Оптимизация работы парка специализированных автомобилей для сбора и транспортирования твердых коммунальных отходов

С 2019 года в сфере обращения с твердыми коммунальными отходами в России произошли значительные изменения [1, 2]. Во всех регионах страны работают региональные операторы по обращению с твердыми коммунальными отходами (ТКО). Региональный оператор вправе осуществлять транспортирование отходов от мест накопления до полигона размещения самостоятельно, либо передать данную функцию специализированным лицензированным предприятиям. В Пермском крае на основании проведенной закупки региональный оператор МУП «Теплоэнерго» передал функцию вывоза ТКО от потребителей нескольким пермским автотранспортным предприятиям (АТП), эксплуатирующим мусоровозы. Стоит отметить, что до вступления в силу обязанностей регионального оператора, перевозчики ТКО самостоятельно определяли перечень контрагентов и площадок вывоза отходов на основании рыночных отношений и конкуренции.

В связи с вышеперечисленными изменениями деятельности специализированных АТП, остро встает вопрос актуализации структуры парка мусоровозов для выполнения новых задач: вывоз измененного количества и вида отходов, изменение маршрутной сети, количества обслуживаемых контейнерных площадок для накопления ТКО. Таким образом, проблема оптимизации структуры парка специальных автомобилей для сбора и транспортирования ТКО и его работы является актуальной.

Проблемами оптимизации парка автомобилей для решения поставленных задач занимались многие ученые. Данный вопрос достаточно широко проработан [3-10]. Задача оптимизации работы парка мусоровозов может быть решена с помощью методов линейного программирования, которые позволяют установить оптимальное закрепление потребителей груза за поставщиками, выбрать маршруты перевозок грузов, решить вопросы распределения парка подвижного состава в автотранспортном предприятии и иные прикладные задачи оптимизации грузопотоков. В качестве целевой функции (критерия оптимальности) могут приниматься пробег подвижного состава, время доставки груза, финансовые, материальные или трудовые затраты [11].

С целью определения эффективности работы подвижного состава специализированного АТП был проведен анализ маршрутов движения мусоровозов и достигаемые эксплуатационные показатели. Экспериментальные исследования проводились на базе предприятия ООО «ВМ-Сервис», занимающего 25% долю рынка транспортирования ТКО в Пермском крае. Парк автомобилей предприятия составляет 19 единиц и в основном состоит из мусоровозов малой и

средней грузоподъемности до 12 тн. с задней загрузкой. Подвижной состав состоит из транспортных средств моделей КАМАЗ, FUSO Canter, Mercedes-Benz, Hino [12].

Объектами исследования были выбраны мусоровозы на базе шасси FUSO Canter и Hino 500. В ходе эксперимента на маршрутах движения мусоровозов фиксировались следующие данные: дата, время, адрес контейнерной площадки, тип контейнера, количество контейнеров. Масса вывезенных отходов определялась при помощи стационарных весов, которыми оборудован полигон размещения ТКО «Со-фроны» в городе Перми. Данные, полученные в ходе эксперимента, фиксировались в бланке наблюдений (табл. 1).

Таблица 1 - Данные исследования маршрута мусоровоза

Время	Адрес контейнерной площадки	Тип контейнера	Кол-во контейнеров
5:51	ул. Карпинского, 3	Евроконтейнер 1.10	1
…..	…..	…..	…..
Масса вывезенных отходов за рейс, кг		5720

Часть необходимых данных для определения эффективности эксплуатации мусоровоза, а именно общий пробег за маршрут и расход топлива, были получены на основе базы данных спутниковой системы слежения за мобильными объектами «SAT-LITE 2 ГЛОНАСС», используемой на предприятии ООО «ВМ сервис». Суммарная погрешность системы измерений не превышала 0,4%.

Система начинает работу при выезде мусоровоза на линию. В режиме реального времени фиксируются следующие параметры: местоположение мусоровоза, время стоянки, в которое также входит время на загрузку отходов, и время движения (рис. 1).

Рисунок 2 – Фрагмент базы данных спутниковой системы «SAT-LITE 2 ГЛОНАСС»

Рисунок 1 – Фрагмент базы данных спутниковой системы «SAT-LITE 2 ГЛОНАСС»

Из вкладки «статистика» (рис. 2) фиксируются следующие данные: общее время нахождения автомобиля в движении, средняя скорость движения, максимальная скорость движения, общий пробег мусоровоза, а также расход топлива за маршрут.

В результате обработки баз данных спутниковой системы «SAT-LITE 2 ГЛОНАСС» получены исходные значения транспортной работы мусоровозов: количество израсходованного топлива за маршрут, масса перевезенных отходов и пробег. Данные показатели позволяют оценить эффективность использования подвижного состава и правильность закрепления конкретных мусоровозов за определёнными маршрутами.

Один из маршрутов движения мусоровоза Hino 500 с указанием мест остановок для сбора ТКО (контейнерные площадки) приведен на рисунке 3.

Из представленной схемы видно, что, из-за значительного удаления полигона ТКО от мест накопления, транспортная работа мусоровоза неравномерна. Присутствуют как значительные «холостые» пробеги, так и эксплуатация в городских условиях с частыми остановками для выполнения технологических операций. Данные, полученные в ходе анализа маршрутов движения мусоровоза, приведены в таблице 2.

Е.М. Генсон

Рисунок 3 – Маршрут движения мусоровоза Hino 500

Таблица 2 – Экспериментальные данные по автомобилю Hino 500

№ рейса	Пробег, км	Количество израсходованного топлива, л	Количество контейнерных площадок, шт	Масса вывезенных отходов, кг	Объём отходов, м3
1	210,0	81,26	33	6000	88,96
2			42	5720	92,71
3			28	3880	66,31
4	223,4	86,91	33	8000	92,35
5			46	6180	75,69
6			16	5600	46,55
7	233,7	95,24	29	6580	80,83
8			42	6520	82,27
9			22	5400	61,15
10	246,5	110,34	35	6780	85,49
11			46	6300	81,93
12			23	3900	54,54

В качестве оцениваемого показателя эффективности работы мусоровоза было предложено использовать расход топлива (л). Для определения зависимости оцениваемого параметра от внешних факторов (пробег, масса вывезенных отходов) была проведена обработка экспериментальных данных (табл. 3) и получена регрессионная модель.

Таблица 3 – Сводная таблица экспериментальных данных

x 1 - пробег, км	x2 - масса ТКО, кг	у - расход топлива, л
210,0	15600	81,26
223,4	19780	86,91
233,7	18500	95,24
246,5	16980	110,34

Математическая модель изменения количества израсходованного топлива в зависимости от массы перевезенных отходов и пробега примет вид:

уО1 x2) = do + С11%1 + CI2X2 + C112%1%2 =

= -1149,58 + 6,07x 1 + +0,04633x 2 - 0,000234x 1 x 2 . Графическое отображение полученной зависимости представлено на рис. 5.

Пробег, км ой s

Рисунок 5 – Зависимость расхода топлива мусоровоза от массы перевозимых отходов и пробега

Полученная математическая модель может использоваться в качестве расчетной для экспресс-оценки эффективности закрепления определенных маршрутов за мусоровозом на автотранспортном предприятии. При превышении средних значений расхода топлива, рекомендовано закрепить маршрут за другим мусоровозом либо изменить порядок вывоза отходов.

В ходе проведения исследований получены следующие результаты и выводы:

• 1.    Установлено, что на сегодняшний день большую часть контейнеров для сбора ТКО представляют «Евроконтейнеры», объемом до 1,1 м³ . Для обслуживания данных контейнеров используются в основном мусоровозы с задней загрузкой, малой грузоподъемности.

• 2.    Проведены экспериментальные исследования, в ходе которых определены основные эксплуатационные параметры. Проведена обработка результатов эксперимента. В качестве оцениваемого показателя эффективности работы мусоровоза было предложено использовать расход топлива.

• 3.    Получена зависимость оцениваемого показателя от влияющих факторов: масса перевозимых отходов и пробег. Полученная математическая модель может использоваться в качестве расчетной для экспресс-оценки эффективности закрепления определенных маршрутов за мусоровозом на автотранспортном предприятии