В статье представлена: математическая модель развития сети АГНКС на основе определения площади доступности заправочных станций; расчетные параметры газозаправочной сети; способ определения предположительного места размещения АГНКС при неравномерном распределении потребителей по территории.
Ключевые слова: заправочная станция, доступность, обеспеченность, автотранспорт, компримированный природный газ, газомоторное топливо.
Введение
В настоящее время интенсивно внедряется в качестве моторного топлива для автотранспортных средств компримированный природный газ (КПГ). Однако, несмотря на увеличение объёмов потребления газомоторного топлива (ГМТ), наблюдается инфраструктурная недостаточность, связанная с малым числом автомобильных газонаполнительных компрессорных станций (АГНКС), позволяющая говорить об отсутствии инфраструктуры.
Если сравнивать ситуацию в России и странах, в которых КПГ получило наибольшее распространение, то относительно высокая обеспеченность АГНКС в России (около 300 автомобилей на одну станцию; для сравнения, в Пакистане — примерно 900 ТС, для Ирана этот показатель превышает 1800 ТС, в Италии — порядка 800 ТС) нивелируется значительной «разреженностью» сети и ее неоптимальным с точки зрения потенциального сбыта расположением [1].
В подобных условиях могут развиваться только нишевые потребители: автотранспорт коммунальных служб, городской транспорт и локальные грузоперевозки [2]. При этом увеличение инфраструктурного присутствия АГНКС в регионах затруднено из-за взаимовлияния ограничивающих факторов:
— высокая стоимость строительства стационарной АГНКС, которая в отличии от автозаправочной и автогазозаправочной станции (АЗС и АГЗС) включает в себя дополнительные газоподготовительный и компрессорный блок;
— возможность проведения технологичного подключения к магистральному газопроводу или газораспределительным сетям (ГРС) населенного пункта. Следует отметить, что подключенное компрессорное оборудование может вызвать изменение рабочих параметров ГРС;
— низкий уровень газификации транспорта, вследствие чего строительство новой АГНКС вызовет снижение загрузки на действующей.
Для развития сети АГНКС, в условиях действия вышеперечисленных факторов, требуется разработка соответствующей математической модели, за счёт которой станет возможным определение достаточности инфраструктурного присутствия в регионе.
Математическая модель развития сети АГНКС
Каждая заправочная сеть, ограниченная периметром региона, административного района и т. д. характеризуется производственной мощностью присутствия заправочной инфраструктуры, а именно количеством заправочных пунктов и количеством постов обслуживания (топливораздаточных колонок). При этом, как правило, нормы обеспеченности не всегда устанавливают требования по территориальному покрытию потребителей объектами инфраструктуры. Отсутствие данных требований приводит к возникновению дефицита или, наоборот, избыточной плотности объектов обслуживания. Данной ситуации способствует установившаяся форма развития газозаправочной инфраструктуры такая как развитие по растущему спросу. Эта форма является в значительной степени инертной и зависимой от сформированных внешних условий, таких как интересы бизнеса (риски вложений), недостаточный опыт эксплуатации газобаллонных автомобилей (сомнения в надежности газобаллонной техники) и разреженность сети АГНКС вдоль основных магистральных автотранспортных путей.
Поэтому, чтобы преодолеть установившуюся инертность в развитии и расширении сети АГНКС требуется разработать соответствующее математическое обоснование (модель), позволяющее определять потребность в развитии газозаправочной сети в условиях города, административного района, региона и т. д. В соответствии с выше сказанным формируемая модель должна описывать стремление заправочной сети покрыть рассматриваемую территорию, с соблюдением условия достаточности заправочной производительности для потребителей:
где
Для уточнения формата мероприятий по развитию сети АГНКС (строительство новой станции, увеличение заправочной производительности действующей АГНКС, определение места для строительства АГНКС), приведем расчетные параметры газозаправочной сети.
Расчетные параметры газозаправочной сети
Градостроительные нормы проектирования регламентируют минимальные расчетные показатели присутствия объектов обслуживания и их доступность, обеспечивающих благоприятные условия жизнедеятельности человека. Для автомобильных заправочных станций, доступность измеряется радиусом пешеходной доступности, т. е. в минутах движения пешехода, а обеспеченность — в количестве автомобилей, обслуживаемых одной заправочной колонкой.
Соответственно, для определения количественных показателей инфраструктурного присутствия газозаправочного комплекса на выбранной территории, требуется на основе градостроительных норм установить площадь доступности заправочной станции. При этом, следует отметить, что количество заправочных колонок, установленных в пределах одной заправочной станции, определяют только пропускную способность станции, но на размеры площади доступности не оказывают существенного влияния. Таким образом, количество автомобилей, приходящихся на одну заправочную колонку, как указано в нормах градостроительного проектирования, будет так же количественно соотноситься с одной заправочной станцией.
С учетом выше установленной объектной совокупности (колонка — заправочная станция) расчет площади доступности заправочной станции будет производиться по следующей формуле:
где
В нормах градостроительного проектирования значения обеспеченности объектами инфраструктуры указаны, как правило, только для населенных пунктов. Для того, чтобы определить обеспеченность объектами дорожной инфраструктуры, размещаемых за пределами населенных пунктов, предлагается применять коэффициент
где
Для городов коэффициент
Полученное значение
где
Формализовав расчетные параметры газозаправочной сети, становится возможным уточнение производительности всех станций, за счёт распределения потребителей по площадям доступности АГНКС. В связи с тем, что потребители компримированного газа не равномерно распределены в пределах исследуемой территории, то производится размещение заправочных станций с учётом наибольшего охвата пунктов расположения опорных потребителей [3, 4], как представлено на рисунке 1.
Рис.1. Графическое представление распределение локальных групп потребителей по проектируемым заправочным станциям
В зависимости от количества единиц транспорта, в составе групп потребителей, включенных в площадь доступности, определяется количество постов на отдельно взятой заправочной станции:
где
В случаях, когда величина площади доступности станции
Полученные расчетные данные по каждой проектируемой заправочной станции
Заключение
В условиях сложившейся тенденции роста применения газомоторного топлива на автомобильном транспорте, представленные в статье решения позволят определять достаточность инфраструктурного присутствия заправочной сети АГНКС в пределах исследуемой территории, а также развивать заправочную сеть без возникновения дефицита и избыточности производительности газозаправочного комплекса. В свою очередь применение представленного подхода позволит не снижать динамику перехода на экологичный и экономичный вид топлива, из-за отсутствия доступных заправочных станций.
Литература:
- Рынок КПГ: мировой опыт развития и уроки для России. — Текст: электронный // Журнал-презентация компании EY: [сайт]. — URL: https://assets.ey.com/content/dam/ey-sites/ey-com/ru_ru/topics/oil-and-gas/ey-cng-market-world-development-experience-and-lessons-for-russia.pdf.
- Вельниковский, А. А. Методика обоснования региональной инфраструктуры автомобильных газонаполнительных компрессорных станций (на примере Санкт-Петербурга): специальность 05.22.10 «Эксплуатация автомобильного транспорта»: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Вельниковский Анатолий Анатольевич; ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет». — Санкт-Петербург, 2019. — 216 c.
- Бондаренко, Е. В. Структурно-функциональное моделирование системы обеспечения газомоторным топливом / Е. В. Бондаренко, Р. Т. Шайлин, А. А. Филиппов. — Текст: непосредственный // Сборник материалов XIV Международной научно-практической конференции «Прогрессивные технологии в транспортных системах». — Оренбург: Оренбургский государственный университет, 2019. — С. 56–63.
- Толстых, М. А. Модель обеспечения городского пассажирского транспорта газовым моторным топливом / М. А. Толстых. — Текст: непосредственный // Управление качеством в транспортной и социальной сферах: Сборник научных трудов студентов. — Оренбург: Оренбургский государственный университет, 2019. — С. 64–67.
