G. van Koten // Nature. – London. – 2000. – Vol. 406. № 3. – P. 970–974. 8. Batyrin, Y. Electromagnetic Metal Forming for Advanced Processing Technologies / Y. Batyrin, M. Barbashova, O. Sobakar. – Cham: Springer, 2018. – 93 p. ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

74 9. Митусова, Т. Н. Биодизельные топлива / Т. Н. Митусова, М. В. Калинина // Нефтепереработка и нефтехимия. – 2004. – № 2. – С. 16–33. 10. Ланге, К. Р. Поверхностно-активные вещества. Свойства, анализ, применения / К. Р. Ланге. – Спб.: Профессия, 2005. – 240 с. 11. Härdle, W. K. Applied Multivariate Statistical Analysis / W. K. Härdle, L. Simar. – 4th Edition. – Cham: Springer, 2015. – 581 p. 12. Брагинский, О. Б. Мировая нефтепереработка: экологическое измерение / О. Б. Брагинский, Э. Б. Шлихтер. – М.: Academia, 2003. – 262 c.

А. П. Карпинец Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Горловка Теоретические основы ресурсосберегающей технологии производства зимнего дизельного топлива из промышленных отходов синтеза поверхностно-активных веществ Обсуждены тенденции развития, проблемы и перспективы применения альтернативных топлив на автомобильном транспорте и в его инфраструктуре. Отмечено, что квалифицированному использованию промышленных отходов химического и нефтехимического комплекса уделяется недостаточное внимание. Предложена принципиальная схема производства и выявлены оптимальные условия технологического процесса получения дизельного топлива из промышленных отходов синтеза ПАВ сульфонола НП-3. Топливо производят на стадии алкилирования бензола -алкенами в присутствии AlCl3, а отделяют от детергентной фракции в колонне блока ректификации. Изучены механизм и кинетика процесса алкилирования бензола α-алкенами С10 – С14 в присутствии AlCl3, а также строение, физико-химические, экологические и эксплуатационные свойства образующихся соединений. Разработана и внедрена в производство на Горловском химическом заводе ресурсосберегающая технология получения зимнего дизельного топлива из отходов синтеза ПАВ сульфонола НП-3. С помощью комплекса современных физико-химических методов исследования и квалификационных испытаний изучены состав, структура, эксплуатационно-технические и экологические свойства полученного дизтоплива. Установлено, что все характеристики средней фракции алкилата (tкип 170–280 ºС) соответствуют нормативам качества для дизельного топлива марки ДТ-З-минус 35 К 2 (ГОСТ 305-2013). Исследования экологической эффективности применения дизтоплива показали, что состав и концентрация загрязнителей атмосферы в ОГ ДВС совпадают с составом и содержанием токсикантов, образующихся при сгорании лучших сортов топлив нефтяного происхождения. ЗИМНЕЕ ДИЗЕЛЬНОЕ ТОПЛИВО, ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ДИЗТОПЛИВА, ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТОПЛИВА, ОТХОДЫ СИНТЕЗА ПАВ

А. P. Karpinets Automobile and Highway Institute of Donetsk National Technical University, Gorlovka The Theory of the Resource Saving Production Technology of the Winter Diesel Fuel from Industrial Wastes of the Surface Active Substances Synthesis Trends, problems and prospects of alternative fuels use in automobile transport and its infrastructure are discussed. It is noted that insufficient attention is paid to the industrial waste qualified application of the chemical and petroleum chemical complexes. Production basic diagram is suggested and optimal conditions of the technological process to obtain diesel fuel from industrial wastes of the surface-active substances synthesis of the sulfonol NP-3 are identified. The fuel is produced at the stage of the benzene alkylation with -ethylenes in the presence of AlCl3, and is separated from detergent fraction in the column of the rectification unit. The mechanism and kinetics of the benzene alkylation with -ethylenes С10 – С14 in the presence of AlCl3, and the structure, physical and chemical, ecological and service properties of formed compounds are studied. The resource-saving production technology of the winter diesel fuel from industrial wastes of the surface-active substances synthesis of the sulfonol NP-3 is developed and introduced into production at Gorlovka chemical plant. With the help of a complex of modern physical and chemical research methods and qualification tests, the composition, structure, operational and technical, ecological properties of obtained diesel fuel are studied. ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

75 It is determined that all characteristics of the alkylate middle fraction (tboil. 170–280 ºС) comply with quality standard for diesel fuel of the mark DT-3-minus 35 K 2 (State Standard 305-2013). Researches of the ecological efficiency of the diesel fuel use have shown that the composition and concentration of air pollutants in burnt gases of internal combustion engines coincide with the composition and content of toxicants formed during combustion of the best fuel grades of oil origin. WINTER DIESEL FUEL, DIESEL FUEL PRODUCTION TECHNOLOGY, FUEL OPERATIONAL AND ECOLOGICAL PROPERTIES, WASTES OF SURFACE ACTIVE SUBSTANCES SYNTHESIS Сведения об авторе: А. П. Карпинец SPIN-код: SCOPUS ORCID ID: Телефон: Эл. почта:

7644-1653 0000-0003-0424-7791 +38 (050) 535-76-40 kf-znd@adidonntu.ru Статья поступила 13.09.2018 © А. П. Карпинец, 2018 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, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ УДК 330 Е. В. Чубучная, канд. экон. наук, С. А. Чубучный Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Горловка СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ СПРАВЕДЛИВОСТЬ И МОЛОДЕЖНАЯ ПОЛИТИКА Рассмотрено понятие «социально-экономическая справедливость». Определена роль государственной молодежной политики для становления социально справедливого общества. Проанализированы статистические данные о положении молодежи Донецкого региона, которая не трудоустроена после окончания общеобразовательных и высших учебных заведений на рынке труда. Ключевые слова: социальная справедливость, безработная молодежь, социальная политика, молодежная политика, социально-экономические отношения

Постановка проблемы Проблема социальной справедливости занимает значительное место в системе социально-экономических отношений. Именно социальная справедливость органически связана с представлением об уровне и качестве жизнедеятельности человека, о его социальном статусе. Поэтому справедливость следует считать категорией экономической, социальной, политической и морально-правовой – понятием, связанным с постоянно меняющимися историческими условиями. Она требует соответствия между реальной значимостью различных индивидуумов (социальных групп) и их положением, между их правами и обязанностями, между деянием и вознаграждением, преступлением и наказанием и т. д. Несоответствие в этих соотношениях воспринимается и оценивается как несправедливость. В рамках исследования рассмотрим понятие социальной справедливости с позиции политической экономии, в границах социально-экономической политики государства относительно молодежи, учитывая социально-экономические статистические данные о положении молодежи в украинском государстве, охватывая для сравнения довоенное время. Становление государства ДНР требует определения собственного пути развития в мировой цивилизации. Для этого нужна научная концепция эффективной экономики, которая определяла бы направленность интересов всех субъектов хозяйствования на достижение конечной цели их деятельности: благосостояние всего населения. В решении этой задачи одним из определяющих факторов является формирование государственной молодежной политики, как базы для создания социально справедливого общества. Анализ последних исследований и публикаций Проблема социальной справедливости в разное время волновала как мыслителей древности и средневековья, так и современных ученых. Человек издревле стремился счастливо устроить свою жизнь, организовать справедливое ведение хозяйства и понимал это в разное время по-разному. Коротко рассмотрим эти точки зрения. Античный взгляд: человек является элементом общины, хозяйственная жизнь которой ограничивается необходимостью удовлетворения элементарных потребностей на основе производства благ теми средствами труда, которые позволяли знания, обычаи, обычное поведение и прочее. Такой образ жизни считался справедливым, поскольку обеспечивал отноISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

77 сительное равенство людей, что и отражено в трактатах: «Гуань-цзы» (Древний Китай – идея государственного регулирования); Платона (428–348 гг. до н. э. – идея ограничения частной собственности); Тиберия Гракха (162 г. до н. э. – идея отмены крупной земельной собственности и справедливого распределения земли малыми участками); Августина Блаженного (353–430 гг. н. э. – идея обязательного труда для всех); Фомы Аквинского (1225–1274 гг. – все вещи по природе являются общими, но частная собственность необходима; справедливость цены возмещает затраты продавца и обеспечивает ему доход); «Артхашастра» (IV в. до н. э. – идея государственного богатства как результата труда населения, которое должно распределяться в его интересах). Средневековье ознаменовало размежевание позиций ученых относительно социальной справедливости. С одной стороны, доминировали идеи «естественности» частной собственности, с другой стороны, наоборот, выдвигались идеи общественной собственности и равноправия. Томас Мор (1478–1535 гг.) в «Утопии»: там, где господствует частная собственность, где все измеряется деньгами, невозможно народное благосостояние, а высшая человеческая справедливость содержится в общественной собственности, государственном регулировании потребления продуктов и их равномерном перераспределении. Томазо Кампанелла (1568–1639 гг.) в «Городе Солнца»: основанный на социалистических принципах строй без частной собственности, где община уравнивает людей через единство труда, а совмещение обучения с производственной работой является справедливым. Социалисты-утописты. Анри Сен-Симон (1760–1825 гг.): люди должны иметь общество, выгодное для большинства, а его задачей должно быть быстрое и полное улучшение морального и физического состояния самого бедного класса. Роберт Оуэн (1771–1858 гг.) пытался воплотить эти идеи на практике, создав образцовую колонию, где работники овладели грамотой, достаточно высоким на то время уровнем культуры, почти исчезли человеческие пороки, а все собственные доходы от деятельности фабрик Оуэн тратил на улучшение быта людей: повышал заработную плату, улучшал жилищные условия, пополнял библиотеку книгами и т. д. Социалисты-утописты видели справедливость в тотальном сравнении потребления, и поэтому вошли в историю научной мысли как утописты. Но их теоретическая составляющая основана на общечеловеческих ценностях и в дальнейшем развитии общества стала основой научной разработки проблем справедливости. Классическая политическая экономия (У. Петти, А. Смит, Д. Рикардо) сосредоточила внимание на социально-экономических условиях жизнедеятельности человека и создала трудовую теорию стоимости, что обусловило подход к человеку как к экономическому субъекту, главным мотивом деятельности которого является личное обогащение за счет неденежных факторов: «приятностью и престижностью способов обогащения» и т. п. Одновременно Смит отмечал, что эти эгоистические мотивы деятельности человека идут на пользу обществу, поскольку существует разделение труда и обмен результатами труда. Марксистский взгляд на социальную справедливость сконцентрирован в работе К. Маркса «Критика Готской программы» (1872 г.): идея социальной справедливости, вопервых, была поставлена на научную основу; во-вторых, социальная справедливость может существовать только на основе общественной собственности, общественного труда и материального производства; в-третьих, справедливость не является тождественным понятию равенства; в-четвертых, полной социальной справедливости общество может достичь только в условиях коммунистического строя. В той или иной степени эту проблему изучали ученые: Л. Антоненко, О. Гош, В. Дементьев, Л. Дмитриченко, Г. Задорожный, Н. Конищева, С. Мочерный, Т. Непокупная, Г. Тарасенко, О. Хомин [1–7, 8, 9, 10]. Тем не менее, нельзя утверждать, что социально-экономическая политика власти целенаправленно решает данную проблему в интересах большинства населения страны, что обуславливает потребность ее дальнейшей научной разработки. ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

78 Цель работы Выявить роль и место молодежной политики государства в становлении социально справедливого общества на основе анализа существующих подходов к определению понятия социальной справедливости. Изложение основного материала исследования Приоритетным и специфическим направлением социально-экономического развития любого государства должна быть молодежная политика. Ее реализация должна осуществляться как в интересах молодого человека (семьи), так и общества. С учетом возможностей Донецкой Народной Республики, ее экономического, социального, исторического, культурного развития и мирового опыта государственная поддержка молодежи является важной составной частью более широкой программы ее воспитания и органического адаптирования в обществе. Следует отметить, что историческое и экономическое прошлое нашей республики тесно связано с Украиной, поэтому необходимо помнить о наследии и учитывать его при формировании собственной политики. В дальнейшем мы проанализируем положение молодежи в украинском обществе и извлечем уроки. Государственная молодежная политика распространяется на граждан в возрасте от 15-ти до 28-ми лет независимо от происхождения, социального и имущественного состояния, расовой и национальной принадлежности, пола, образования, языка, отношения к религии, рода и характера занятий и осуществляется через органы государственной власти, учреждения, социальные институты и объединения молодых граждан. Одним из главных направлений государственной молодежной политики должно стать обеспечение занятости молодежи, ее правовой защиты с учетом экономических интересов, профессиональных и социальных возможностей общества. При рыночных условиях в экономике любого государства вопросы занятости вообще являются острыми, особенно для молодежи. Нерешенные проблемы молодежи в вопросах занятости привели украинское государство к гражданской войне. Экономически неустроенной молодежью легко управлять. Ей легко навязать необходимость воевать, уничтожать своих соотечественников, видя в них источник неустроенности, а главное – овладеть собственностью и личным имуществом врага. С этой целью и осуществляется современная социально-экономическая политика Украины, выразившаяся в массовом закрытии и продаже производственных предприятий под предлогом их «нерентабельности и ненужности». Украинская власть просто не оставляет молодежи выбора профессии: только воевать, больше заработать на жизнь негде. Проанализируем положение украинской молодежи накануне гражданской войны. Практически треть незанятого населения, обратившегося в центры занятости за содействием в трудоустройстве, является молодежь в возрасте до 28 лет. Данные занятости молодежи Украины по видам экономической деятельности за 2004–2007 гг. приводит Н. Конищева, из которых видно, что в 2007 году занятые в возрасте 15–34 года составляли 32,2 % к среднегодовому количеству наемных работников, а молодежь, занятая в финансовой сфере, сфере торговли и бытовых услуг составляла 57,4 % и 50,7 % соответственно [5]. Не лучшим образом ситуация складывалась и в последние годы [11]. Значительное место в структуре предложения молодежной рабочей силы занимают выпускники таких учебных заведений, как общеобразовательные школы, ПТУ и вузы. Их удельный вес в 1998–1999 годах (в 2000 году наблюдается излом кризисного состояния в экономике Украины) в общей численности, зарегистрированных в Центрах занятости, составило треть. При этом возникла тенденция, при которой численность и удельный вес этой категории молодежи в общем объеме предложения молодежной рабочей силы увеличились после прекращения практики распределения и трудоустройства выпускников ПТУ и вузов на ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

79 первые рабочие места, как это было при советской власти, и ограничения количества свободных рабочих мест из-за общего сокращения производства по всей стране. Повсеместно росла безработица, а трудоустройство, наоборот, все более сокращалось (таблица 1) [рассчитано по данным: 11, 12]. Таблица 1 – Сравнительная таблица нетрудоустроенных после окончания общеобразовательных и высших учебных заведений Украины І–ІV уровней аккредитации (в %) Количество нетрудоустроенных, в % 18,3 17,5 16,8 15,6 18,0 16,3 17,0 17,4

Год 2000 г. 2001 г. 2002 г. 2003 г. 2004 г. 2005 г. 2006 г. 2007 г.

Количество нетрудоустроенных, в % 18,3 14,1 15,5 18,1 16,9 16,8 16,7 16,4

Год 2008 г. 2009 г. 2010 г. 2011 г. 2012 г. 2013 г. 2014 г. 2015 г.

Анализ состояния занятости молодежи в начале ХХІ века и выводы социологических исследовательских служб занятости в г. Горловке показали, что усиливалась напряженность на рынке труда прежде всего за счет увеличения доли молодых безработных; значительно усложнялся процесс первичного трудоустройства молодежи после окончания учебных заведений, поскольку большинство работодателей требовали наличие трехлетнего стажа работы по соответствующей специальности; росло число молодежи, которая была задействована в сфере нерегламентированного труда. Наименее конкурентоспособной на рынке труда оказалась молодежь, которая только-только закончила школу или ПТУ. Такая же ситуация наблюдалась в целом по Донецкой области (таблицы 2 и 3) [13]. Оснований для оптимизма в этом направлении нет: в 2007 г. самый высокий уровень безработицы приходился на молодежь в возрасте 15–24 года (таблица 2). Таблица 2 – Уровень безработицы по возрастным группам в Донецкой области [13] Возрастная группа Все население 15–24 лет 25–29 лет 30–34 лет 35–39 лет 40–49 лет 50–59 лет 60–70 лет

Уровень безработицы населения, % к численности экономически активного населения соответствующей возрастной группы 5,6 11,4 4,9 5,1 5,5 5,2 3,8 –

Более всего выявлено среди нетрудоустроенной молодежи выпускников учебных заведений I–IV уровней аккредитации, причем это составляет более 96 % от их общего количества. Данные таблиц 2 и 3 свидетельствуют о негативных тенденциях по использованию квалифицированной молодежи в сферах полезной деятельности не по специальности. Между тем образование является важнейшим фактором решения как социальных, так и экономических проблем. Украина традиционно занимала ведущее место в сфере образования среди стран Центральной и Восточной Европы. Эта тенденция наблюдается и в современных услоISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

80 виях, однако уменьшение общего количества населения сказалось в первую очередь на сокращении численности тех, кто учится в средних учебных заведениях. Таблица 3 – Численность незанятой трудовой деятельностью выпускников учебных заведений в Донецкой области в 2007 г. [13] Выпускники учебных заведений год Пребывало на учете В т. ч. безработных Пребывающих на учете к общему количеству %

Выпускники средних общеобразовательных школ 2006 2007 36400 34100 1399 1084 3,8

3,2

Выпускники профессиональнотехнических учреждений 2006 2007 30263 28267 1894 1422 6,3

5,03

Выпускники высших учебных заведений 2006 2007 31100 32200 4189 3186 13,3

9,9

Практически в период с 1991 г. по 2007 г. численность населения Украины сократилась более чем на 5,3 млн чел. В 2009 г. население Украины составляло 45 млн 962 тыс. 947 человек. При этом рождаемость снизилась на 29,94 %, а смертность увеличилась на 16,95 % [14, 15]. Результатом демографической ситуации в Украине стало сокращение численности ученического контингента в общеобразовательных учебных заведениях в 1990–2006 годах на 2,012 млн, а в профессионально-технических – на 186 тыс. лиц. Особенно заметна эта тенденция в сельской местности, где за последние годы доступность образования не улучшилась, поскольку свыше 250 тыс. сельских учеников проживают за пределами доступности к учебным заведениям, а почти половина сельских населенных пунктов их вообще не имеет. Изменить ситуацию к лучшему не удалось. По данным статистики молодежь попрежнему наиболее социально уязвима (таблица 4). Таблица 4 – Уровень безработицы по возрастным группам в Украине [16] Возраст населения Все население 15–24 лет 25–29 лет 30–34 лет 35–39 лет 40–49 лет 50–59 лет 60–70 лет

Уровень безработицы населения, % к численности экономически активного населения соответствующей возрастной группы по годам 2007 2012 2013 2014 2015 2016 6,4 7,5 7,2 9,3 9,1 9,3 12,5 17,3 17,4 23,1 22,4 23,0 6,9 9,5 8,7 11,1 11,2 11,7 9,3 9,7 8,9 5,8 6,7 6,4 8,1 7,2 8,0 5,7 6,2 6,2 7,3 7,6 7,7 4,7 5,3 5,1 6,0 6,3 7,3 0,0 0,1 – 0,1 0,1 0,1

За годы независимости в Украине проявилась тенденция к росту платного обучения в государственных и частных вузах как по абсолютным, так и по относительным показателям. В 2002 году прием в вузы ІІІ–ІV уровней аккредитации, которые финансируются за счет государственного бюджета, составлял менее 36 %. Это означало, что почти каждые два из трех первокурсников в 2002–2003 учебном году были студентами, которые обучались за счет физических и юридических лиц. В 2009 году в высших учебных заведениях Украины услуги платного образования предоставлялись 55 % обучающихся. Понятно, что при таких условиях значительная часть молодежи не может получить высшее образование, дифференциация доступности образования увеличивается, снижается ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

81 его качество, растет разрыв для детей из разных семей по социальному статусу и имущественным группам, усиливается связь между социально-экономическим статусом родителей и возможностями получения высшего образования. Это, безусловно, свидетельствует не только об отсутствии социальной справедливости в отношении молодежи, а об углублении проявлений несправедливости, что является угрожающим явлением для общества в целом. Такая ситуация влечет за собой проблему работающего студента, когда у него возникает жизненная необходимость трудиться. По результатам собственных исследований структура целей работающих студентов на сегодня проявляется, во-первых, в необходимости зарабатывать на жизнь и в получении высшего образования, во-вторых, в заботе студента о трудоустройстве после окончания высшего учебного заведения. Следует отметить, что первый аспект целей преобладает, поэтому наблюдается рост занятых студентов во всех видах торговли, системе общественного питания, различных видах и формах маркетинговой деятельности, некоторых видах услуг (в основном рекламных и компьютерных), финансовой сфере и т. д. И лишь незначительная часть студентов работает хотя бы в первом приближении по выбранной специальности. Выводы Поскольку ДНР стремится к мировым ценностям и имеет намерения интегрировать в единое экономическое пространство Российской Федерации, объективной является концентрация внимания на развитии образования не только со стороны государства, но и со стороны всех хозяйствующих субъектов страны. В странах Запада социальные инвестиции корпораций и фирм, среди которых значительная часть принадлежит образованию, достигают 40 % и более от общего объема их расходов. Наиболее важной в формировании собственной модели социальной сферы ДНР, которая обеспечивала бы социальную справедливость, является модель экономического развития страны, поскольку социальные цели являются производными от экономики. Необходимо также тщательно изучать сталинскую модель экономики и особое внимание уделять молодежи. Для того чтобы привлечь молодежь из Украины в Донбасс необходимо обеспечить не только образование, но и предоставление рабочего места. И в этом случае следует вспомнить эффективную советскую практику распределения выпускников высших и средних профессиональных учебных заведений, причем делать это нужно государству централизованно. Это давало возможность выпускнику трудоустроиться, а вместе с тем обеспечивало ему стабильное будущее и уверенность в завтрашнем дне. По данным ЮНЕСКО, в ХХІ веке высоких стандартов жизни смогут добиться те страны, в которых 40–50 % трудоспособного населения будут иметь высшее образование. Когда меняются рынки и их структура, появляются новые технологии, увеличивается количество конкурентов, а товары стареют, успешными предприятиями становятся те, которые последовательно создают новые знания, широко используют их в своей практике, быстро превращают в новые технологии и товары. Такая практика должна исследоваться учеными и изучаться властными структурами ДНР с целью внедрения ее достижений в жизнь с учетом ее исторических, экономических, культурных особенностей, традиций, потребностей воспроизводства и перспектив развития. Список литературы 1. Антоненко, Л. А. Социально-экономическая природа грядущих конфликтов ХХІ в. / Л. А. Антоненко // Социальная экономика. ‒ Х. : ХНУ им. В. Н. Каразина, 2010. ‒ № 1. ‒ С. 251‒265. 2. Гош, О. Ринок як засіб відродження перехідної економіки України / О. Гош // Економіка України. ‒ 2005.‒ № 9. ‒ С. 75‒83. 3. Дмитриченко, Л. Еволюція трудової мотивації та її криза в українському суспільстві / Л. Дмитриченко, В. Якименко, О. Михайлова // Схід. – 2010. ‒ № 2 (102). ‒ С. 24‒27. 4. Задорожный, Г. В. Интеллектуальный капитал как основание экономической безопасности современного ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

82 общества / Г. В. Задорожный // Социальная экономика. – Х. : ХНУ им. В. Н. Каразина, 2006. ‒ № 3‒4. – С. 5‒20. 5. Конищева, Н. И. Социально-экономическое положение молодежи: проблемы улучшения / Н. И. Конищева // Экономика и право : науч. журн. ‒ Донецк : ИЭПИ НАН Украины, 2009. ‒ № 3 (25). ‒ С. 132‒139 . 6. Хомин, О. В. Про зміст економіки знань / О. В. Хомин // Социальная экономика. – Х. : – ХНУ им. В. Н. Каразина, 2006. ‒ № 3‒4. – С. 21‒127. 7. Непокупна, Т. А. Вища освіта як суспільне благо: суперечності і проблеми / Т. А. Непокупна // Социальная экономика. ‒ Х. : ХНУ им. В. Н. Каразина, 2005. ‒ № 3‒4. ‒ С. 98‒106. 8. Тарасенко, Г. Д. До питання про соціальне спрямування сучасних моделей економічних систем / Г. Д. Тарасенко, О. С. Тарасенко // Наукові праці ДонНТУ. Сер. : Економічна. ‒ 2009. ‒ Вип. 36–1. – С. 17‒22. 9. Тарасенко, Г. Д. Економічні аспекти формування соціальної сфери в Україні / Г. Д. Тарасенко // Социальная экономика. – Х. : ХНУ, 2004. ‒ № 1–2. ‒ С. 129–138. 10. Чубучна, О. В. Соціальний захист населення в контексті ринкової трансформації економіки України / О. В. Чубучна, Л. О. Мазуркевич // Розвиток економіки в трансформаційний період: глобальний та національний аспекти : матеріали Міжнар. наук.-практ. конф. – Дніпропетровськ : Наука і освіта, 2005. – Т. IV. ‒ С. 69‒71. 11. Державна служба статистики України Електронний ресурс. – Режим доступу : http://Www.Ukrstat.Gov.Ua/ . 12. Статистичний щорічник України за 2009 рік. – К. : Держкомстат України, 2010. ‒ 566 с. 13. Статистичний щорічник Донецької області за 2007 рік / за ред. О. А. Зеленого. ‒ Донецьк : Держкомстат України, Голов. упр. стат. у Донец. обл., 2008. ‒ 460 с. 14. Соціальні індикатори рівня життя населення : стат. зб. ‒ К. : Державна служба статистики України, 2010. ‒ 203 с. 15. Діти, жінки та сім’я у Донецькій області : стат. зб. за 2007 рік. ‒ Донецьк : Держкомстат України, Голов. упр. стат. у Донец. обл., 2008. ‒ 174 с. 16. Регіональна статистика / Ukrstat.org ‒ публикація документів Державної Служби Статистики України Електронний ресурс. – Режим доступу : https://ukrstat.org/uk/druk/publicat/Arhiv_u/Arch_reg.htm .

Е. В. Чубучная, С. А. Чубучный Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Горловка Социально-экономическая справедливость и молодежная политика Актуальность изучения категории «социальная справедливость» обусловлена тем, что проблемы становления социально справедливого общества актуальны не только в ДНР, но и во всех странах мира без исключения. Анализ последних исследований и публикаций показал, что на данное время в Донецкой Народной Республике, в Украине и в других странах мира нет эффективного подхода к формированию социальноэкономической политики власти, которая целенаправленно решала бы данную проблему в интересах большинства населения страны. Статистические данные говорят о том, что наиболее незащищенной является молодежь, которая и составляет базу будущего развития общества. Именно молодежь в первую очередь пополняет ряды безработных, именно ее не принимают на работу из-за отсутствия опыта. На основе анализа статистических данных сделаны выводы о том, что модель развития современного капитализма исчерпала себя. Это путь, который ведет человечество в тупик. В ее рамках объективно невозможно создать условия благоприятного развития для всех членов общества, ибо она не поддается централизованному планированию. А усиленное использование рыночной системы с ее механизмом саморегулирования и стремлением к безудержному росту потребления обостряет множество проблем, порождает и все более обостряет социальные конфликты. Таким образом, человечеству необходима новая модель социально-экономического развития и распределения произведенного продукта. Эта модель: во-первых, должна опираться на мощные рычаги централизованного регулирования социально-экономической системы на уровне всего государства; во-вторых, регулирование должно опираться, прежде всего, на интегрированные интересы общества и только потом на интересы частного предпринимательства; в-третьих, осуществить это возможно лишь при условии ориентации на коллективные, общественные формы собственности, которые значительно расширяют возможности планового регулирования экономики, а, следовательно, и возможности не только разработки, но и реализации программы решения социально-экономических проблем. Предлагаемый подход к исследованию категории «социальная справедливость» позволяет более взвешенно подходить к формированию молодежной политики, которая должна стать залогом будущего успеха любого государства. Эффективная молодежная политика позволит достичь высоких стандартов жизни, добиться такого состояния общества, в котором половина трудоспособного населения будет иметь высшее образоваISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

83 ние. В таких условиях появятся новые технологии, успешными станут те предприятия, которые будут создавать новые знания и широко их использовать в своей практике, а также будут быстро превращать их в новые технологии и товары. СОЦИАЛЬНАЯ СПРАВЕДЛИВОСТЬ, БЕЗРАБОТНАЯ МОЛОДЕЖЬ, СОЦИАЛЬНАЯ ПОЛИТИКА, МОЛОДЕЖНАЯ ПОЛИТИКА, СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОТНОШЕНИЯ

E. V. Chubuchnaia, S. А. Chubuchnyi Automobile and Highway Institute of Donetsk National Technical University, Gorlovka Social and Economic Justice and Youth Policy Actuality of the «social justice» category study is caused by the fact that problems of the socially just society formation are topical not only in DPR but in all countries of the world without exception. The analysis of recent researches and publications has shown that at present in the Donetsk People’s Republic, in Ukraine and other countries of the world there is no effective approach to the formation of the social and economic government policy to solve this problem purposefully in the interests of the population majority. Statistics indicate that the most vulnerable is the youth, which forms the basis of the society future development. It is young people who first join the ranks of the unemployed; it is the youth who do not hire due to the lack of experience. Based on the analysis of statistical data conclusions have been drawn that the development model of modern capitalism exhausted itself. This is the way that leads humanity to the deadlock. Within the framework of this model, it is impossible to create conditions of favourable development for all members of the society because it cannot be centrally planned. However, the increased use of the market system with its mechanism of self-regulation and with its desire for unrestrained growth of consumption aggravates many problems, generates and exacerbates social conflicts. Therefore, the humanity needs a new model of social and economic development and distribution of manufactured product. This model firstly should rely on powerful levers of centralized regulation of the social and economic system at the national level. Secondly, the regulation should rely on the integrated interests of society first and only then on the interests of the private enterprise. Thirdly, it is possible to do it under condition of orientation to collective, public forms of ownership, which significantly expand the possibilities of the economy-planned regulation and consequently the possibilities not only to develop but also to implement the social and economic problem-solving program. The suggested approach to the «social justice» category study allows to approach more carefully to the formation of youth policy, which should become the key to future success of any state. The effective youth policy will allow to achieve high living standards, to achieve such state of society in which half of employable population will have a higher education. In these conditions, new technologies will appear, successful will be those enterprises that will create new knowledge and widely use it in their practice and quickly turn it into new technologies and products. SOCIAL JUSTICE, UNEMPLOYED YOUTH, SOSIAL POLICY, YOUTH POLICY, SOCIAL AND ECONOMIC RELATIONS Сведения об авторах: Е. В. Чубучная SPIN-код: SCOPUS ORCID ID: Телефон: Эл. почта: С. А. Чубучный Телефон: Эл. почта:

9187-7895 0000-0003-0354-0021 +38 (071) 314-10-94 chybychnaya@mail.ru +38 (071) 321-14-40 sergchub2@mail.ru Статья поступила 01.06.2018 © Е. В. Чубучная, С. А. Чубучный, 2018 Рецензент: Заглада Р. Ю., канд. экон. наук, доц., АДИ ГОУВПО «ДОННТУ»

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

84 АВТОРЫ ЖУРНАЛА Виноградов Н. С. Воронина И. Ф. Гау С. А. Губа К. Р. Дудников А. Н. Дудникова Н. Н. Заика А. И. Карпинец А. П. Кудинов В. И. Кудинов Д. В. Куница В. В. Легкий С. А. Пихтерева Л. А. Судак Ф. М. Чальцев М. Н. Чубучная Е. В. Чубучный С. А.

Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «ДОННТУ», г. Горловка Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «ДОННТУ», г. Горловка Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «ДОННТУ», г. Горловка Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «ДОННТУ», г. Горловка Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «ДОННТУ», г. Горловка Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «ДОННТУ», г. Горловка Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «ДОННТУ», г. Горловка Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «ДОННТУ», г. Горловка Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «ДОННТУ», г. Горловка Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «ДОННТУ», г. Горловка Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «ДОННТУ», г. Горловка Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «ДОННТУ», г. Горловка Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «ДОННТУ», г. Горловка Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «ДОННТУ», г. Горловка Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «ДОННТУ», г. Горловка Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «ДОННТУ», г. Горловка Автомобильно-дорожный институт ГОУВПО «ДОННТУ», г. Горловка

ISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

85 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 круглых 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 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 допусISSN 1990-7796. Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru

86 кается 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 статьи 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, 2018, № 3(26) Сайт http:// vestnik.adidonntu.ru