Система оперативного управления расходом топлива на предприятиях автомобильного транспорта

IT-технологии

(В

Система оперативного управления расходом топлива на предприятиях автомобильного транспорта

И.М. Блянкинштейн,

доцент Сибирского федерального университета, к.т.н., Е.С. Воеводин,

доцент Сибирского федерального университета, к.т.н., Д.А. Худяков,

магистрант Сибирского федерального университета

Рассмотрены недостатки действующей в РФ системы нормирования расхода топлива. Сделан обзор представленных на рынке спутниковых систем мониторинга транспорта, основанных на снятии показаний с датчиков, в том числе расхода топлива, установленных на автомобиле. Представлены данные о среднем эксплуатационном расходе топлива автобусом МАЗ-103 на маршруте г. Красноярска за январь 2012 г., полученные с использованием спутниковой системы мониторинга, а также произведен их анализ. Предложена система оперативного управления расходом топлива на предприятиях автомобильного транспорта, основанная на совместном рассмотрении расчетных оценок расхода топлива, получаемых с использованием программного комплекса МВК, а также с использованием систем FMS.

Ключевые слова: расход топлива, базовые нормы, системы мониторинга FMS, оперативное управление.

Operational management system fuel motor in transport Mmpanies

I.M. Blyankinshteyn, E.S. Voevodin, D.A. Khudyakov

The shortcomings in the current Russian system of rationing fuel. A review of the market of satellite monitoring of transport, based on a reading of the sensors, including fuel consumption, installed on the car. The data on the average operating cost of fuel bus MAZ-103 on the route Krasnoyarsk in January 2012, obtained with the use of satellite monitoring system, and made their analysis. The system of operational control to the fuel consumption of road transport enterprises based on joint consideration of fuel consumption estimates obtained using the software system and the fuel consumption estimates obtained using systems FMS.

Keywords: fuel consumption, legal framework, monitoring system FMS, operations control.

движения, и на эксплуатационные нормы расхода топлива [2], в которых усредненно учитываются все эксплуатационные факторы - транспортная работа, природно-климатическая зона, время года, условия движения, возраст автомобиля и пр. Известно применение маршрутных норм, однако для конкретного автомобиля на конкретном маршруте эксплуатационная норма расхода топлива нормативными документами не устанавливается, что может приводить к эксплуатационным издержкам. Несовершенство существующей методики нормирования и расчеты по ней приводят к двум ситуациям: либо топливо остается в баках машин и у водителей появляются его излишки, либо происходит перерасход топлива.

Базовая и эксплуатационная нормы расхода топлива автомобилем на конкретном маршруте могут быть с высокой точностью рассчитаны с помощью специальных моделирующих программ, например, МВК1. Но для точного расчета нужна информация о фактическом маршруте и режиме движения автомобиля, которая, к сожалению, может быть получена только после возвращения автомобиля с маршрута.

Также в последнее время в мире появились и активно распространяются системы спутникового мониторинга транспорта (СМТ). СМТ построены на основе систем спутниковой навигации, оборудования и технологий сотовой и/или радиосвязи, вычислительной техники и цифровых карт.

СМТ - это технология, применяемая в диспетчерских службах на транспорте, для решения задач транспортной логистики в системах управления перевозками (TMS - Transportation management system) и системах мониторинга расхода топлива (FMS - Fuel Monitoring System) для получения информации о фактическом расходе топлива, режиме движения и пробеге автомобиля, а также комплексного анализа работы техники в условиях эксплуатации с использованием спутников GPS.

Подобные системы основаны на снятии показаний с датчиков, установленных на автомобиле, в том числе и датчиков

В последние годы во всем мире моторное топливо приобрело статус стратегического ресурса. Поэтому разработка мероприятий по снижению его потребления на автомобильном транспорте является актуальнейшей задачей.

Действующая в РФ система нормирования расхода топлива автомобилями опирается на базовые нормы его расхода [1], которые представляют собой расход топлива на перемещение порожнего автомобиля в типизированных условиях

МВК - программа комплексного исследования автомобилей, разработана под руководством д.т.н., проф. В.М. Московки-на (ФГУП «НАМИ», МГПУ, г. Москва) и официально рекомендована нормативным документом [1] в качестве программного обеспечения (ПО) для обоснования базовых норм расхода топлива.

т

'"ооии»«^

IT-технологии

расхода топлива. В этом случае формируются данные о количестве топлива в баке, его расходе (снижение уровня в процессе эксплуатации), а также резком его увеличении и снижении (заправки и сливы). Данные в режиме реального времени по каналу GSM передаются в диспетчерский центр, что позволяет контролировать и оперативно влиять на внештатные ситуации.

Применяется несколько подходов к измерению израсходованного топлива.

• Использование расходомеров и датчиков мгновенного расхода топлива, которые устанавливаются в топливную магистраль автомобиля и измеряют с очень высокой точностью количество топлива, проходящего через нее. Интегрированный с системой мониторинга расходомер является эффективным инструментом контроля расхода топлива. Но и у расходомеров имеется ряд недостатков: высокая цена, сложность установки и невозможность контроля заправок и сливов топлива.

• Подключение измерительного оборудования к штатному датчику уровня топлива, установленному в баке автомобиля, что минимизирует дополнительные затраты. Необходимы лишь подключение оборудования и его тарировка, но при этом погрешность измерений очень высока.

• Установка дополнительного датчика уровня топлива. Такие датчики обладают гораздо более высокой точностью и надежностью.

• Считывание данных с CAN-шины автомобиля.

CAN - это международная стандартизированная последовательная шина системы (ISO 11898), обеспечивающая функциональные возможности уровня канала данных и физического канала согласно модели соединения открытых систем (ISO/OSI 7498). CAN-шина автомобиля используется для обмена информацией между всевозможными датчиками, контроллерами и т.д. Данные о расходе топлива поступают от блока управления двигателя (на основе характеристик впрыскивания топлива) по информационной шине.

Данный протокол поддерживают такие производители как Toyota, Volkswagen, Audi, Ford, Hyundai, Mazda, Opel, Volvo, Subaru, Mercedes, Scania, DAF, MAN, Iveko, последние модели МАЗ и КАМАЗ, а также большинство автомобилей других крупных производителей мира.

На сегодняшний день системы GPS-мо-ниторинга являются инструментом контроля и оптимизации передвижения транспорта, а также средством обеспечения безопасности. Объединяя технологии определения местоположения, беспроводной связи, средства обработки и визуализации, системы GPS-мониторинга находят широкое применение в различных сферах бизнеса и государственной деятельности. Они позволяют получать объективную информацию о местонахождении, маршруте, пробеге транспортного средства, расходе топлива и времени работы двигателя. С

получением этих данных в режиме реального времени у предприятий появляются возможности принимать на их основе эффективные управленческие решения, координировать деятельность автомобильного парка на более высоком уровне и осуществлять мониторинг работы транспорта.

Например, по данным о расходе топлива автобусом МАЗ-ЮЗ городского маршрута г. Красноярска за январь 2012 г., полученным с системы GPS-мониторинга (таблица), видно, что расход топлива автобусом значительно меняется в течение

Средний расход топлива по дням автобусом МАЗ-103 городского маршрута г. Красноярска за январь 2012 г.

Дата Расход топлива, л Суточный пробег, км Средний расход топлива, л/100 км

02.01 70,7 186,5 37,9

03.01 51,4 186,9 27,5

04.01 62,2 184,4 33,7

06.01 76,8 187,0 41,1

07.01 67,3 186,5 36,1

08.01 50,9 132,0 38,6

09.01 73 186,4 39,2

10.01 83,3 235,3 35,4

11.01 77,1 213,0 36,2

12.01 81,9 194,4 42,1

13.01 105,6 312,7 33,8

14.01 123,1 371,7 33,1

16.01 109,9 306,0 35,9

17.01 71,6 185,8 38,5

18.01 77,1 187,3 41,2

20.01 110,8 175,9 63,0

21.01 73,3 248,8 29,5

22.01 41,7 128,1 32,6

23.01 50 118,3 42,3

24.01 98,5 232,7 42,3

25.01 126,9 314,7 40,3

26.01 127,9 308,7 41,4

27.01 118,1 308,3 38,3

28.01 71,4 153,4 46,5

29.01 81,9 179,0 45,8

30.01 132,5 314,8 42,1

31.01 71,6 155,9 45,9

Min - max 41,7 - 132,5 118,3 - 371,7 27,5 - 63,0

Среднее значение 84,7 218,3 39,3

Среднеквадратичес-кое отклонение 25,6 67,3 6,6

Коэффициент вариации,% 30,3 30,8 16,8

Примечание. 1, 5, 15 и 19 января автобус не эксплуатировался.

I ..ifffflrmnTr,.-. Д|Дн4Д1<

«Транспорт на альтернативном топливе» № 3 (27) июнь 2012 г.

всего месяца. Это вызвано различными условиями эксплуатации автобуса, изменяющимися режимами движения. Так, со 2 по 4 января автобус работал на одном и том же маршруте, и среднесуточные пробеги практически были одинаковы. При этом разница между максимальным и минимальным расходами топлива составляет 10,4 л/100 км (27 %).

Мониторинговые системы позволяют зафиксировать и отобразить фактические параметры режима движения и расход топлива, но не позволяют определить резерв, то есть теоретически достижимый минимальный расход для заданных условий и сложившихся режимов движения.

Решение проблемы видится в объединении двух выше рассмотренных подходов, при котором недостатки, присущие каждому в отдельности, могут быть компенсированы их совокупностью.

Предлагаемая концепция системы управления расходом топлива объединяет положительные черты расчетного определения базовых и эксплуатационных норм расхода топлива с использованием программы МВК и достоинства системы мониторинга транспорта. Первая позволяет с достаточно высокой точностью рассчитать расход топлива в заданном цикле движения транспортного средства, вторая - получить необходимые данные о фактических режиме движения и количестве израсходованного топлива.

Рассмотрим структурную схему предлагаемой системы (рисунок).

В специально организованном центре анализа и оперативного управления расходом топлива с сервера управления снимается информация о фактических режиме движения и расходе топлива автомобилем, оснащенным системой FMS, на конкретном маршруте движения. С помощью промежуточного программного модуля определяются параметры режима движения: длина маршрута, число остановок, скорость на перегонах, продолжительность движения на перегонах, координаты точек маршрута с заданным шагом. Координаты маршрута накладываются на цифровую карту ГИС, и уточняется маршрут движения. Далее рассчитывается расход топлива этого автомобиля на этом же маршруте движения с помощью специальной программы моделирования движения МВК.

Рассчитанный расход топлива на конкретном маршруте с конкретным режимом

П-технологии

т

Структурная схема системы оперативного управления расходом топлива на предприятиях автомобильного транспорта

движения сравнивается с фактическим. На основании сравнения расхода топлива, получаемого с системы мониторинга 0ф, и расчетного расхода топлива 0р в этом цикле движения, полученного при помощи ПО МВК, можно сделать определенные выводы. Если 0ф=0р в пределах научно обоснованного допуска, то расход топлива можно считать достоверным. Если же 0ф>0р то в транспортном средстве имеется неисправность, которая приводит к перерасходу топлива, либо причина кроется в каких-то неучтенных факторах (плохие условия движения, неэкономичный стиль вождения, неисправность системы мониторинга и пр.). Если 0ф<0р, то возможна корректировка эксплуатационной нормы расхода топлива.

Практическая реализация системы оперативного управления расходом топлива на АТП в настоящее время сдерживается двумя основными факторами:

• отсутствием ПО, которое позволит автоматизированным путем с минимальным участием человека преобразовать информацию, получаемую с системы мониторинга, для ПО МВК;

• неизученностью данной темы, а именно, отсутствием требований к характеристикам системы - степени ее оперативности, частоте получения и обработки информации о параметрах режима движения, отсутствием алгоритмов обработки и фильтрования информации о режимах движения и пр.; неизученными остаются статистические аспекты формирования

и анализа показателей расхода топлива в условиях эксплуатации на основе систем мониторинга и их корреляция с фактическими и нормативными значениями, а также экономическая эффективность системы оперативного управления.

Решение указанных задач обеспечит возможность реализации системы оперативного управления расходом топлива на предприятиях автомобильного транспорта, что в свою очередь позволит:

• оптимизировать режим эксплуатации техники;

• снизить вероятность хищения топлива;

• повысить производительность работы автопарка;

• снизить затраты на ГСМ и себестоимость перевозок;

• увеличить сроки службы подвижного состава;

• снизить выбросы вредных веществ с отработавшими газами и улучшить экологическую обстановку в регионе.

Литература

1. Р 03112134-0367-97. Методика определения базовых норм расхода топлива на автомобильном транспорте. - М.: НИИАТ, 1996. - 20 с.

2. ОАО «НИИАТ». Методические рекомендации «Нормы расхода топлив и смазочных материалов на автомобильном транспорте». - М.: Компания «Автополис», 2008. - 104 с.