автореферат диссертации по транспорту, 05.22.10, диссертация на тему: Исследование топливной экономичности автобусов Икарус-280, оснащенных блочными нейтрализаторами отработавших газов, в эксплуатации
Автореферат диссертации по теме "Исследование топливной экономичности автобусов Икарус-280, оснащенных блочными нейтрализаторами отработавших газов, в эксплуатации"
На правах рукописи
ИССЛЕДОВАНИЕ ТОПЛИВНОЙ ЭКОНОМИЧНОСТИ АВТОБУСОВ ИКАРУС-250, ОСНАЩЕННЫХ БЛОЧНЫМИ НЕЙТРАЛИЗАТОРАМИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ, В ЭКСПЛУАТАЦИИ
Специальность 05.22.10 - Эксплуатация автомобильного
Автореферат на соискание ученой степени кандидата технических наук
Работа выполнена на кафедре Эксплуатации автомобильного транспорта и автосервиса Московского государственного автомобильно-дорожного института (технического университета).
Научный руководитель Научный консультант
-доктор технических наук, доцент Максимов В.А. -кандидат технических наук, доцент Конин И.В.
-доктор технических наук, профессор Сидоренко Р.В.
- кандидат технических наук Троицкий А.И.
- ГУП МО «Мострансавто»
Защита состоится "23" и_ 2000г. в 10 часов на
заседании диссертационного совета К 053.30.09 ВАК России при Московском государственном автомобильно-дорожном институте (техническом университете) по адресу: 125829, ГСП-47, Москва, А-319, Ленинградский проспект, 64, ауд. 42.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.
Отзывы на автореферат в двух экземплярах с подписью, заверенной печатью организации, просим направлять в адрес диссертационного совета.
Автореферат разослан" гг " ю 2000г.
Телефон для справок 155-03-28.
доктор технических наук, профессор Власов В.М.
Общая характеристика работы
Автомобильный транспорт приобретает вое более возрастающее значение в социально-экономическом развитии РФ.
Наиболее показательна автомобилизация городов-мегаполисов, и, в частности г. Москвы, где только за 1998 год транспортный парк вырос на 40 тыс.ед. и в настоящее время составляет около 3 млн. ед.
При этом, с 1995 г. число легковых автомобилей, принадлежащих физическим лицам увеличилось с 1 млн. 200 тыс. ед. до 1 млн. 7S0 тыс. единиц - почти в 1,5 раза, в т.ч. по иномаркам с 218 тыс.ед до 360 тыс. ед..
Растет и протяженность маршрутной сети городского пассажирского транспорта, которая составляет сегодня около 6,5 тыс.км. При этом ежесуточный объем его перевозок превышает 30 млн. пассажиров, а в год - свыше 9 млд. пассажиров, причем доля наземных видов городского транспорта в этом процессе существенна и составляет около 56-59 %.
В тоже время автомобильный транспорт является весьма энергоемким - потребляет 68% бензина и 16% дизельного топлива, выделяя при этом от 70 до 90 % вредных веществ в крупных и средних городах. Так по оценкам НИИАТ, ежегодный экономический ущерб, связанный с загрязнением атмосферы только в г. Москве, составляет около 1,5 млад долларов.
Определяющими факторами такого положения являются значительное отставание экологических характеристик выпускаемых в России автомобилей, старение транспортного парка в сочетании с низким уровнем его технической эксплуатации и недостаточной строгостью действующего экологического законодательства. Аналогичные факторы действуют и в автотранспортном комплексе Сирии и Иордании.
В условиях затянувшегося экономического кризиса ситуация усугубляется неготовностью автомобильной промышленности РФ
перейти на выпуск автотранспортных средств, удовлетворяющих современным экологическим требованиям.
Одним из направлений снижения вредных веществ в выбросах автотранспортных средств и достижения предельно допустимых концентраций (ПДК) является использование на автотранспортных средствах каталитической очистки выхлопных газов, т.е. применение нейтрализаторов отработавших газов (НОГ), которые с середины 70-х годов полумили широкое распространение за рубежом.
Нейтрализатор - это керамический блок с множеством продольных каналов. На внутреннюю поверхность этих сот-трубок напылен спой платины и родия. Проходя вдоль ячеек катализатора, выхлопные газы при высокой температуре подвергаются нейтрализации и превращаются в безопасные двуокись углерода, водяной пар и азот. Есть и более сложные конструкции.
В России в настоящее время заводами военно-промышленного комплекса, рядом НИИ разработана и апробирована широкая гамма нейтрализаторов О Г для легковых, грузовых автомобилей и автобусов. В частности, в г. Москве на дизельных автобусах Икарус-280 и 260 применяются блочные нейтрализаторы отработавших газов марки НД59-00000-11. По состоянию на 01.01.2000г. в постоянной эксплуатации находятся около 1500 ед. нейтрализаторов данного типа. В силу рода преимуществ (меньшая масса, большая надежность и технологичность и т.д.) они вытеснили нейтрализаторы шарикового типа.
Отличаясь конструктивно от штатного глушителя, нейтрализатор позволяет снизить выбросы вредных веществ на 70-90 % по таким компонентам, как окись углерода, углеводороды, окислы азота. В тоже время, отсутствие на сегодняшний день опыта технической эксплуатации транспортных средств, оборудованных НОГ, нормативной базы диагностики технического состояния нейтрализатора, оценки эффективности его работы, ставит инженерно-технический и обслуживающий персонал автотранспортных предприятий в
затруднительное положение и может свести к нулевому эффекту внедрения средств снижения токсичности ОГ автотранспортных средств.
В связи с вышеизложенным, актуальными являются исследования, связанные с оценкой топливной экономичности автобусов Икарус-280, оснащенных нейтрализаторами отработавших газов блочного типа, в эксплуатации.
Целью работы является повышение эффективности топливоиспользования городских автобусов Икарус-280, оборудованных блочными НОГ, за счет дифференцированного нормирования расхода топлива в эксплуатации.
Объектом исследования являются городские автобусы Икарус-280, оснащенные нейтрализаторами блочного типа модели НД59-14А-00000.
Научная новизна работы характеризуется:
обоснованным выбором основных факторов, влияющих на топливную экономичность автобусов Икарус-280 с блочными НОГ в эксплуатации;
разработкой однофакторкых математических моделей маршрутного расхода топлива автобуса Икарус-280 с блочными НОГ в эксплуатации;
разработкой многофакторной математической модели маршрутного расхода топлива автобуса Икарус-280 с блочными НОГ в эксплуатации на глазных компонентах.
Практическая ценность заключается в создании методики маршрутного нормирования расхода топлива автобуса Икарус-280, оснащенного блочным НОГ, в эксплуатации.
Реализация результатов работы. Разработаннье многофакторная математическая модель маршрутного расхода топлива автобуса Икарус-280 с блочными НОГ и методика маршрутного нормирования расхода топлива автобуса Икарус-280, оснащенного НОГ, приняты к использованию в ГК "Мосгортранс" и в учебном процессе для студентов специальности «Автомобили и автомобильное хозяйство».
Апробация работы. Основные результаты исследований доложены, обсуждены и одобрены на 57-ой и 58-ой научно-методических и научно-
исследовательских конференциях МАДИ (ТУ) (1939-2000гг.), 3-ей и 4-ой Международных научно-технических конференциях «Решение экологических проблем в автотранспортном комплексе» МАДИ (ТУ) (1999-2000ГГ.), конференции Юго-Восточного административного округа г. Москвы «Автотранспортный комплекс и экологическая безопасность» (1999г.).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликованы 3 печатные работы.
На защиту выносятся:
однсфакторные математические модели маршрутного расхода топлива автобуса Икарус-280 с блочными НОГ в эксплуатации;
многофакторная математическая модель маршрутного расхода топлива автобуса Икарус-280 с блочными НОГ в эксплуатации на главных компонентах;
методика маршрутного нормирования расхода топлива автобуса Икарус-280, оснащенного НОГ, в эксплуатации.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов. Содержит 160 страниц текста, 17 таблиц, 18 рисунков, список литературы из 103 наименований и 5 приложений.
Во введении показаны актуальность и цель исследования, раскрываются научная новизна и практическая ценность работы, дается общая характеристика работы, сведения о результатах ее апробации, внедрении и основные положения, выносимые на защиту.
В первой главе дается характеристика особенностей эксплуатации городских маршрутных автобусов и состояние автобусного парка России и г Москвы, на долю которого приходится 64,4 и 28,5% обьема перевозок пассажиров соответственно (рис.1).
Процессы, происходящие в работе пассажирского транспорта г.Москвы в целом сходны с процессами, происходящими в
аналогичных транспортных системах других городов, как в России, так и за ее пределами.
Кроме положительных функций, связанных с перевозкой пассажиров, эксплуатация городских автобусов имеет и негативные последствия (потребление материальных, трудовых, топливно-энергетических и прочих ресурсов). Все это ведет к значительным эксплуатационным затратам. По оценкам специалистов МАДИ (ТУ) в настоящее время эксплуатационные затраты на 1 км пробега городских автобусов находятся в пределах 10-20 рублей..
Одним из направлений сокращения затрат на эксплуатацию городских автобусов является индивидуапьное нормирование расхода топлива. Поэтому в первой главе представлен также анализ методов оценки топливной экономичности автомобилей и автобусов в эксплуатации.
Предварительные исследования позволили сделать следующие выводы:
1. Автобусный транспорт в перспективе остается основным видом для осуществления пассажирских перевозок для большинства городов и поселков РФ и имеет большое социальное значение.
2. Работа автобусов на линии вносит существенный негативный вклад в экологическую обстановку города. Соотношение выбросов
вредных веществ на долю автобусов среди других видов автомобильного транспорта составляет по СО - 25 %, СН -14 %, Ш2- 10 % С - 14%, ЭОг -7 %.
3. Одним из путей снижения экологической опасности городских автобусов, является оборудование их систем выпуска ОГ средствами нейтрализации, которые позволят снизить вредные выбросы на 70-80 %.
4. Очистка отработавших газов нейтрализатором в реальной эксплуатации связана с увеличением расхода топлива в среднем до 10 %, что не учитывается действующими нормативными документами и методиками при нормирования расхода топлива.
5. Имеется большой научный задел в области нормирования расхода топлива для подвижного состава различных моделей, однако вопросы дифференцированного нормирования расхода топлива для городских автобусов, оснащенных нейтрализаторами отработавших газов не нашли свое го должно го отражения.
Исходя из выполненного анализа, целью работы является повышение эффективности топливоиспользования городских автобусов Икарус-280, оборудованных блочными НОГ, за счет дифференцированного нормирования расхода топлива в эксплуатации.
Для достижения поставленной цели в работе необходимо решить следующие задачи:
выявить основные факторы, оказывающие наибольшее влияние на расход топлива автобусов Икарус-280, оборудованных блочными нейтрализаторами модели НД 59-14А-00000;
используя статистические методы, исследовать топливную экономичность дизельных автобусов Икарус-280, оборудованных нейтрализаторами блочного типа, базируясь на фактических данных путевых листов;
на основе математического аппарата планирования эксперимента разработать математические модели, позволяющие определить маршрутную эксплуатационную норму расхода топлива для автобуса Икарус-280, оснащенного нейтрализаторами отработавших газов;
разработать методику маршрутного нормирования расхода топлива для автобусов Икарус-280 с нейтрализатором блочного типа НД 59-14 А-00000.
Во второй главе рассмотрены рабочая гипотеза исследования, проведен анализ целей статистического исследования топливной экономичности автобуса Икарус-280, оснащенного блочным НОГ, выявлены особенности построения математической модели маршрутного расхода топлива автобуса Икарус-280, оснащенного блочным НОГ в эксплуатации, обоснован выбор математического инструментария -метода главных компонент.
Анализ рассмотренных литературных источников показал, что топливную экономичность автомобилей и автобусов характеризуют ряд факторов технического, технологического и организационного плана.
Их влияние на функцию отклика - маршрутный расход топлива, как правило отражается многофакторной моделью следующего вида:
где Нм - маршрутная норма расхода топлива автобусов Икарус-280, оснащенных НОГ, л/100 км;
X, (¡=1,2, . п) - факторы, влияющие на величину маршрутной нормы расхода топлива автобусов Икарус-280, оснащенных НОГ.
Математическая модель (формула 1) для городских автобусов обычно строится с использованием корреляционно-регрессионного анализа, имеющего рад недостатков, одним из которых является то, что при построении многофакторной регрессии, взаимосвязанные (мультиколлинеарные) факторы выводятся из модели, т.е. модель строится на независимых переменных. В реальной же действительности на функцию отклика действует все многообразие факторов, в том числе и взаимосвязанных между собой.
Для более точного отражения реального расхода топлива в эксплуатации был применен специальный математический аппарат -
компонентный анализ, позволяющий включать в математическую модель даже мультиколлинеарные факторы.
Блок-схема построения и анализа математической модели маршрутного расхода топлива автобуса Икарус-280, оснащенного блочным НОГ, с использованием математического аппарата компонентного анализа представлена на рис. 2.
Отбор значимых факторов осуществлялся по критическому значению коэффициента парной корреляции (гкр):
Значимыми считались факторы, у которых фактическое значение (гф) коэффициента парной корреляции было больше критического значения. Определяемого из таблиц математической статистики.
В качестве значимых были приняты:
У - коэффициент использования пассажировместимости средневзвешенный уровень загрузки автобуса по перегону);
& п-средневззешенная длина перегона, км;
Р - среднеззвешенная плотность транспортного потока, авт./100 м;
\/э - средняя эксплуатационная скорость на маршруте, км/ч.
1 - температура окружающей среды,0 С.
Отбор главных компонент осуществлялся по величине собственного числа компоненты (Л):
Значимой считалась компонента, имеющая собственное число больше единицы.
Рис.2. Блок-схема построения и анализа математической модели маршрутного расхода топлива автобуса Икарус-280, оснащенного НОГ
Оценка адекватности математической модели исходным данным проводилась по критерию Фишера (Р):
Рт - табличное значение критерия Фишера; Рф значение критерия Фишера;
к - число переменных модели; Я2 - коэффициент детерминации; п - объем выборки.
Оценка адекватности математической модели исследуемому процессу осуществлялась по средней ошибке аппроксимации