Оптимизация технологии перевозки крупногабаритных тяжеловесных грузов через мостовые сооружения

В последние годы наблюдается тенденция увеличения числа перевозок крупногабаритных тяжеловесных грузов (КТГ), что вызвано строительным бумом, повышением эффективности работы отдельных отраслей промышленности благодаря применению оборудования полной заводской сборки, габаритно-весовые параметры которого весьма велики и др. В рыночных условиях перевозка КТГ должна осуществляться с учетом логистического подхода: точно в срок, с минимальной стоимостью и без риска повреждения груза, дороги и ее искусственных сооружений, в том числе мостов. Кроме того, необходимо осуществлять перевозку этих грузов таким образом, чтобы не мешать другим участникам движения транспортировать грузы и пассажиров. При транспортировке КТГ соблюдение всех этих требований осложняет процесс перевозки. Поэтому для таких грузов необходим более детальный подход к определению возможности безопасного провоза по транспортным сетям, обладающим различными параметрами.

За последние годы парк подвижного состава, перевозимые грузы, места дислокации отправителей и получателей грузов претерпели качественные изменения. Наблюдается тенденция к увеличению тяжеловесности грузов: доля сверхтяжелых грузов возросла почти в 2,5 раза за последние 8 лет. Объемы перевозок КТГ в международном сообщении возросли в 2 раза за последние пять лет. Темп роста автомобильного парка с 1992 г. составил около 70%. Все это происходит при значительно меньшем темпе роста сети автомобильных дорог: с 1992 г.

введение

новых дорог и искусственных сооружений составило всего 25%.

Одной из наиболее сложных задач является транспортировка КТГ через мостовые сооружения, так как они являются самыми сложными и дорогостоящими искусственными сооружениями на дорогах. Естественно, что самой трудной задачей является пропуск сверхнормативной нагрузки. Практика показывает, что техническое состояние мостов далеко от совершенства и поэтому проход тяжелой нагрузки может приводить к резкому ухудшению технического состояния мостов, провоз КТГ регламентирован «Инструкцией по перевозке крупногабаритных тяжеловесных грузов автомобильным транспортом по дорогам Российской Федерации», введенной в действие с 02.09.1996 г. [28]. В соответствии с Инструкцией при перевозке должна обеспечиваться как сохранность груза, АТС, так и мостовых сооружений.

Анализом возможности пропуска КТГ через мостовые сооружения занимаются мостовые организации, а планированием перевозки — автотранспортные организации. На этом этапе происходит разрыв в системе проектирования перевозки, так как перевозчик подбирает АТС под конкретный груз, организацию погрузо-разгрузочных работ, дорожные условия и т. д., а мостовым организациям предоставляется право проверки возможности пропуска данной бинарной системы (БС) «груз в транспортном положении» через имеющиеся мостовые сооружения на маршруте, которые могут иметь разные технические характеристики и состояние. В случае если провоз АТС невозможен, тогда результатом такого анализа, как правило, является замена АТС и маршрута перевозки, т. е. вся проделанная перевозчиком работа оказывается неэффективной из-за того, что на стадии планирования перевозки не был учтен «мостовой» фактор.

Положительный результат возможности проезда бинарной системы во многом определяется эффективным выбором АТС и организацией перевозочного процесса. Иначе говоря, необходим научно-обоснованный подход к выбору подвижного состава с учетом приспособленности АТС к транспортировке КТГ через мостовые сооружения.

Указанные обстоятельства определили выбор цели и задач данного исследования.

Целью диссертационной работы является создание методики проектирования маршрута провоза КТГ с учетом проезда по мостовым сооружениям.

Для достижения данной цели в работе были поставлены и решены следующие основные задачи:

— разработка методики классификации КТГ с применением метода кластерного анализаанализ существующего подвижного состава и определение основного типоразмерного ряда АТС-тяжеловозов;

— разработка подхода к определению основных характеристик мостовых сооружений как «узкого» места на маршруте;

— разработка методики возможности провоза различных схем нагрузок с помощью метода классификации;

— систематизация мероприятий для обеспечения гарантии безопасного провоза КТГ через мостовые сооружения;

— разработка методики подбора наиболее приспособленного АТС для провоза груза через мостовое сооружение.

Методология исследования опиралась на классификацию грузов, подвижного состава, мостовых сооружений, расчет пропуска бинарных систем через мостовые сооружения (метод классификации) и выявление параметров и показателей, при которых транспортировка КТГ будет наиболее эффективной с точки зрения безопасности и экономической целесообразности.

Объектом исследования является транспортировка КТГ через «узкое» место маршрута — мостовое сооружение.

Научная новизна работы состоит в развитии сложной транспортной системы, в частности в рассмотрении проблемы транспортировки КТГ через мостовые сооружения с учетом выработки методики, позволяющей на стадии проектирования перевозки подбирать подвижной состав с гарантией возможности безопасного переезда мостовых сооружений. Использование кластерного анализа позволило классифицировать КТГ и выделить 9 классов грузов. Всесторонний анализ подвижного состава, применяемого при транспортировке КТГ и исследование современных мостовых сооружений позволило провести их типизацию и выделение наиболее распространенных АТС и мостовых сооружений. Типизация АТС и мостовых сооружений позволила выделить наиболее распространенные бинарные системы и на основе их пропуска по мостовым сооружениям получить около 1160 данных, на основе которых выявлялись зависимости главных и локальных коэффициентов (характеризуют возможность проезда АТС через мост) от параметров бинарной системы и нормативной нагрузки на мост. На основе полученных зависимостей рассчитаны главные и локальные коэффициенты для всех АТС по мостовым сооружениям с нагрузками НК-80, НГ-60. Произведен перерасчет грузоподъемности АТС, при которой пропуск бинарной системы возможен через мостовые сооружения НК-80, НГ-60. Выявлены основные факторы, оказывающие влияние на грузоподъемность мостовых сооружений. Произведен подбор наиболее приспособленных АТС к проезду через мостовые сооружения для каждого из девяти кластеров груза. Даны рекомендации по выбору наиболее приспособленного АТС под конкретный класс груза с учетом безопасного проезда по мостовым сооружениям. Систематизированы мероприятия по обеспечению гарантии безопасного пропуска КТГ по мостовому сооружению.

Практическая ценность работы заключается в том, что использование разработанной методики и ее результатов позволит на стадии проектирования перевозки КТГ осуществить выбор наиболее приспособленного АТС к грузу с учетом безопасного проезда по мостовым сооружениям.

Разработанные методические подходы и рекомендации могут быть использованы в практической деятельности автотранспортных организаций, осуществляющих перевозки КТГ, мостовыми организациями при расчете пропуска КТГ по мостам, при проектировании расчетных программ пропуска нагрузок и нормативных нагрузок, а производителям подвижного состава даст возможность выпускать АТС для КТГ, наиболее приспособленные не только к дорожным условиям, но и к мостовым сооружениям.

Выводы, рекомендации и результаты диссертационной работы используются при выполнении и проверке проектных работ, проводимых организациями: ЗАО НПК «ЭСТО-ЦЕНТР» и Агентством ДОРИНФОРМСЕРВИС, непосредственно осуществляющих перевозки крупногабаритных тяжеловесных грузов.

Основные положения данной работы излагались в статьях: «Подходы к решению проблемы транспортировки КТГ через мостовые сооружения», Сборник научных трудов МАДИ, 2001г- «Анализ приспособленности АТС к транспортировке крупногабаритных тяжеловесных грузов через мостовые сооружения», «Актуальные проблемы современной науки» № 5, 2002, «Анализ приспособленности АТС к транспортировке крупногабаритных тяжеловесных грузов через мостовые сооружения», «Естественные технические науки» № 2, 2002, «Логистический подход при перевозке сверхнормативных грузов через мостовые сооружения», «Наука и техника дорожной отрасли» № 2, 2003.

На защиту выносятся следующие положения:

— создание логистической системы проектирования перевозки КТГ при проезде по мостовым сооружениям;

— классификация КТГ, проведенная при помощи кластерного анализа;

— типизация АТС, используемых при транспортировке КТГи.

— типизация мостовых сооружении;

— методика экономической оценки потерь при организации специального режима пропуска КТГ по мостовому сооружению.

Структура и объем работы определены последовательностью изложения материала и взаимосвязью элементов, составляющих систему транспортировки.

Основные выводы и предложения.

1. Использование готовых производственных агрегатов, как правило, имеющих большие размеры и массы, приводит к резкому росту производственных мощностей, снижению себестоимости продукции, быстрой окупаемости производства и т. д. В следствие чего социально-экономический эффект возрастает, что соответствует принципам логистики — экономия средств потребителя и сокращение временных затрат.

2. Применение кластерного анализа при обработке более двух с половиной тысяч заявок на перевозку КТГ позволило выделить 9 классов этих грузов.

3. Исследование основных параметров подвижного состава для перевозки КТГ выделило 102 единицы АТС грузоподъемностью до 100 т, перевозящих 95% всех КТГ. Из них сгруппировано 20 наиболее распространенных типов АТС.

4. Проведено исследование банка данных мостовых сооружений транспортной сети РФ, насчитывающего более 5000 мостов, из которых выявлены 29 типоразмеров.

5. Осуществлен расчет по программе МОНСТР пропуска каждого из 20 типовых АТС по каждому из 29 типовых мостов с целью получения главных Кш и локальных К1 коэффициентов, характеризующих возможность проезда бинарной системы по мосту. На основе совокупности из 1160 значений коэффициентов были получены основные зависимости коэффициентов от параметров бинарной системы и нормативной нагрузки на мост. Проверка опытных и расчетных значений коэффициентов на сходимость результатов дала положительный результат.

6. Произведен подбор наиболее приспособленных АТС к проезду через мостовые сооружения для каждого из девяти кластеров груза.

7. Произведен перерасчет грузоподъемности для АТС с коэффициентами загрузки больше 1, до величины, при которой возможен безопасный пропуск этих АТС.

8. Разработана методика предварительного (без ЭВМ) проектирования перевозки КТГ в АТП с учетом проезда мостовых сооружений, с помощью которой осуществляется выбор наиболее приспособленного АТС под конкретный груз с гарантией безопасного проезда.

9. Выявлены основные факторы, оказывающие влияние на грузоподъемность мостовых сооружений.

10. Систематизированы мероприятия по обеспечению гарантии безопасного пропуска КТГ по мостовому сооружению. В частности, установлено, что пропуск АТС по оси моста позволяет в среднем снизить значение главного коэффициента на 10%.

11. Разработана методика экономической оценки потерь, возникающих при организации специального режима пропуска КТГ по мостовым сооружениям, что дает экономию до 120,1 руб. на 1 км маршрута.

12. Диссертационная работа позволила осуществить развитие методики проектирования транспортировки КТГ путем внесения нового блока «провоз груза через мостовые сооружения» в общую систему транспортировки КТГ.

13.Направление дальнейших поисков возможно видеть в рассмотрении более широкого набора мероприятий по пропуску КТГ через мостовые сооружения, а также уменьшение их стоимости:

1) рассмотрение более полного набора мостовых сооружений, в том числе стальных мостов с большой грузоподъемностью;

2) рассмотрение грузов с массой более 100 т, перевозимых, как правило, при помощи модульного подвижного состава;