FORMATION OF GAS STATION INFRASTRUCTURE ADATED TO PARAMETRES OF PASSENGERS’ ROUTES TRANSPORT

Бондаренко Е.В.¹, Шайлин Р.Т.², Филиппов А.А.³, Сологуб В.А.⁴

¹ORCID: 0000-0003-2065-9227, Доктор технических наук, профессор, ²ORCID: 0000-0002-5727-4278, Ведущий инженер, ³ORCID: 0000-0002-8957-9762, Кандидат технических наук, ⁴ORCID: 0000-0001-9352-170X, Кандидат технических наук, доцент, Оренбургский государственный университет

ФОРМИРОВАНИЕ ГАЗОЗАПРАВОЧНОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ, АДАПТИРОВАННОЙ К ПАРАМЕТРАМ РАБОТЫ ПАССАЖИРСКОГО МАРШРУТНОГО ТРАНСПОРТА

Аннотация

Работа содержит методические указания, позволяющие разработать оптимальную сеть заправочных станций природным газом, обслуживающих городской маршрутный транспорт. Представлены: показатель адаптированности заправочного пункта, выраженный в виде целевой функции, позволяющий оценить заправочную сеть с позиции доступности для клиентов, на основе которого проводится сравнение вариантов созданных объектов заправочной структуры; методика проведения анализа совместимости заправочного пункта с парком автобусов закрепленных на определенном маршруте. Приведен пример анализа совместимости автобусных маршрутов и существующей АГНКС.

Ключевые слова: компримированный природный газ, заправочная станция, стационарный заправочный модуль, передвижной автогазозаправщик, автомобильная газонаполнительная компрессорная станция, газобаллонное оборудование, автобус, газификация, метан.

Bondarenko E.V.¹, Shaylin R.T.², Filippov A.A.³, Sologub V.A.⁴

¹ORCID: 0000-0003-2065-9227, PhD in Engineering, Professor, ²ORCID: 0000-0002-5727-4278, Leading engineer, ³ORCID: 0000-0002-8957-9762, PhD in Engineering, ⁴ORCID: 0000-0001-9352-170X, PhD in Engineering, Associate professor, Orenburg State University

FORMATION OF GAS STATION INFRASTRUCTURE ADATED TO PARAMETRES OF PASSENGERS’ ROUTES TRANSPORT

Abstract

The work contains guidelines enabling the development of an optimal network of natural gas filling stations which serve urban buses. The following information is presented in the article: Adaptability rate of a filling point, expressed as an objective function, which allows evaluating a gas network with regard to its accessibility for customers on the basis of which the comparison of variations of created objects related to the filling structure is conducted; methodology for the analysis of the charging points compatibility with the bus park fixed on a particular route. An example of the compatibility analysis of bus routes and the existing automatic gas filler stations is performed.

Keywords: compressed natural gas, gas station, stationary filling module, mobile refueller, automobile gas-filling compressor station, gas cylinder equipment, bus, gasification, methane.

В городе Оренбурге расширение использование компримированного природного газа в качестве моторного топлива началось в 2012 г. с пассажирского маршрутного транспорта. На сегодняшний день в автобусном парке города имеется около 200 машин работающих на КПГ. Среди этого количества 20 автобусов работают исключительно на газе, то есть, оснащены заводской однотопливной системой питания. Этот факт говорит о том, что перевозчики заинтересованы в дальнейшем использовании данного топлива в качестве основного, и переходят от переоборудования находящейся в эксплуатации техники к обновлению парка газовыми автобусами. Однако процесс газификации автомобильного транспорта г. Оренбурга сдерживается рядом факторов, среди которых основным является отсутствие заправочной инфраструктуры, что для пассажирского маршрутного транспорта выражается отрицательным влиянием заправочного процесса на параметры работы. Для решения проблемы, учитывая наличие всего одной автомобильной газонаполнительной компрессорной станции (АГНКС), необходимо формировать заправочную структуру по принципу «материнская – дочерняя заправка», адаптированной к параметрам работы пассажирского маршрутного транспорта, как к основному источнику развития рынка КПГ в г. Оренбурге [1, С. 20], [2, С. 42]. Предложенные нами разработки позволят открыть новые перспективы использования природного газа в качестве моторного топлива для городского пассажирского транспорта.

Отрицательное влияние заправочного процесса на параметры работы пассажирского маршрутного транспорта проявляется в нарушении очередности выездов на рейс, по причине несогласованности режимов работы средств заправки и автобусов, а также удалённости заправочного пункта. Таким образом, необходимо говорить об адаптированности заправочного пункта, который оценивается с помощью разработанного нами коэффициента удовлетворенности доступностью объектов обслуживания К_уд [3, С. 19].

  (1)

где P_крит. – критическая результативность деятельности, усл. ед.;

δP – удельная единица результативности деятельности, усл.ед/ч;

t_раб – время работы водителя или автобуса, с момента выезда из автопарка и заканчивая возвращением в автопарк, мин (ч);

t_обсл – время обслуживания на заправке, мин (ч);

t_крит – критически возможное время прохождения обслуживания на заправке, мин (ч).

Предложенный нами коэффициент К_уд отражает долю влияния объекта обслуживания на результат деятельности потребителя, обращающегося на объект обслуживания во время выполнения работы или при подготовке к работе.

Этот коэффициент показывает необходимость осуществления мероприятий направленных на повышение эффекта от эксплуатации автобуса на природном газе. Если коэффициент равен 1 – 0,95 – то никаких мероприятий не следует проводить, если ниже 0,95 – то требуется создание внутримаршрутного расписания заезда на заправку или приближение заправочного пункта.

Для определения требуемых мероприятий при K_уд < 0,95 необходимо провести анализ маршрута по нескольким условиям, представленным на рисунке 1. По результатам этого анализа маршруты городских пассажирских перевозок разделены на несколько категорий. Первая категория – не требует никаких мероприятий, вторая категория – требует разработать внутримаршрутное расписание заезда на заправку, третья категория – требует приблизить заправочный пункт.

Рис. 1 – Анализ маршрутов на признак совместимости заправочного пункта с i-ым маршрутом: t_ожi – время между выездами на i-ый маршрут, мин (ч);  t_Li – время затрачиваемое на пробег до заправки от конечной i-ого маршрута, мин (ч);  t_обс – время нахождения на заправочном посту, мин (ч); t_интi – интервал движения автобусов i-ого маршрута, мин (ч)

 

Для маршрутов города Оренбурга был проведен подобный анализ, результаты которого представлены на рисунке 2.

Рис. 2 – Схема размещения конечных пунктов с указанием маршрутов разных категорий

 

Как видно на рисунке 2, большинство маршрутов, чьи площадки межрейсового ожидания располагаются вблизи АГНКС, относятся ко второй категории, чем дальше данные площадки располагаются от АГНКС, тем больше становится маршрутов третьей категории.

Формирование внутримаршрутного расписания для маршрутов второй категории проводится по алгоритму методики «Выбор средств заправки метаном с учетом показателей работы на маршруте», представленной в работе [4, С. 27]. Пример внутримаршрутного расписания (при параллельной и пересекающейся форме обслуживания) представлен на рисунке 3.

Рис. 3 – Пример организация обслуживания на заправочных постах для маршрутов 2-ой категории

 

Параллельная форма обслуживания подразумевает закрепление заправочного поста за определенным маршрутом и применяется, если имеется одно из двух условий:

- объём потребности в топливе автобусами одного маршрута составляет 75% от объема стационарного заправочного модуля;

- общее время заправки транспортных средств одного маршрута и времени пополнения заправочного модуля составляют более 6 часов (при предполагаемом времени работы заправочной станции – 8 часов).

Если ни одно из условий не выполняется, то маршруты используют любые свободные посты, т.е. применяется пересекающаяся форма обслуживания. Таким образом, разработав внутримаршрутные расписания можно получить К_уд = 0,95 – 1, но этот способ не всегда помогает, так как есть маршруты (третьей категории) у которых время на заправку превышает время отдыха.

Поэтому, есть необходимость приблизить заправку к конечной остановке маршрута. Выбор месторасположения заправки ограничивается требованиями, описанными в нормативных документах по безопасной эксплуатации АГНКС, а также перевозки и хранения природного газа. Для автобусных маршрутов города Оренбурга, соблюдая условия 2 формулы на рисунке 1 и требований нормативных документов, проводилось определение таких мест (рисунок 4). Пополнение газом стационарных заправочных модулей будет осуществляться при помощи передвижных автогазозаправщиков, который будет с определенной периодичностью совершать рейсы на заправочный пункт.

Рис. 4 – Размещение заправочных пунктов для маршрутов 3-ей категории г. Оренбурга

 

Выбранные места размещения заправочных пунктов позволит значительно уменьшить «плечо заправки» (примерно в 4 раза). При этом производственные мощности на созданных заправочных пунктах определяются на основе методики «Выбор средств заправки метаном с учетом показателей работы на маршруте» [4, С. 27].

Наши разработки позволяют сформировать структуру заправочного комплекса, адаптированного к параметрам работы пассажирского маршрутного транспорта, работающего на природном газе. Для оценки этой адаптированности предложен коэффициент удовлетворенности доступностью объектов обслуживания, который позволяет организационные мероприятия разбить по категориям, определяющим необходимость разработки либо внутримаршрутного графика обслуживания, либо приближения заправочного пункта. Представлены результаты исследования в условиях г. Оренбурга, для которого разработана оптимальная структура заправочной сети. Это, в свою очередь, даст дальнейший стимул для принятия региональной программы развития транспорта и сельскохозяйственной техники работающих на КПГ.

Список литературы / References

1. Бондаренко Е.В. К вопросу о необходимости развития сети метановых заправок в г. Оренбурге / Е.В. Бондаренко, А.А. Филиппов, М.Р. Фазуллин и др. // Мир транспорта и технологических машин. – 2012. - №4. – С. 15-23.
2. Бондаренко Е.В. К вопросу о разработке и реализации программы «Расширение парка техники, работающей на природном газе и региональной заправочной сети до 2015 года и на перспективу до 2020 года» / Е.В. Бондаренко, А.А. Филиппов, Р.Т. Шайлин // Актуальные вопросы инновационного развития транспортного комплекса: материалы 3-ей международной научно-практической конференции. – Орел: ФГБОУ ВПО «Госуниверситет – УНПК», 2013. – С. 41-45.
3. Бондаренко Е.В. Коэффициент потребительской оценки результативности деятельности обслуживающих предприятий, как основа для разработки инновационных проектов / Е.В. Бондаренко, А.А. Филиппов, Р.Т. Шайлин // Мир транспорта и технологических машин. – 2014. - № 1. – С. 15-21.
4. Бондаренко Е.В. Формирование сети заправочных станций компримированным природным газом / Е.В. Бондаренко, А.М. Федотов, Р.Т. Шайлин // Вестник Оренбургского государственного университета. – 2014. - №10. – С.23-29.
5. Филиппов А.А. Повышение эффективности эксплуатации автотранспортных средств путём подбора альтернативных видов топлива: дис. ...канд. техн. наук : 05.22.10 : защищена 21.01.2005 : утв. 13.05.2005 / Филиппов Андрей Александрович. – Оренбург, 2005. – 135 с.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Bondarenko E.V. K voprosu o neobhodimosti razvitija seti metanovyh zapravok v g. Orenburge [To a question of need of development of network of metane gas stations in Orenburg] / E.V. Bondarenko, A.A. Filippov, M.R. Fazullin i dr. // Mir transporta i tehnologicheskih mashin [World of transport and technological machines]. – 2012. - №4. – S. 15-23. [in Russian]
2. Bondarenko E.V. K voprosu o razrabotke i realizacii programmy «Rasshirenie parka tehniki, rabotajushhej na prirodnom gaze i regional'noj zapravochnoj seti do 2015 goda i na perspektivu do 2020 goda» [To a question of development and implementation of the "Expansion of the Park of the Equipment Using Natural Gas and Regional Filling Network till 2015 and on Prospect till 2020" program] / E.V. Bondarenko, A.A. Filippov, R.T. Shajlin // Aktual'nye voprosy innovacionnogo razvitija transportnogo kompleksa: materialy 3-ej mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii [Topical issues of innovative development of a transport complex: materials of the 3rd international scientific and practical conference]. – Orel: FGBOU VPO «Gosuniversitet – UNPK», 2013. – S. 41-45. [in Russian]
3. Bondarenko E.V. Kojefficient potrebitel'skoj ocenki rezul'tativnosti dejatel'nosti obsluzhivajushhih predprijatij, kak osnova dlja razrabotki innovacionnyh proektov [Coefficient of consumer assessment of effectiveness of activity of the serving enterprises as basis for development of innovative projects] / E.V. Bondarenko, A.A. Filippov, R.T. Shajlin // Mir transporta i tehnologicheskih mashin [World of transport and technological machines]. – 2014. - № 1. – S. 15-21. [in Russian]
4. Bondarenko E.V. Formirovanie seti zapravochnyh stancij komprimirovannym prirodnym gazom [Formation of network of fuel stations compressed natural gas] / E.V. Bondarenko, A.M. Fedotov, R.T. Shajlin // Vestnik Orenburgskogo gosudarstvennogo universiteta [Bulletin of the Orenburg state university]. – 2014. - №10. – S.23-29. [in Russian]
5. Filippov A.A. Povyshenie jeffektivnosti jekspluatacii avtotransportnyh sredstv putjom podbora al'ternativnyh vidov topliva [Increase in efficiency of operation of vehicles by selection of alternative types of fuel] : dis. ...of PhD in Engineering : 05.22.10 : defense of the thesis 21.01.2005 : approved. 13.05.2005 / Filippov Andrej Aleksandrovich. – Orenburg, 2005. – 135 s. [in Russian]