Приспособленность автомобилей-рефрижераторов к перевозке скоропортящихся грузов
На правах рукописи
СИДОРОВ СЕРГЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ
ПРИСПОСОБЛЕННОСТЬ АВТОМОБИЛЕЙ-РЕФРИЖЕРАТОРОВ
К ПЕРЕВОЗКЕ СКОРОПОРТЯЩИХСЯ ГРУЗОВ
Специальность 05.22.10 – Эксплуатация автомобильного транспорта
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Тюмень 2011
Работа выполнена в ГОУ ВПО «Тюменский государственный нефтегазовый университет» на кафедре «Эксплуатация автомобильного транспорта».
| Научный руководитель: | заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор, Резник Леонид Григорьевич |
| Официальные оппоненты: | доктор технических наук, профессор Миротин Леонид Борисович |
| кандидат технических наук, доцент | |
| Хорошилова Елена Сергеевна | |
| Ведущая организация: | Департамент по транспорту и связи Администрации города Тюмени. |
Защита состоится «19» мая 2011 г. в 12:00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.273.04 при Тюменском государственном нефтегазовом университете по адресу: 625000, г. Тюмень, ул. Володарского, 38, зал им. А.Н. Косухина.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тюменского государственного нефтегазового университета.
Автореферат разослан «17» апреля 2011 г.
Телефон для справок (3452) 20-93-02
E-mail d 212 273 [email protected]
| Ученый секретарь диссертационного совета | Евтин П.В. |
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы.
В условиях рыночной экономики важнейшим элементом при организации перевозок становится сохранение качества перевозимого груза, что особенно актуально при перевозке продуктов питания.
Большую часть таких продуктов составляют скоропортящиеся грузы, требующие при транспортировке защиты от негативного воздействия окружающей среды.
Характерной особенностью перевозки скоропортящихся грузов (СГ) является соблюдение определённого температурного режима грузового отсека (ГО) автомобиля-рефрижератора, который существенно зависит от температуры окружающего воздуха.
Современные логистические подходы по доставке продуктов в розничную торговую сеть вызывают потребность в мелкопартионных перевозках скоропортящихся грузов.
Повысить эффективность использования автомобилей, уменьшить величину порожних пробегов транспортных средств при мелкопартионных перевозках возможно за счет увеличения количества грузополучателей и организации развозочных маршрутов перевозки СГ.
Увеличение числа грузополучателей на развозочном маршруте ведёт к увеличению времени разгрузки и изменению температуры воздуха в ГО автомобиля-рефрижератора.
Указанные факторы имеют переменный характер, что предопределяет необходимость оценки приспособленности автомобилей-рефрижераторов к условиям эксплуатации.
Однако определение уровня приспособленности автомобилей для перевозки скоропортящихся грузов с учетом изменяющихся факторов условий эксплуатации до настоящего времени изучено недостаточно.
Таким образом, работа, направленная на оценку приспособленности автомобилей на основе установления закономерностей влияния погодных и транспортных условий эксплуатации на температурный режим грузового отсека, является актуальной.
Данная работа выполнена в рамках тематики госбюджетных научно-исследовательских работ Тюменского государственного нефтегазового университета и поддержана грантом Губернатора Тюменской области 2007 года.
Целью исследования является повышение эффективности работы автомобилей-рефрижераторов путём установления и практического использования закономерностей влияния условий эксплуатации на температурный режим грузового отсека автомобиля.
Объект исследования является процесс изменения температуры воздуха в грузовом отсеке автомобиля-рефрижератора при работе автомобиля на развозочном маршруте перевозки скоропортящегося груза,
а предметом исследования являются закономерности этого процесса под воздействием внешних факторов применительно к автомобилям-рефрижераторам конкретных марок и моделей.
Методологической основой исследования служат системный анализ, теория вероятностей и математическая статистика, пространственно-временная концепция формирования качества автомобиля.
Научная новизна работы заключается в том, что:
- установлены закономерности изменения теплового режима в грузовом отсеке автомобилей-рефрижераторов, учитывающие температуру окружающего воздуха, время разгрузки на развозочных маршрутах при мелкопартионных перевозках скоропортящихся грузов;
- разработан показатель приспособленности автомобилей-рефрижерато-ров к условиям эксплуатации на развозочных маршрутах;
- произведена оценка суровости погодных и транспортных условий эксплуатации автомобилей-рефрижераторов по критерию сохранности качества перевозимого груза;
- предложены интервальные оценки суровости условий эксплуатации и многоуровневая классификация приспособленности автомобилей-рефрижераторов на развозочных маршрутах.
Практическая ценность работы. Использование результатов исследования позволяет повысить эффективность работы автомобилей-рефрижераторов и обеспечить сохранность скоропортящегося груза при перевозке путем рационального выбора специалистами автотранспортных организаций марки и модели подвижного состава, оптимальной загрузки грузового отсека и конфигурации маршрута перевозки скоропортящегося груза.
На защиту выносятся:
- закономерность изменения температуры воздуха в грузовом отсеке автомобилей-рефрижераторов с холодильными установками компрессорного и эвтектического типа с учётом температуры окружающего воздуха и времени разгрузки, технической скорости, длины маршрута;
- показатель приспособленности автомобилей-рефрижераторов к условиям эксплуатации для перевозки скоропортящихся грузов на развозочных маршрутах;
- оценка интервалов суровости условий эксплуатации и многоуровневая классификация приспособленности автомобилей для перевозки скоропортящихся грузов (СГ);
- пути практического использования результатов исследования, в том числе Методика выбора автомобиля-рефрижератора и транспортных условий при перевозке скоропортящихся грузов.
Реализация результатов работы. На основе проведённых исследований разработана Методика, внедрённая в ряде автотранспортных предприятий Тюменской области и используемая в учебном процессе ТюмГНГУ при подготовке инженеров автомобильного транспорта.
Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены, обсуждены и одобрены на региональной научно-практической конференции «Проблемы эксплуатации систем транспорта» (г. Тюмень, 2006 г.), международной научно-технической конференции «Проблемы эксплуатации и обслуживания транспортно-технологических машин» (г. Тюмень, 2007 г.), научно-практической конференции «Транспортный комплекс» (г. Тюмень, 2008, 2010 г.г.), заседаниях кафедры эксплуатации автомобильного транспорта Тюменского государственного нефтегазового университета (2006 – 2011 года).
Публикации. Основные положения и результаты диссертации изложены в 12 публикациях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, списка литературы и приложений. Объем диссертации составляет 134 страниц текста (в том числе 27 таблиц, 28 рисунков), список литературы из 122 наименований и 5 приложений.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность, сформулирована цель исследования, раскрыта научная новизна и практическая ценность работы, излагаются основные положения, выносимые на защиту.
Первая глава посвящена анализу состояния вопроса.
Вопросы обеспечения сохранности СГ при перевозке рассмотрены в работах Великанова А.Д., Заруднева Д.И., Кондратьева А.В., Ларина П.И., Петровой А.П. и других авторов.
Исследованиями установлено, что на температуру воздуха в ГО автомобиля-рефрижератора оказывает влияние температура окружающего воздуха, как основного фактора условий эксплуатации.
Влияние времени открывания дверей ГО при работе автомобиля-рефрижератора на развозочных маршрутах практически не исследовалось. Однако некоторые авторы отмечают, что при повышении времени погрузо-разгрузочных работ температура воздуха в ГО автомобиля-рефрижератора значительно изменяется.
Температура воздуха в ГО автомобиля-рефрижератора зависит от большого числа факторов. Найти закономерности влияния всех факторов на температурный режим ГО автомобиля-рефрижератора практически невозможно, поэтому необходимо выявить основные из них.
Одним из путей совершенствования эксплуатации автомобилей-рефрижераторов может быть внедрение в практику различных методик, основанных на использовании закономерностей влияния условий эксплуатации на температуру воздуха в ГО автомобиля-рефрижератора.
В работе Якобашвили А.М., Олитского В.С. и Цехановича А.Л. расмотрены вопросы обеспечения сохранности СГ за счёт использования специализированного подвижного состава (СПС), приспособленного к перевозке определенного вида груза. Однако при этом не учитывается переменный характер условий перевозки и приспособленность автомобилей к этим условиям.
Для реализации этого направления целесообразно разработать количественный показатель приспособленности автомобилей-рефрижераторов к условиям эксплуатации. Отсутствие показателя приспособленности затрудняет научно-обоснованный выбор автомобиля-рефрижератора, способного обеспечить заданный температурный режим перевозки скоропортящегося груза.
В ранее выполненных исследованиях на кафедре «Эксплуатация автомобильного транспорта» ТюмГНГУ изучено влияние суровых условий эксплуатации на показатели отдельных эксплуатационных свойств автомобилей и приспособленность автомобилей к этим условиям. При оценке влияния погодных и транспортных условий эксплуатации на температурный режим ГО автомобиля-рефрижератора необходимо использовать количественный показатель, который позволит оценить суровость развозочного маршрута доставки СГ.
На основе анализа работ в отрасли грузовых перевозок скоропортящихся грузов установлено, что для достижения поставленной в рамках диссертационной работы цели необходимо решить следующие задачи:
- определить факторы, влияющие на формирование температуры воздуха в грузовом отсеке автомобиля-рефрижератора для перевозки скоропортящихся грузов в реальных условиях эксплуатации;
- выявить закономерность изменения температуры воздуха в грузовом отсеке автомобилей-рефрижераторов с холодильными установками компрессорного и эвтектического типа с учётом влияния температуры окружающего воздуха и времени разгрузки;
- установить показатель приспособленности автомобилей-рефрижераторов к перевозке скоропортящихся грузов по температурному режиму грузового отсека;
- дать оценку интервалов суровости условий эксплуатации и многоуровневую классификацию приспособленности автомобилей-рефрижераторов для перевозки скоропортящихся грузов;
- разработать пути практического использования результатов исследования и оценить экономическую эффективность их внедрения.
Вторая глава посвящена аналитическим исследованиям. Разработана общая методика исследований, включающая аналитическую и экспериментальную составляющие.
Анализ конструктивных особенностей фургонов показал, что применение при изготовлении рефрижераторов современных конструкций и материалов позволяет сохранять длительное время необходимый температурный режим при закрытых дверях грузового отсека, т.е. снизить до минимума влияние на него времени ездки с грузом при работе на маятниковых маршрутах.
При умеренном влиянии условий эксплуатации на температуру воздуха в ГО автомобиля-рефрижератора грузоперевозчик организует доставку СГ по оптимальным развозочным маршрутам. В этом случае технико-эксплуатационные показатели (ТЭП) имеют оптимальные значения.
Однако в условиях высоких температур окружающего воздуха при работе автомобиля-рефрижератора на развозочном маршруте с частыми и длительными остановками для разгрузки не обеспечивается необходимый температурный режим. Это заставляет грузоотправителей уменьшать размер партии груза, что ведёт к увеличению холостого пробега, снижению коэффициента использования грузоподъёмности и эффективности использования автомобилей-рефрижераторов.
Автоперевозчик может поддерживать заданный температурный режим за счет увеличения времени работы холодильной установки при движении автомобиля с грузом. Однако это ведет к увеличению общего пробега, увеличению времени работы автомобиля-рефрижератора на маршруте, и как следствие – к увеличению затрат на перевозку СГ.
На основании анализа ранее проведённых исследований сформулированы рабочие гипотезы, отражающие, в частности, роль приспособленности в механизме влияния суровых условий на автомобили, послужившие основой для разработки математических моделей изучаемых соответствующих явлений, процессов и систем.
В качестве основной рабочей гипотезы исследования было принято, что температурный режим грузового отсека автомобиля-рефрижератора и сохранность скоропортящихся грузов зависят от суровости условий эксплуатации и приспособленности АТС к этим условиям.
Под температурным режимом грузового отсека предлагается понимать изменение температуры воздуха в нём при перевозке грузов в заданном диапазоне, обеспечивающем сохранность перевозимого груза.
В качестве целевой функции в работе принято повышение рентабельности доставки скоропортящихся грузов при условии обязательного соблюдения заданного температурного режима перевозки СГ на всём протяжении развозочного маршрута.
В ходе аналитических исследований было установлено, что наиболее важными факторами, влияющими на температуру воздуха в грузовом отсеке автомобиля-рефрижератора (tго) при перевозке СГ являются: вид груза; температура воздуха в ГО (tгон) на момент начала движения по маршруту; температура окружающего воздуха (tв); время движения автомобиля-рефрижератора с грузом (двг), в течение которого холодильная установка вырабатывает холод; время разгрузки (р), в течение которого возможно поступление теплого (холодного) воздуха в грузовой отсек:
. (1)
Для учета влияния условий эксплуатации на температуру воздуха в грузовом отсеке необходимо установить однофакторные зависимости температуры воздуха в грузовом отсеке от температуры окружающего воздуха, времени движения и времени разгрузки.
Было установлено, что влияние температуры окружающего воздуха на температуру воздуха в грузовом отсеке автомобиля-рефрижератора описывается линейной моделью:
, (2)
| где | tгон | – | температура воздуха в ГО на момент начала движения по маршруту, °С; |
| St | – | параметр чувствительности к изменению температуры окружающего воздуха, °С/°С; | |
| tв | – | температура окружающего воздуха, °С; | |
| tтрг | – | температурный режим перевозки заданного груза, °С. |
Зависимость температуры воздуха в грузовом отсеке от времени разгрузки описывается линейной моделью:
, (3)
| где | S | – | параметр чувствительности к изменению времени разгрузки, °С/ч; |
| р | – | время разгрузки на развозочном маршруте, ч. |
На температуру воздуха в грузовом отсеке влияет продолжительность времени движения автомобиля-рефрижератора с грузом, которая зависит от длины ездки с грузом и технической скорости автомобиля-рефрижератора на маршруте (от времени движения автомобиля с грузом). Зависимость температуры воздуха в грузовом отсеке от времени ездки с грузом описывается линейной моделью:
, (4)
| где | Sе | – | параметр чувствительности к изменению времени ездки с грузом, °С/ч; |
| двг | – | время движения автомобиля с грузом, ч. |
Компоновка многофакторной модели проводилась на основании полученных однофакторных моделей. Совместное влияние факторов условий эксплуатации, значимо влияющих на температуру воздуха в ГО, описывается многофакторной аддитивной математической моделью на смешанных эффектах следующего вида:
(5)
Время движения автомобиля с грузом можно выразить через длину ездки автомобиля с грузом и его техническую скорость. Тогда многофакторная модель примет следующий вид:
(6)
| где lег j | – длина ездки с грузом на j-м перегоне, км; |
| m | – количество перегонов на развозочном маршруте; |
| VТ | – техническая скорость автомобиля на маршруте, км/ч; |
| St | – параметр чувствительности к изменению температуры окружающего воздуха за время разгрузки, °С/[°С·ч]; |
| Set | – параметр чувствительности к изменению температуры окружающего воздуха за время движения с грузом, °С/[°С·ч]; |
| Se | – параметр чувствительности к изменению времени разгрузки за время движения с грузом, °С/ч2. |
Проведенные в дальнейшем эксперименты подтвердили по критерию Фишера гипотезу о виде математических моделей.
При выборе подвижного состава для перевозки СГ учитываются характер маршрута, количество пунктов разгрузки на развозочном маршруте, тип холодильной установки автомобиля-рефрижератора. Так, при междугородных перевозках, в основном, используют автономные холодильные установки, размещённые на автомобилях и полуприцепах, которые позволяют поддерживать заданный температурный режим, независимо от работы двигателя автомобиля. При городских и пригородных перевозках используют холодильные установки с приводом компрессора холодильного оборудования от двигателя автомобиля, либо от внешнего источника питания.
Конструктивные характеристики холодильной установки (тип, мощность, вид первичной энергии), применяемые материалы для теплоизоляции фургона, конструкция грузового отсека (площадь и количество дверей грузового отсека) определяют приспособленность автомобилей-рефрижераторов к перевозке СГ.
Приспособленность автомобиля-рефрижератора для перевозки скоропортящихся грузов – это свойство АТС, характеризующее его способность сохранять температурный режим грузового отсека, при котором отрицательное влияние окружающей среды минимально.
Процесс нагрева воздуха в ГО автомобиля-рефрижератора можно описать с помощью уравнения теплового баланса:
, (7)
| где Qт | – теплота, поступающая в ГО автомобиля-рефрижератора, Дж; |
| Qст | – теплота, поступающая через стенки ГО автомобиля рефрижератора на j-м перегоне маршрута и i-м пункте разгрузки, Дж; |
| Qинф | – теплота, поступающая вследствие открывания дверей ГО (инфильтрации) автомобиля-рефрижератора для разгрузки СГ в i-м пункте разгрузки, Дж; |
| m | – количество перегонов (участков между остановками для разгрузки). |
Расход энергии на поглощение тепла и поддержание температурного режима ГО определяется теплопритоком в ГО и зависит от холодопроизводительности холодильной установки автомобиля-рефрижератора и времени ее работы.
Количественную оценку приспособленности автомобиля-рефрижератора к различным условиям эксплуатации по температурному режиму ГО можно оценить с помощью коэффициента приспособленности:
(8)
| где | Qх | – холодопроизводительность холодильной установки автомобиля-рефрижератора, Вт; |
| Qт | – теплоприток в грузовой отсек автомобиля-рефрижератора, Вт.; | |
| tв | – температура окружающего воздуха, оС; | |
| tхр | – температура хранения перевозимого груза, оС. |
Коэффициент приспособленности автомобилей показывает совершенство конструкции подвижного состава с точки зрения сохранности груза и эффективности использования автомобиля-рефрижератора в заданных условиях эксплуатации.
Коэффициент приспособленности автомобиля-рефрижератора изменяется в пределах от 0 до 1. Необходимо отметить, что при выравнивании теплопритоков в грузовой отсек и из него, холодильная установка автоматически отключается, а коэффициент приспособленности в этом случае равен единице. При KQ = 1 автомобиль-рефрижератор обладает максимальной приспособленностью к условиям эксплуатации, т.е. температура воздуха в грузовом отсеке изменяется в допустимом диапазоне температуры хранения перевозимого скоропортящегося груза. При KQ=0 приспособленность автомобиля-рефрижератора в данных условиях будет минимальной и условия обеспечения сохранности груза не выполняются (температура воздуха в ГО выходит за пределы температурного режима перевозки скоропортящегося груза).
Для удобства практического использования показателя приспособленности автомобиля-рефрижератора, шкалу его значений предлагается разбить на три уровня: высокий (0,67<KQ<1), средний (0,34<KQ<0,66), низкий (0<KQ<0,33). Деление шкалы приспособленности автомобиля-рефрижератора на три равных интервала обусловлено линейной зависимостью теплопритока в ГО автомобиля-рефрижератора с учётом температуры окружающего воздуха и времени разгрузки.
Помимо приспособленности автомобилей-рефрижераторов, существенное влияние на температурный режим грузового отсека оказывает суровость условий эксплуатации, то есть условия эксплуатации, отличные от стандартных.
Влияние погодных и транспортных условий эксплуатации автомобилей на сохранность СГ и суровость условий перевозки представлено в табл. 1 и 2.
Таблица 1
Температурный режим перевозки скоропортящихся грузов
| Вид скоропортящегося груза | Стандартные условия перевозки СГ (температура воздуха, оС) | Суровые условия перевозки СГ (температура воздуха, оС) | Поддержание температурного режима перевозки |
| Замороженные | - 6 и ниже (-; -6] | (-6; +) | охлаждение |
| Охлажденные | - 5 …. -1 [-5; -1] | (-; -5) (-1; +) | охлаждение или нагрев |
| Охлаждаемые | 0 ….15 [0; 15] | (-; 0) (15; +) | охлаждение или нагрев |
Таблица 2
Пример оценки суровости природно-климатических и транспортных
условий эксплуатации при перевозке скоропортящихся грузов
| Вид скоропортящегося груза | Температура окружающего воздуха, оС | Стандартные условия перевозки СГ (температура воздуха, оС) | Характеристика условий перевозки СГ | Поддержание температурного режима перевозки СГ |
| Замороженные (мороженное) | +10 | - 14 …. -18 | суровые | охлаждение |
| -15 | - 14 …. -18 | стандартные | - | |
| Охлаждаемые (вишня, слива) | +10 | 0 …. 3 | суровые | охлаждение |
| -15 | суровые | нагрев | ||
| Консервы (кроме рыбных) | -15 | +15 …. +20 | суровые | нагрев |
Обеспечение сохранности СГ при перевозке для одних видов груза требует охлаждения ГО, для других – достаточно обеспечить изоляцию груза от воздействия теплого или холодного воздуха, для третьих – необходимо нагревать воздух в грузовом отсеке. Поэтому одни и те же условия (например, tв=+10оС) для одного вида груза могут быть стандартными, для другого – суровыми. При этом для снижения негативного воздействия суровых условий на груз может потребоваться как нагрев, так и охлаждения воздуха в грузовом отсеке.
Температура окружающего воздуха и время разгрузки оказывают прямопропорциональное влияние на изменение суровости условий эксплуатации. При повышении температуры воздуха и суммарного времени разгрузки возрастает количество теплоты, поступающей в грузовой отсек при открывании дверей. Для сохранности СГ необходимо компенсировать тепло, поступившее в грузовой отсек, выработанным холодильной установкой холодом.
Для оценки суровости условий эксплуатации автомобиля-рефрижератора при перевозке СГ необходимо учитывать температуру наружного воздуха, а также частоту и продолжительность открывания дверей фургона для разгрузки. Учесть совместное влияние двух вышеперечисленных факторов, имеющих различную размерность, на температурный режим грузового отсека можно с помощью показателя суровости, в качестве которого в работе используется удельный теплоприток 
в ГО:
, (9)
где  | – удельный теплоприток, поступающий через стенки ГО автомобиля-рефрижератора на j-м перегоне маршрута и i-м пункте разгрузки, Вт/м2; |
 | – удельный теплоприток, поступающий вследствие открывания дверей ГО (инфильтрации) автомобиля-рефрижератора для разгрузки СГ в i-м пункте разгрузки, Вт/м2. |
Наименьшее значения индекса суровости (теплоприток 
=0 Вт/м2) соответствует маятниковому маршруту с разгрузкой у одного грузополучателя с обратным порожним пробегом при температуре окружающего воздуха соответствующей температурному режиму перевозки СГ (tго= tв; =0,5). Наиболее суровыми для автомобилей-рефрижераторов с точки зрения сохранности СГ глубокой заморозки считаются условия эксплуатации при высоких температурах окружающего воздуха и работе на развозочных маршрутах с большим количеством остановок для разгрузки (1, n, 1, tв).
Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям.
Экспериментальные исследования включают в себя следующие этапы:
- сбор данных для проверки выдвинутой рабочей гипотезы;
- расчёт параметров математических моделей;
- проверку адекватности, полученных математических моделей;
- расчёт коэффициента приспособленности.
В данной главе изложена методика проведения экспериментальных исследований, представлены технические характеристики и описание автомобилей с различными типами холодильного оборудования и конструкцией грузового отсека, описание используемых контрольно-измерительных приборов. В целях обеспечения достоверности экспериментальных данных выполнен расчёт необходимого количества повторных измерений с учётом величины доверительной вероятности 0,9 и относительной погрешности 10%, используемой на автомобильном транспорте в случаях, не связанных с оценкой безопасности дорожного движения.
Для оценки точности полученных результатов выполнен расчёт погрешности измерений.
Эксплуатационные испытания автомобилей IVECO 59-12 с холодильной установкой эвтектического типа «Carrier Vatna 200» и ГАЗ-3717 с холодильной установкой компрессорного типа «Thermo King V-200» проводились при температурах окружающего воздуха от 0С до +30С на различных развозочных маршрутах. Температура воздуха в грузовом отсеке измерялась многофункциональным термометром, датчик которого устанавливался в средней части грузового отсека на расстоянии 10 см от потолка фургона. Пределы допускаемой погрешности термометра составляют 0,5С в диапазоне измерения: минус 50С до +50С. Время движения, продолжительность работ фиксировалось секундомером. Сбор экспериментальных данных выполнялся на территории г. Тюмени и Тюменского района в течение 2006 – 2007 годов. Эксперимент проводился при работе автомобилей-рефрижераторов на развозочных маршрутах доставки СГ, при полной загрузке автомобиля продуктами глубокой заморозки (температура хранения минус 18С … минус 25С).
Результаты экспериментальных исследований обрабатывались на ПЭВМ с помощью прикладных программ Regress 2.5, Microsoft Excel, Statistica 6.0
В четвертой главе представлены результаты натурных испытаний и проведен их анализ. Результаты экспериментальных исследований по влиянию температуры окружающего воздуха при различном времени разгрузки на температуру воздуха в грузовом отсеке автомобилей-рефрижераторов разных марок и моделей представлены на рис. 1.
Рисунок 1. Влияние температуры окружающего воздуха на температуру воздуха в
грузовом отсеке автомобиля-рефрижератора
1 – IVECO 59-12 (р = 7 мин.); 2 – IVECO 59-12 (р = 105 мин.)
3 – ГАЗ-3717 с боковыми дверями (р = 7мин.); 5 – ГАЗ-3717 с боковыми дверями (р = 105 мин.);
4 – ГАЗ-3717 с задними дверьми (р = 7 мин.); 6 – ГАЗ-3717 с задними дверьми (р = 105 мин.).
Анализ результатов исследования подтвердил гипотезу о линейном характере влияния температуры окружающего воздуха на температуру воздуха в ГО автомобилей-рефрижераторов.
Аналитический вид зависимостей для исследуемых автомобилей представлен в выражении (10, 11)
, (10)
, (11)
Меньшее значение параметров чувствительности (St=0,21 для автомобиля IVECO 59-12 по сравнению с автомобилем ГАЗ-3717 St=0,32) свидетельствуют о лучшей приспособленности автомобиля-рефрижератора к высокотемпературным условиям эксплуатации на развозочных маршрутах.
Графическая интерпретация зависимости температуры воздуха в грузовом отсеке от температуры окружающего воздуха при различном времени разгрузки для автомобиля-рефрижератора IVECO 59-12 с холодильной установкой эвтектического типа представлена на рис. 2.
 | Рисунок 2. Влияние условий эксплуатации на температуру воздуха в грузовом отсеке автомобиля-рефрижератора IVECO 59-12 |
Графическая интерпретация зависимости температуры воздуха в грузовом отсеке от температуры окружающего воздуха при различном времени разгрузки для автомобилей-рефрижераторов ГАЗ-3717 с холодильной установкой компрессорного типа представлена на рис. 3.
Из графиков видно, что для любого сочетания воздействующих факторов температуры окружающего воздуха и времени разгрузки на развозочном маршруте доставки СГ можно определить соответствующее значение температуры воздуха в ГО автомобиля-рефрижератора. Следует отметить, что температура воздуха в ГО достигнет критичной температуры для мороженого минус 14 oC у автомобиля-рефрижератора ГАЗ-3717 уже при времени разгрузки 35мин., а у автомобиля-рефрижератора IVECO 59-12 при времени разгрузки 185 мин. в условиях одного и того же развозочного маршрута при температуре окружающего воздуха +15 oC.
 | Рисунок 3. Влияние условий эксплуатации на температуру воздуха в грузовом отсеке автомобиля-рефрижератора ГАЗ-3717 |
Анализ результатов исследования показал, что при повышении температуры воздуха и суммарного времени разгрузки повышается температура воздуха в ГО автомобиля-рефрижератора.
Аналитический вид многофакторных моделей для автомобилей IVECO 59-12 с холодильной установкой эвтектического типа представлен в выражении (12), для автомобиля ГАЗ-3717 с холодильной установкой компрессорного типа в выражении (13):
, (12)
. (13)
При разгрузке АТС холодильная установка компрессорного типа выключается для предотвращения образования дополнительного конвективного потока, поэтому параметр чувствительности к изменению времени разгрузки за время движения с грузом Sе для автомобилей-рефрижераторов с холодильной установкой компрессорного типа равен нулю.
Численные значения статистических характеристик многофакторных математических моделей (12) и (13) приведены в табл. 3.
Дисперсионное отношение Фишера больше табличного значения с вероятностью 0,99, что свидетельствует об адекватности математических моделей (12) и (13) экспериментальным данным и подтверждают выдвинутую ранее гипотезу.
Численные значения коэффициента детерминации (табл. 3) указывают на полноту учёта факторов в модели и подтверждают результаты предварительного отбора. Значимость параметра чувствительности к изменению температуры окружающего воздуха и суммарного времени разгрузки проверены по критерию Стьюдента. Расчётные значения t-статистики больше табличных с вероятностью 0,95.
На основе полученных результатов экспериментальных исследований был проведён расчёт значений коэффициента приспособленности автомобилям-рефрижераторам KQ к условиям эксплуатации, которые представлены в табл. 4.
Таблица 3
Статистические характеристики математических моделей влияния температуры окружающего воздуха и времени разгрузки на температуру воздуха в ГО
| Наименование характеристики | Численные значения для автомобилей-рефрижераторов | |
| IVECO 59-12 | ГАЗ-3717 | |
| Коэффициент множественной корреляции, R | 0,99 | 0,98 |
| Коэффициент множественной детерминации, D | 0,98 | 0,96 |
| t-статистика коэффициента корреляции, t | 52,14 | 32,3 |
| Уровень значимости коэффициента корреляции | 0,92 | 0,99 |
| Средняя ошибка аппроксимации, E% | 2,25 | 8,52 |
| Среднее квадратичное отклонение, Sy | 4,31 | 5,28 |
| Дисперсионное отношение Фишера, F | 62,46 | 23,72 |
| Критерий Фишера, F0,99 | 2,11 | 2,11 |
| Уровень адекватности, P(F) | 0,99 | 0,99 |
Таблица 4
Значения коэффициента приспособленности и удельного теплопритока автомобилей-рефрижераторов
| Интервал суровости | Условия эксплуатации | Коэффициент приспособленности автомобиля-рефрижератора KQ и теплоприток  | |||
| ГАЗ-3717 с боковыми дверями | IVECO 59-12 с боковыми дверями | ||||
| KQ |  , Вт/м2 | KQ |  , Вт/м2 | ||
| умеренный | tв=+30oC, р =35 мин | 0,95 | 663 | 1,00 | 777 |
| умеренно-суровый | tв=+30oC, р =140 мин | 0,39 | 2590 | 0,81 | 3047 |
| суровый | tв=+35oC, р =175мин | 0,24 | 4103 | 0,70 | 4563 |
| очень суровый | tв=+40oC, р =175мин | 0,20 | 5201 | 0,58 | 5588 |
Их анализ показал, что наименьшее влияние высоких температур окружающего воздуха и времени разгрузки на температурный режим грузового отсека характерно для автомобилей IVECO 59-12 с холодильной установкой эвтектического типа. Данные автомобили являются наиболее приспособленными к высокотемпературным условиям перевозки скоропортящихся грузов на развозочных маршрутах с частыми остановками.
Наибольшее влияние высоких температур окружающего воздуха и времени разгрузки на температурный режим грузового отсека характерно для автомобиля ГАЗ-3717 с задней дверью в фургоне с холодильной установкой «Thermo King V-200». Поэтому для перевозки скоропортящихся грузов на развозочных маршрутах с частыми остановками для разгрузки груза при высоких температурах окружающего воздуха целесообразнее применять автомобили IVECO 59-12 или выполнять частичную загрузку автомобиля-рефрижератора ГАЗ-3717. Это позволит обеспечить сохранность груза и повысить эффективность использования подвижного состава.
Пятая глава посвящена практическому использованию полученных результатов и оценке эффективности их влияния. Установленные закономерности влияния температуры окружающего воздуха и времени разгрузки использованы при разработке «Методики выбора автомобиля-рефрижератора и транспортных условий при перевозке скоропортящихся грузов».
Выбор автомобиля-рефрижератора для перевозки скоропортящихся грузов осуществляется в несколько этапов. При этом главными критериями выбора являются сохранность груза и себестоимость перевозок. Алгоритм методики выбора включает следующие этапы:
- ввод транспортных условий перевозок: объем перевозок (Qсут), количество пунктов разгрузки и суммарное время разгрузки (р), длина маршрута (Lм), время ездки с грузом(двг);
- установление фактической температуры окружающего воздуха (tв);
- при помощи графического или аналитического методов (по известным зависимостям) определяется температурный режим грузового отсека (tго), с учетом условий, изложенных в пункте 1 и 2;
- определение времени сохранности температурного режима (тр) (рис.4) грузового отсека для заданного автомобиля.
Температура окружающего воздуха,оС
Рисунок 4. Номограмма определения времени сохранности температурного режима
грузового отсека автомобиля ГАЗ-3717
Примечание: для некоторых автомобилей предельное значение температуры воздуха грузового отсека (минус 14 °С) при перевозке мороженого достигается достаточно быстро после нескольких разгрузок. При этом весь груз не успевает быть доставлен к потребителям. В этом случае автомобиль останавливается и определенное время намораживается необходимая температура воздуха в грузовом отсеке (от минус 14°С до минус 18°С). Расход энергии при этом существенно увеличивается;
- определение времени ездки (двг) с учетом транспортных и природно-климатических условий эксплуатации автомобилей;
- определение себестоимости перевозок с учетом приспособленности автомобиля к высокотемпературным условиям эксплуатации по температурному режиму грузового отсека;
- определение оптимальной марки и модели автомобиля-рефрижератора, которая обеспечивает необходимый температурный режим перевозки и сохранность СГ в течение всей ездки с грузом с наименьшими затратами на перевозку;
- определение оптимальной загрузки автомобиля-рефрижератора с учетом требований обеспечения сохранности груза;
- определение оптимальной конфигурации маршрута, с учётом требований обеспечения сохранности груза;
Блок-схема алгоритма выбора автомобилей-рефрижераторов и транспортных условий перевозки скоропортящихся грузов представлена на рис. 5.
Рисунок 5. Блок-схема алгоритма выбора автомобилей-рефрижераторов и транспортных условий для перевозки скоропортящихся грузов
Рекомендации по выбору подвижного состава с различными уровнями приспособленности и оптимальной загрузки ТС при перевозке скоропортящихся грузов для различных интервалов суровости условий эксплуатации представлены в табл. 5.
Экономический эффект от использования результатов исследования достигается за счет:
- выбора оптимальной марки и модели подвижного состава, наиболее приспособленной для перевозки СГ в суровых условиях эксплуатации;
- выбора оптимального количества перевозимого груза с учётом его сохранности;
- оптимизации развозочных маршрутов перевозки СГ, с учётом сохранности перевозимого СГ;
- отсутствия затрат на повторную заморозку и складирование СГ;
- снижения уровня возврата некачественной продукции.
Таблица 5
Рекомендации по выбору ПС для перевозки скоропортящихся грузов
| Интервал суровости | Удельный теплоприток в ГО,  , Вт/м2 | Условия эксплуатации | Значение коэффициента приспособленности KQ для автомобилей-рефрижераторов разных марок и рекомендации по выбору ПС и загрузки ТС | ||
| Высокий 0,67< KQ1 | Средний 0,34<KQ66 | Низкий 0<KQ0,33 | |||
| умеренный | 0 – 1667 | tв=+30 oC, р =70 мин | IVECO 59-12 (1,0) | ГАЗ-3717 (0,64) | * |
| умеренно-суровый | 1668 – 3334 | tв=+30 oC, р =140 мин | IVECO 59-12 (1,0) | ** ГАЗ-3717 (0,53) | *** |
| суровый | 3335 - 5001 | tв=+35 oC, р =175 мин | IVECO 59-12 (0,88) | ** | *** ГАЗ-3717 (0,33) |
| очень суровый | 5002 – 6668 и более | tв=+40 oC, р =196 мин | ** | IVECO 59-12 (0,64) ** | *** ГАЗ-3717 (0,23) |
* ГАЗ-3717 с задними распашными дверьми
** с частичной загрузкой грузового отсека
*** Автомобили с низкой приспособленностью использовать на развозочных маршрутах в летний период не рекомендуется
Расчёт экономического эффекта от внедрения результатов исследования проводился на примере автомобилей ГАЗ-3717 и IVECO 59-12. Использование результатов исследования приспособленности автомобилей и «Методика выбора автомобиля-рефрижератора и транспортных условий при перевозке скоропортящихся грузов» позволяет снизить затраты на эксплуатацию автомобилей-рефрижераторов. Так, при перевозке одной партии мороженного (1500 кг) в 28 торговых точек г. Тюмени в летний период снижение затрат составляет не менее 1189 руб.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
- Решена научно-практическая задача, направленная на повышение эффективности эксплуатации автомобилей-рефрижераторов на развозочных маршрутах перевозки скоропортящегося груза в летний период на основе установления и практического использования закономерностей изменения температуры воздуха в грузовом отсеке при различных условиях эксплуатации.
- Установлены закономерности изменения температуры воздуха в грузовом отсеке от температуры окружающего воздуха, времени разгрузки, времени движения. Указанные закономерности описываются математическими моделями линейного типа. Определены численные значения входящих в них параметров для автомобилей-рефрижераторов с холодильными установками компрессорного и эвтектического типа и доказана адекватность моделей.
- Предложен к использованию показатель приспособленности автомобилей-рефрижераторов к условиям эксплуатации по температурному режиму грузового отсека, который изменяется в диапазоне значений от 0 до 1. Установлено, что с учётом региональной специфики, наилучшей приспособленностью в суровых условиях, из числа исследованных, обладает автомобиль IVECO 59-12, наихудшей ГАЗ-3717.
- Предложены четыре интервала суровости условий эксплуатации автомобилей-рефрижераторов на развозочных маршрутах: умеренный, умеренно-суровый, суровый и очень суровый.
- Определены пути практического использования результатов исследования. Разработана «Методика выбора автомобиля-рефрижератора и транспортных условий при перевозке скоропортящихся грузов», внедрение которой обеспечивает экономическую эффективность за счёт замены автомобилей ГАЗ-3717 на автомобили IVECO 59-12 при работе на развозочных маршрутах. В частности, при перевозке одной партии мороженного (1500 кг) в 28 торговых точек г. Тюмени в летний период он составляет 1189 руб.
- Дальнейшее развитие представленной работы предусматривает повышение эффективности автомобильных перевозок на основе совершенствования теории и практики приспособленности автомобилей, как пространственно временной системы.
Основные положения диссертации опубликованы в работах, в том числе в журналах, входящих в перечень ВАК ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертации на соискание учёной степени кандидата наук:
- Сидоров С.А. Приспособленность автомобилей–рефрижераторов для перевозки скоропортящихся грузов на развозочных маршрутах к высокотемпературным условиям эксплуатации / Д.А. Захаров, С.А. Сидоров/ /Транспорт Урала. – Екатеринбург: УрГУПС, 2010. - № 2. – С. 25-29.
- Сидоров С.А. Рациональное использование автомобилей-рефрижераторов для перевозки скоропортящихся грузов в различных условиях эксплуатации / С.А. Сидоров // Автотранспортное предприятие. – Москва: 2010. - № 9. – С. 30-32.
В прочих изданиях:
- Сидоров С.А. К вопросу выбора подвижного состава для перевозки скоропортящихся грузов / С.А. Сидоров, Д.А. Захаров // Прогрессивные технологии в транспортных системах. Сборник докладов VII Российской научно-практической конференции – Оренбург, 2005. – С. 240 – 244.
- Сидоров С.А Конкурентоспособность грузовых автомобилей в условиях эксплуатации / С.А. Сидоров, Д.А. Захаров // Проблемы эксплуатации и обслуживания транспортно-технологических машин. Доклады международной научно-технической конференции – Тюмень: ТюмГНГУ, 2006. – С. 69 – 73.
- Сидоров С.А. Снижение энергоемкости автомобильного транспорта при эксплуатации в суровых условиях. /С.А. Сидоров, Д.А. Захаров, А.Ф. Дробот // Политранспортные системы: материалы 4-ой всероссийской научно-технической конференции – Красноярск, 2006. – С. 112-116.
- Сидоров С.А. Приспособленность автомобилей для перевозки скоропортящихся грузов. /С.А. Сидоров, Д.А. Захаров // Проблемы и эксплуатации систем транспорта. Материалы региональной научно-практической конференции. – Тюмень: ТюмГНГУ, 2006. – С. 256 – 259.
- Сидоров С.А. Повышение эффективности автомобилей при перевозке скоропортящихся грузов. / С.А. Сидоров, Д.А. Захаров, Г.В. Хельтинен // Проблемы эксплуатации и обслуживания транспортно-технологических машин. Материалы международной научно-технической конференции. Часть 2. Тюмень: ТюмГНГУ, 2007. – С. 95 – 101.
- Сидоров С.А. Учёт приспособленности автомобилей при выборе подвижного состава для перевозки скоропортящихся грузов / С.А. Сидоров, Д.А.Захаров // Проблемы и достижения автотранспортного комплекса. Материалы 5-й всероссийской научно-технической конференции. - Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2007. – С. 68 – 72.
- Сидоров С.А. Выбор подвижного состава автомобильного транспорта с учётом его приспособленности / С.А. Сидоров, Д.А. Захаров // Проблемы эксплуатации систем транспорта. Материалы всероссийской научно-практической конференции. – Тюмень: ТюмГНГУ, 2008. – С. 122-127.
- Сидоров С.А. Оценка суровости условий перевозки скоропортящихся грузов на развозочном маршруте / С.А. Сидоров, Д.А. Захаров // Проблемы эксплуатации и обслуживания транспортно-технологических машин. Материалы международной научно-технической конференции. – Тюмень: ТюмГНГУ, 2008. – С. 42 – 47.
- Сидоров С.А. Приспособленность автомобилей для перевозки скоропортящихся грузов к суровым условиям эксплуатации / Л.Г. Резник, С.А. Сидоров // Проблемы эксплуатации и обслуживания транспортно-технологических машин. Материалы международной научно-технической конференции. – Тюмень: ТюмГНГУ, 2009. – С. 297 – 302.
- Сидоров С.А. Оценка приспособленности автомобилей рефрижераторов к высокотемпературным условиям эксплуатации на развозочном маршруте. / С.А. Сидоров // Транспортные и транспортно-технологические системы. Материалы международной научно-технической конференции. - Тюмень: ТюмГНГУ, 2010. – С. 274 – 279.
Подписано в печать 15.04.2011. Формат 60х90 1/16. Усл. печ. л. 1,0.
Тираж 100 экз. Заказ №
Библиотечно-издательский комплекс
государственного образовательного учреждения
высшего профессионального образования
«Тюменский государственный нефтегазовый университет».
625000, Тюмень, ул. Володарского, 38
Типография библиотечно-издательского комплекса
625039, Тюмень, ул. Киевская, 52.
