Экология и научно-технический прогресс. Урбанистика

Исследования АБ на прием заряда при отрицательных температурах показывают, что при прочих равных условиях для заряда АБ на одинаковую величину при температуре ниже –15 ºС потребуется в 10 раз больше времени, чем при температуре 0 ºС. А эксплуатация АБ в автомобиле при условиях низких температур и коротких поездок (5–20 км) приводит к отрицательному зарядному балансу. Батарея испытывает недозаряд, влекущий за собой дальнейший незапуск двигателя автомобиля исокращениесрокаслужбыбатареи[2, 3].

На рис. 1 представлена типичная осциллограмма, полученная в ходе измерений при запуске двигателя. В результате литературного обзора и измерений стартерного тока легкового автомобиля в момент пуска двигателя были получены различные значения стартерных токов от 200 А при 0 °С до 440 А при –30 °С [2, 3, 4, 5].

Рис. 1. Графики напряжения и тока при запуске двигателя:

I(t) – сила пускового тока; U(t) – напряжение аккумулятора при запуске

На основании полученных данных была рассчитана энергия пуска двигателя легкового автомобиля при различных температурах. Расчет энергии пуска производился по формуле

где Up – напряжение разряда; Ip – сила тока разряда.

251

Значения энергии пуска в диапазоне температур от +5 до –30 °С составили от 2 до 12 кДж (изменяется в 6 раз). На графике (рис. 2) показано, что при понижении температуры энергия пуска возрастает по закону, близкому к экспоненциальному.

Рис. 2. График зависимости энергии запуска от температуры

В настоящее время для снижения энергии пуска при отрицательных температурах многие исследователи предлагают использовать молекулярные накопители энергии [7], что позволит снизить пиковые нагрузки на аккумуляторную батарею и уменьшить ее разряд.

Молекулярный накопитель или ионистор функционально представляет собой гибрид конденсатора и химического источника тока. Он относится к классу электрохимических устройств и является конденсатором с органическим или неорганическим электролитом, «обкладками» в котором служит двойной электрический слой на границе раздела электрода и электролита. К преимуществам данных источников энергии можно отнести такие факторы, как возможность мгновенной отдачи энергии, быстрая зарядка, малый вес, большой ресурс по циклам разря- да-заряда без заметного ухудшения параметров, возможность эксплуатации в широком интервале температур (от –60 до +125 °С) [8].

Были проведены испытания по разряду накопителей совместно с аккумуляторной батареей в лабораторных условиях на нагрузочном стенде, который позволил сымитировать условия пуска двигателя.

252

В ходе измерений были использованы ионисторы с максимальным напряжением 2,5 В, емкостью 700 Ф каждый, соединенные последовательно в блок из 6 штук. Были получены результаты, проиллюстрированные на рис. 3. В течение 5 с разряда нагрузочным резистором величины пиковых сил тока доходили до значений Imax = 280 А, из которых на блок ионисторов приходилось Iи max = 190 А. Суммарная энергия, отданная блоком ионисторов и аккумулятором, составила порядка 7,6 КДж, из которых на долю блока ионисторов пришлось 6,6 КДж. Таким образом, удалось снизить энергонагруженность аккумулятора в условиях, эквивалентных пуску ДВС, на 85 %.

Рис. 3. Графики напряжения и сил токов при испытаниях: I(t) – сила разрядного тока; Iи(t) – сила разрядного тока ионисторов; U(t) – напряжение; Imax – максимальная сила тока разряда; Iиmax – максимальная сила тока разряда ионисторов

Применение при запуске ДВС ионисторов с аккумуляторной батареей позволит уменьшить пиковые нагрузки на батарею, снизится ее разряд при запуске, что благоприятно скажется на сохранении положительного зарядного баланса батареи, уменьшится количество отказов при эксплуатации автомобиля в условиях отрицательных температур, увеличится срок службы аккумуляторной батареи. Этот факт повлияет на снижение потребностивпроизводствеиутилизацииаккумуляторныхбатарей.

253

Аккумуляторная батарея, исчерпавшая свой ресурс, автоматически превращается в опасный и вредный для окружающей среды отход II класса опасности (высоко опасен). В состав этого отхода входят такие компоненты, как свинец, сульфат свинца, сульфид свинца, диоксид свинца, серная кислота и др. Практически все вышеперечисленные вещества наносят огромный вред окружающей среде. Во многих странах СНГ большая часть свинецсодержащих отходов в связи с недостатком заготовительных пунктов и перерабатывающих предприятий оказывается на свалках ТБО, а также в местах неорганизованного складирования, что приводит к попаданию свинца в почву, подземные воды, включению в трофические цепи [9].

Список литературы

1.Акимов С.В., Чижков Ю.П. Электрооборудование автомобилей. учебник для ВУЗов / ЗАО «КЖИ За рулем». – М., 2004 – 384 с.

2.Евдокимов Е.В. Система электрического пуска двигателя вездехода с молекулярным накопителем энергии: дис. … канд. техн. наук. – Благовещенск, 2009. – 148 с.

3.Макарихин А. В. Разработка методики расчета и совершенствование систем пуска автомобилей семейства ЗиЛ: дис. … канд. техн.

наук. – М., 2006. – 177 с.

4.Поляков Н.А. Система электростартерного пуска транспортных средств с применением комбинированного источника электрической энергии: дис. … канд. техн. наук. – М., 2005. – 170 с.

5.Кошкин В.В. Надежность и эффективность электростартерного пуска двигателей внутреннего сгорания при использовании суперконденсатора: автореф. дис. … канд. техн. наук. – М., 2004.

6.Ютт В.Е. Электрооборудование автомобилей: учебник для студентов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Транспорт, 2000. – 320 с.

7.Клепцов Е.И., Пономарев В.М. Оценка возможности применения накопителей энергии в системах электроснабжения и электрического пуска транспортных средств // Инновации и исследования в транспортном комплексе: материалы II Междунар. науч.-практ. конф. – Кур-

ган, 2014. – С. 30–33.

8.Конденсаторы с двойным электрическим слоем (ионисторы): разработка и производство / В. Кузнецов, О. Панькина, Н. Мачковская, Е. Шувалов, И. Востриков // Компоненты и технологии. – 2005. – № 6. – C. 12–16.

254

8. Емельянов С.Г, Шлыков В.А, Kоновалов М.Б. К вопросу о совершенствовании технологии свинцово-кислотных аккумуляторов // Известия Юго-Западного государственного университета (ЮЗГУ). –

Курск, 2011. – № 1 (34).

Сведения об авторах

Головин Данила Вячеславович – студент бакалавриата, ка-

федра «Автомобили и технологические машины», Пермский национальный исследовательский политехнический университет, е-mail: danilagolovin@gmail.com.

Горбунов Алексей Анатольевич – старший преподаватель ка-

федры «Автомобили и технологические машины», Пермский национальный исследовательский политехнический университет, е-mail: autodiplom@mail.ru.

255

УДК 656.13

И.А. Горяева, З.В. Альметова

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИНТЕГРАЦИИ ТРАНЗИТНЫХ СООБЩЕНИЙ

В ТРАНЗИТНЫХ ТЕРМИНАЛАХ

Разработан показатель целесообразности интеграции транзитных сообщений в транзитных терминалах, учитывающий уровень неравномерности объемов транзитных грузопотоков по направлениям и их разнонаправленности между регионами назначения. Приводятся методические рекомендации по интеграции транзитных сообщений в транзитных терминалах, что позволит обеспечить повышение эффективности транзитных перевозок за счёт сокращения избыточных транзитных провозных возможностей.

Ключевыеслова: транспортнаясистема, транзит, транзитныйтерминал.

I.A. Goryaeva, Z.V. Almetova

METHODIC RECOMMENDATIONS

OF THE INTEGRATION OF TRANSIT COMMUNICATIONS

TRANSIT TERMINAL

Developed indicators should integrate transit messages in transit terminals, taking into account the level of non-uniformity of the volume of transit cargo flows on the boards and multidirectional between the regions of destination. Provides guidelines for integrating transit messages in transit terminals, which will allow more efficient transit transport by reducing excess transit transport opportunities.

Keywords: the transport system, transit, transit terminal.

Результаты исследований [3, 5] показывают, что для Челябинской области характерен высокий уровень неравномерности по направлениям объемов грузовых потоков. Это, в свою очередь, является основной причиной высокой доли порожних транспортных средств, следующих по направлениям с наименьшим объемом перевозок, в межрегиональном и международном сообщениях.

Уровень избыточных (неиспользуемых) провозных возможностей транспортной системы может быть оценен коэффициентом не-

256

равномерности грузопотока по направлениям ij между i-м (i I) регионом отправления и j-м (j I) регионом назначения [1].

Об эффективности использования провозных возможностей транспортной системы можно судить по наличию и величине избыточных провозных возможностей WRij, которые обусловлены в основном объективными факторами (несбалансированностью грузопотоков по направлениям) и характеризуют ориентировочную долю порожнего транспорта в общем составе транзитного потока, следующего в соответствующем направлении.

Избыточные провозные возможности формируются, как правило, на малозагруженных направлениях грузопотока Qmin ij, их величина определяется уровнем превышения предоставленных (потенциальных) провозных возможностей WРmax ij над фактически используемой величиной провозных возможностей по данному направлению WFmin ij.

Данные проведённых расчётов [4] показывают высокий уровень избыточных провозных возможностей транспортной системы, что свидетельствует о низкой эффективности использования потенциальных провозных возможностей и, как следствие, о низкой эффективности транзитных перевозок. При таком соотношении WРmax ij и WRij работа транзитного транспорта без учёта времени на погрузочно-разгрузочные операции будетнаполовинуиспользованатолькодлявыполненияпорожнихпробегов.

Снижение «разрыва» между данными показателями возможно за счет «приближения» уровня потенциальных провозных возможностей WР к уровню фактических провозных возможностей WF.

Оптимизация межтерминальных транзитных сообщений должна обеспечить не только снижение избыточных WR провозных возможностей транспортной системы, но и снижение уровня её потенциальных провозных возможностей WР за счет интеграции разнонаправленных сообщений в транзитном терминале.

Создание транзитного терминала и направление через него транзитных грузопотоков должно «разрезать» каждое из транзитных сообщений по схеме «терминал-отправитель – терминал-получатель» на два укороченных сообщения по схеме: «терминал-отправитель – транзитный терминал» и«транзитныйтерминал– терминал-получатель».

Если в структуре сообщений между терминалами Р имеются разнонаправленные по максимальному значению грузопотоки, то интеграция этих сообщений в транзитном терминале, расположенном на территории транзитного региона, позволит обеспечить повышение

257

Второе значение в формуле (2) будет меньше, так как для разнонаправленных по максимальной мощности грузопотоков коэффициенты неравномерности ij будут иметь различные знаки и сумма их фактическихзначенийбудетменьше, чемсуммамодулейихзначений[2].

Величина показателя i может принимать значения 0–n. Чем выше значение i, тем выше может быть эффект от интеграции в транзитном терминале грузопотоков i-го терминала в виде снижения избыточных провозных возможностей и порожних пробегов транзитного транспорта.

Полученные результаты исследования свидетельствуют о целесообразности интеграции грузопотоков по всем транзитным терминалам. Максимальный эффект в виде снижения провозных возможностей может быть получен для терминалов, имеющих более высокое значение i у терминалов Р1 и Р3. На рисунке для рассматриваемого примера показаны значения показателя целесообразности интеграции транзитных сообщений в транзитных терминалах i, а также интегрированные грузопотоки при организации работы транзитного транспорта через транзитный терминал. Исходящие из терминалов грузопотоки изображены светлыми фигурами, входящие в терминалы грузопотоки отмечены серым фоном.

При использовании транзитного терминала Т для интеграции грузопотоков транспортной системе потребуются совокупные провозные возможности в объеме WТ, которые представляют собой сумму провозных возможностей WТi, используемых для обслуживания грузопотоков между транзитным терминалом Т и каждым i-м терминалом Рi в отдельности.

Потенциальные провозные возможности WТРmax i транспортной системы на участке между i-м терминалом и транзитным терминалом Т определяются величиной провозных возможностей по наиболее грузонапряженному направлению на участке между Рi и Т.

В противоположном, менее грузонапряженном направлении будет фактическое использование провозных возможностей WТФmin i.

Потенциальные провозные возможности WiТР транспортной системы при работе по обоим направлениям между Рi и Т составят

259

Рис. Показатели i и объемы интегрированных грузопотоков (т/год)

Фактически используемые провозные возможности транспортной системы WiТФ при работе через транзитный терминал

Величина избыточных провозных возможностей транспортной системыWiТR приобслуживаниитерминалаPi черезтранзитныйтерминал

Избыточные провозные возможности транспортной системы WiТR могут быть рассчитаны как произведение объемов грузопотоков и коэффициентов неравномерности по всем направлениям:

Потенциальные провозные возможности WТР транспортной системы в целом, обслуживающей все маршруты между терминалами Р и транзитным терминалом, рассчитываются по формуле

260