Мусоровозы являются важнейшим звеном в процессе поддержания санитарной обстановки и общего благоустройства городов, поскольку обеспечивают механизированный сбор, уплотнение и транспортировку различного рода отходов к месту утилизации [1]. Поэтому для поддержания требуемого уровня экологической и эпидемиологической безопасности населенных мест необходимо обеспечение безотказной эксплуатации машин для сбора и вывоза твердых бытовых отходов (ТБО).
Повышение эффективности процессов эксплуатации мусоровозов при сложившейся социально-технической политике является актуальной научно-технической задачей [2].
Одним из путей решения поставленной задачи является адаптация системы поддержания работоспособного состояния машин к условиям эксплуатации, которая заключается в выборе оптимальной стратегии технических воздействий, соответствующей минимальным затратам на проведение технических воздействий, на основе исследования интенсивности эксплуатации специального оборудования и базового автомобиля с учетом фактических показателей надежности [4; 7].
Мусоровоз – это машина, работающая в двух режимах: технологический режим (сбор) и транспортный режим (вывоз ТБО), поэтому для оценки взаимного влияния специального оборудования и базового автомобиля было предложено достигнутый ресурс мусоровоза (1) определять как суммарный от транспортной работы и технологических операций с учетом показателя интенсивности эксплуатации специального оборудования (С) [6].
, (1)
где LБА – наработка на отказ базового автомобиля, км; LСО – эквивалентная наработка на отказ специального оборудования мусоровоза, км.
В общем виде показатель интенсивности эксплуатации специального оборудования мусоровоза устанавливает соотношение продолжительности работы технологического оборудования ко времени работы мусоровоза в транспортном режиме на маршруте (2), включающем движение от предприятия до участка, переезды между площадками на участке, движение до места выгрузки и обратное движение на предприятие [6].
,
(2)
где ТСО – время работы специального оборудования, ч; ТПР – время пробега мусоровоза, ч; Vср – средняя скорость движения, км/ч; S – дальность пути следования по маршруту, км.
Для проверки разработанных теоретических положений был проведен комплекс экспериментальных исследований, целью которого являлась разработка методики экспериментальной оценки интенсивности эксплуатации специального оборудования кузовных мусоровозов, в связи с чем рассмотрен рабочий процесс мусоровоза, который состоит из движения от предприятия до участка, работы на участке, движения до места выгрузки и обратного движения на предприятие или на участок [3].
Рис. 1. Схема маршрута мусоровоза:
Пi – номер контейнерной площадки; Sу, S(i-1)-1, Sп, Sв – соответственно пробег до участка, расстояние между контейнерными площадками, пробег к месту выгрузки, обратный путь на предприятие (участок); Ту, Т(i-1)-1, Тп, Тв – соответственно время пробега до участка, движения между контейнерными площадками, пробега к месту выгрузки, время возврата на предприятие (участок); vтр, vтех – соответственно транспортная и технологическая скорость; ni – количество контейнеров на площадке; ТН.О. – время работы навесного оборудования.
На основании рассмотренного рабочего процесса установлены влияющие факторы (табл. 1) [5].
Таблица 1 Влияющие факторы рабочего процесса мусоровозов
|
Группа факторов |
Наименование факторов, входящих в данную группу |
|
Система сбора ТБО |
1. Расстояние между площадками. 2. Расстояние до места выгрузки. 3. Количество контейнеров на площадке. 4. Количество площадок. 5. Емкость контейнеров |
|
Технические параметры |
1. Вместимость кузова. 2. Тип базового шасси. 3. Коэффициент уплотнения |
|
Эксплуатационные параметры мусоровозов |
1. Средняя скорость передвижения. 2. Время работы навесного оборудования. 3. Время пробега мусоровоза |
Как показано в таблице 1, на рабочий процесс мусоровоза оказывают влияние многочисленные факторы, которые условно можно разделить на постоянные и переменные.
Факторы, которые в меньшей степени могут влиять на интенсивность работы навесного оборудования, отнесены к постоянным и включают две группы факторов - это система сбора и вывоза ТБО и технические параметры мусоровозов, а эксплуатационные параметры мусоровозов в данном случае являются переменными факторами. Но необходимо подчеркнуть, что параметры системы сбора и вывоза ТБО дискретно изменяются при изменении маршрута мусоровоза.
Выполненный анализ влияющих на рабочий процесс мусоровоза факторов позволил установить значения постоянных факторов (табл. 2).
Таблица 2 Значения влияющих факторов
|
№ п/п |
Наименование факторов |
Ед. изм. |
Значение |
|
1 |
Расстояние между площадками |
м |
не более 500 |
|
2 |
Расстояние до места выгрузки |
км |
не более 20 |
|
3 |
Количество контейнеров на площадке |
шт. |
1-6 |
|
4 |
Количество площадок |
шт. |
1-30 |
|
5 |
Емкость контейнеров |
м3 |
0,1; 0,3; 0,55; 0,75 |
|
6 |
Вместимость кузова |
м3 |
5; 7; 8; 9; 10; 17; 18; 22; 22,2 |
|
7 |
Тип базового шасси |
- |
ГАЗ, ЗИЛ, КамАЗ, МАЗ |
|
8 |
Коэффициент уплотнения |
- |
1,8-4,0 |
При определении переменных факторов выдвинута гипотеза о том, что случайные значения времени работы мусоровоза в технологическом режиме на одном и том же эксплуатационном участке подчиняются нормальному закону распределения. Для подтверждения этой гипотезы были проведены наблюдения за работой мусоровоза с боковой механизированной загрузкой кузова КО-440-4, выполняющего работу на маршруте № 1 в течение 3 месяцев. Минимально необходимый объем выборочных данных при коэффициенте вариации случайной величины 0,2208 и доверительной вероятности 0,95 составил 90 значений [9].
В
данной методике входной информацией являются базы данных спутниковой системы
слежения за мобильными объектами «VOYAGER 2 ГЛОНАСС» с версией прошивки
07.502.141 и стандартом GSM 900/1800 МГц, в результате обработки
которых получены исходные значения 
, 
, 
для
определения фактического показателя интенсивности эксплуатации специального
оборудования кузовных мусоровозов, которые представлены в табличном виде (рис.
2) [8].
Рис. 2. Генеральная совокупность данных о режиме работы
мусоровоза КО-440-4 (фрагмент).
В результате экспериментальной обработки случайных значений времени работы специального оборудования мусоровозов подтверждена гипотеза о нормальном законе распределения при уровне значимости 0,05, и установлены его параметры (рис. 3).
Рис. 3. Эмпирический полигон (1) и теоретическая кривая нормального распределения (2).
Для обоснованного подхода к определению показателя интенсивности эксплуатации специального оборудования мусоровоза, ввиду большого массива данных, был использован рациональный метод исследований, под которым понимается комплекс мероприятий, обеспечивающих получение всесторонней информации об исследуемом объекте при минимальном объеме выборки и сроках проведения исследований.
Для
расчета необходимого числа значений выборки принят параметрический метод
расчета, когда известен вид закона распределения исследуемой случайной
величины, согласно которому число значений выборки N (3) определяется в зависимости от
относительной ошибки 
среднего значения 
исследуемой величины с доверительной вероятностью
и ожидаемой величины коэффициента вариации 
[9].
,
(3)
где
- значение исследуемой величины,
удовлетворяющее условию
.
Согласно
установленным параметрам нормального закона распределения величина коэффициента
вариации 
и, при условии, что 
, а 
, то 
Таким
образом, необходимое и достаточное количество значений 
в выборке для расчета показателя
интенсивности эксплуатации специального оборудования мусоровоза составило 
. В исследованиях принято 7 опытов в
серии, что соответствует 7 дням работы мусоровоза на маршруте.
Для проведения эксперимента базовым предприятием выбрано муниципальное унитарное предприятие города Шахты «Спецавтохозяйство», в котором спутниковое оборудование системы слежения за мобильными объектами «VOYAGER 2 ГЛОНАСС» установлено на все машины для сбора и вывоза ТБО. Получены и обработаны исходные данные производственных наблюдений по 13 машинам. В качестве примера расчета показателя интенсивности эксплуатации специального оборудования мусоровоза приведен график показателя интенсивности эксплуатации в зависимости от дальности пути следования по маршрутам (рис. 4). Данная зависимость определена для 6 мусоровозов с боковой механизированной загрузкой кузова КО-440-4, выполняющих работу на шести маршрутах с разной протяженностью, но с постоянным временем работы специального оборудования (количество остановок – 6, количество контейнеров - 20).
На графике точками показаны значения опытов в сериях, определены средние значения в каждой серии, по которым построена кривая 1, от нее отложена область в обе стороны по 3 средних квадратических отклонения S, ограниченная кривыми 2.
Рис. 4. Зависимость показателя интенсивности эксплуатации
специального оборудования мусоровоза от пробега по маршруту.
В результате сравнения теоретических и экспериментальных данных установлено соответствие вида функциональных зависимостей (рис. 5).
Рис. 5. Сравнение теоретических и экспериментальных данных зависимости
показателя интенсивности эксплуатации специального оборудования мусоровоза:
1 – теоретическая кривая, 2 – экспериментальная кривая.
Полученные зависимости по 13 машинам использованы при моделировании процессов эксплуатации кузовных мусоровозов и оптимизации системы ТО и ремонта машин для сбора и вывоза ТБО.
Рецензенты:Адигамов К.А., д.т.н., профессор кафедры «Технические системы жилищно-коммунального хозяйства и сферы услуг» Института сферы обслуживания и предпринимательства (филиала) Донского государственного технического университета в г. Шахты;
Евстратов В.А., д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Машины и оборудование предприятий стройиндустрии» Шахтинского института (филиала) «Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова», г. Шахты.