В Улан-Баторе, столице Монголии, примерно 945 автобусов большого класса в день перевозят пассажиров по 89 маршрутам общественного транспорта. Эти автобусы проезжают в среднем 240 км в день и потребляют 81,6 литра дизельного топлива, соответствущего нормам Евро-2. Одним из способов снижения расхода топлива является использование смеси дизеля и газа. В результате исследовательских экспериментов мы установили, что использование автобусов смешанного топлива дает возможность не только сэкономить топливо, но и снизить количество сажи в выбросах до 83.4 %. Для работы двигателя автобуса на смесевом топливе необходимо установить дополнительное устройство для жидкого газа и отрегулировать программу для подачи смеси дизельного и газового топлива с весовым соотношением 70:30. Установлено, что при использовании в автобусах газодизельной смеси соответствующего состава можно сэкономить более 6.0 миллионов тугриков с каждого автобуса большого класса, использующегося в общественном транспорте.
Ключевые слова: скорость автобуса, расход топлива, газодизельное топливо, коэффициент заполнения салона автобуса.
По оценкам, большие автобусы общественного транспорта потребляют 33 литра топлива на 100 км в теплое время года и 39 литров в холодное время. Однако расход топлива варьируется в зависимости от многих факторов, таких как состояние дороги, дорожные условия и пробки, погодные условия, скорость движения, количество пассажиров и исправность техники. На этом основании расход топлива рассчитывается согласно установленным нормам, таким как эталонная норма расхода топлива на 100 км пробега в Монголии [1], норма увеличения эталонного количества, норма увеличения или уменьшения эталонного количества расхода топлива в столице и центрах аймаков, эталонная норма расхода топлива в холодное время года и срок действия, увеличение эталонной нормы расхода топлива в зависимости от специфики эксплуатации и дорожных условий и инструкция по расчету норм потребления [2].
По результатам экспериментальных исследований установлены зависимость расхода топлива автобуса от основных факторов, таких как средняя скорость движения и количество пассажиров, с последующим сравнением с теоретическими значениями, а также возможность снижения расхода топлива за счет применения дизельно-газовой смеси.
Известно, что на скорость движения автобусов влияют загруженность дорог, погодные и сезонные условия, пробки на дорогах, количество транспортных средств, участвующих в движении в будние и выходные дни, а также перекрестки и пешеходные переходы [4, 5].
- Выбор некоторых влияющих факторов на расход смешанного газодизельного топлива двигателя
С достаточной точностью можно определить фактический расход топлива по конкретному маршруту движения, учитывая несколько влияющих факторов. На расход топлива непосредственно влияют структура подвижного состава, техническая готовность, качество сжиженного нефтяного газа (СНГ), дорожные условия, условия движения, условия перевозки и водительские навыки.
Навыки водителя являются важным влияющим на расход топлива фактором. При экспериментах для определения нормы расхода топлива выбирают водителей с обычным уровнем водительских навыков. В наших экспериментах для определения экономии топлива мы выбрали водителя со средним уровнем навыков вождения.
Дорожные условия — совокупность нескольких понятий: состояния дорожного покрытия, геометрических параметров (траектории данного маршрута, количества поворотов на единицу длины маршрута), а также количества переходов, регулируемых и нерегулируемых перекрестков.
Условия движения или реальная обстановка на дороге, в которой находится транспортное средство, зависит от транспортного потока и состояния окружающей среды.
Скорость движения является одним из важнейших факторов при определении расхода топлива на определенном маршруте. Для оценки скорости автобуса на маршруте используются два параметра: техническая скорость V т и эксплуатационная скорость V а . Измерение технической скорости является трудоемкой задачей для непосредственного измерения в маршрутной сети автобусного парка. Эксплуатационная скорость зависит от плотности и интенсивности технического потока, а также от времени простоя техники, светофоров, перекрестков, пробок.
Доказано, что коэффициент заполнения салона оказывает существенное влияние на расход топлива транспортного средства. Коэффициент заполнения салона автобуса является величиной безразмерной и определяется отношением количества пассажиров, находящихся в салоне к номинальной вместимости салона.
- Эксперименты для определения расхода газодизель ного топлива
Маршруты общественного транспорта в Улан-Баторе, соединяющие пригородные районы непосредственно с центром города, разные: в виде вдоль и поперек проходящих линий, кольца или полукольца и смешанные. Для экспериментов мы выбрали маршрут М3 «Зуун салаа — Халдварт» общей длиной примерно 32 км, 70 % которой проходит через центральную улицу — Проспект мира (Рис 1).
Рис. 1. Маршрут измерения расхода топлива в направлении М:3
Измерение скорости автобуса данного маршрута проводилось с помощью мобильного GPS устройства, а расход смешанного топлива прибором марки FC-9521, производства Японской фирмы Johsai.
Рис. 2. Зависимость скорости от времени маршрута М3
Результаты наших экспериментальных исследований представлены на рисунке 2 и 3.
Рис. 3. Контроль расхода топлива
Перед началом экспериментов необходимо сверить время на всех приборах и устройствах, приборе для измерения расхода топлива, мобильном и GPS-устройствах в автобусе, а также в программном электронном блоке управления. Результаты экспериментов (скорость движения, время, пройденный путь, траектория движения автобуса и т. д.) можно получить в любом формате, с помощью программы для преобразования данных GPS Visualizer. Использование мобильного приложения GPS Speedometer дало нам возможность полностью контролировать движение автобуса, время пребывания и отправления на каждой остановке.
Для расчета фактического расхода топлива необходимо учесть некоторые физико-химические показатели дизели и СНГ (Таблица 1).
Таблица 1
Физико-химические показатели дизельного топлива и сжиженного газового топлива
|
№ |
Показатели |
Значение |
||
|
Пропан |
Бутан |
Дизел ь |
||
|
1 |
Химическая формула |
C 3 H 8 |
C 4 H 10 |
C 10 H 22 -C 15 H 32 |
|
2 |
Минимальная теплота сгорания, кДж/кг |
36221 |
55240 |
|
|
3 |
Плотность, кг/м 3 |
510 |
825 |
|
|
4 |
Октановое число |
95–112 |
- |
|
|
5 |
Цетановое число |
0...-5 |
45–50 |
|
|
6 |
Давление при хранении, кПа |
1020 |
||
|
7 |
Температура самовоспламенения, о С |
470 |
365 |
250 |
|
8 |
Соотношение воздуха и топлива |
15.6 |
15.4 |
14.5 |
- Определение расхода газодизельного топлива в зависимости некоторых факторов
В результате обработки экспериментальных данных нами установлена зависимость расхода газодизельного топлива от эксплуатационной скорости и коэффициента заполнения салона автобуса, а также получена математическая модель многомерной регрессии.
Согласно критерии Фишера выполнеятся условие:
Для выражения полученную модель фактическими значениями, подставляя в (1) значения
получили математическую модель многомерной регрессии в следующем виде:
Оптимальное или минимальное значение расхода топлива получили при равенстве частных производных нулю и составляет y min = 23.1.
Таким образом, по полученным оптимальным значениям построен трехмерный график (Рис 4), и математическая модель многомерной регрессии приобретает вид (3).
Рис. 4. Зависимость расхода газодизельного топлива от эксплуатационной скорости и коэффициента заполнения салона автобуса
Коэффициент детерминации составляет
Вывод:
В результате обработки экспериментальных данных установлена зависимость расхода газодизельного топлива от эксплуатационной скорости и коэффициента заполнения салона автобуса.
При использовании газодизельного топлива в соотношении 70:30, минимальный расход такого топлива составляет 23.1 л, что дает возможность сэкономить примерно 6.6 миллионов тугриков с каждого автобуса в Улан-Баторе.
Литература:
- https://legalinfo.mn/mn/detail/14976
- https://legalinfo.mn/mn/detail?lawId=210481&showType=1
- Авдай Ч, Энхтуяа Д. Методика экспериментально-исследовательских работ. Улан-батор — 2000.
- Абрамов С. Н. Опыт нормирования и корректирования расхода топлива при маршрутных перевозках пассажиров.–М.: 1983.
- Жажинидзе В. И. Совершенствование нормирования расхода топлива на городских автобусных маршрутах: Дисс. канд. техн. наук — М.: МАДИ, -1991. -186 с.
- Газобаллонные автомобили: Справочник /А. И. Морев, В. И. Ерохов, Б. А. Бекетов и др.-М.: Транспорт, 1992.
- Максимов В. А., Крылов Г. А., Хазиев А. А. Опыт применения персональных компьютеров при организации городских автобусных перевозок. Информ. центр по автомобильному транспорту. Сер. Автомоб. Перевозки; Выщ. 10. М.: 1999. 36с
- Максимов В. А. Научные основы повышения эффективности использования городских автобусав средствами инженерно-технической службы: Автореферат. дисс. докт. техн. Наук. М.: МАДИ, 2000. 38с.
- Морев А. И., Ерохов В. И. Эксплуатация и техническое обслуживание газобаллонных автомобилей: Учеб. пособие для проф. обучения рабочих на пр-ве. М.: Транспорт, 1988. 184с.: ил. 54
- Результаты первых эксплуатационных испытаний в г.Москве автобуса большого класса “ВОЛЖИНИН” с двигателям МАН D0826LOH07” /Конин И. В., Зенченко В. А.: Московский государств, автомоб.-дорожный институт (техн. университет). М., 1999. 37 с. Библиогр. 6 наимен. Рус. –Ден. В ВИНИТИ РАН 0,2.12.99, № 3575-В99.
