3 Вимірники транспортних процесів

3.1 Основні одиниці вимірювання

Система одиниць у фізиці базується на декількох основних одиницях вимірювання, а саме: маса, шлях, час. Транспортні процеси відбуваються згідно з фізичними законами, але при їх описуванні слід брати до уваги додаткову інформацію, що знаходиться за межами фізики: пасажири і вантажі, що підлягають перевезенню, не абстрактні і не взаємозамінні. Тому закони і величини, які застосовуються у фізичній теорії, недостатні для описування транспортної теорії. Для неї потрібні особливі вимірники, які б відображали процеси і явища, що відбуваються.

Система транспортних вимірників ґрунтується на базі трьох основних одиниць: транспортна маса (М), транспортний шлях (L), транспортний час (Т).

Транспортна маса являє собою кількість одиниць, які транспортуються або підлягають транспортуванню. У залежності від виду одиниць, що транспортуються транспортна маса може визначатися в різних одиницях вимірювання:

- у тонах для вантажів (вугілля, зерно);

- у штуках для вантажів (місця, контейнери);

- кількість пасажирів;

- кількість вагонів;

- кількість поїздів.

Таким чином, транспортна маса не є абсолютно фізичною величиною, і має різні вимірники. Тому неможливо додавати кількість пасажирів, контейнерів, вагонів або поїздів для визначення загальних обсягів перевезень.

Транспорту масу можна розглядати як скаляр або вектор.

Скалярна транспортна маса складається з одиниць, для яких нічого невідомо про напрям перевезення. Поки невідомий напрям, невідомий і час (момент) перевезень. Наприклад, вугілля на складі, про яке ще невідомо напрям перевезень.

Векторна транспортна маса просторово-часову інформацію про пункт відправлення і пункт призначення, про момент і термін перевезення. Векторна ТМ не має інформації про шлях, що пройдений та тривалість перевезення, тому є величиною статичною.

Транспортний шлях розглядається як відстань між пунктами відправлення та призначення транспортної маси. При цьому розрізняють (рис. 3.1): повітряний шлях (Lп), тарифний (найкоротший) шлях (Lт), експлуатаційний (дійсний) шлях (Lе). Одиниці вимірювання транспортного шляху мають лінійні розмірності (км, м).

Транспортний час – проміжок часу, необхідний для реалізації процесу перевезень. При цьому розрізняють: тривалість ходу – проміжок часу, коли транспортна маса знаходиться у стані руху, тривалість перевезень – враховує тривалість ходу, а також тривалість усіх стоянок для виконання технологічних операцій і очікувань. Для вантажних перевезень термін їх здійснення має назву „Термін доставки”.

Одиниці вимірювання транспортного часу – загальноприйняті : секунда, година, доба, місяць, рік. Особливість полягає у відліку початку робочої доби – 17.00 за Київським часом.

3.2 Показники (вимірники) транспортної роботи

З трьох основних одиниць вимірювання М, L, Т утворюються похідні вимірники, які використовуються для характеристики окремого боку транспортного процесу. У кваліметрії похідні показники визначаються функцією:

R = M ^x · L ^{y ·} T ^z

Наприклад, для х = 0, у = 1, z = -1, маємо R = M ⁰· L ^{1 ·} T ^-1 = L / T = V (швидкість).

Для характеристики транспортних процесів використовують показники, які класифікуються наступним чином: технічні і економічні, кількісні і якісні, абсолютні і відносні. Розглянемо деякі найбільш поширені показники.

Потужність потоку, або транспортна маса, що підлягає перевезенню між окремими пунктами в одиницю часу:

Р = М / Т. (х = 1, у = 0, z = -1)

На базі цього вимірника ґрунтуються такі показники:

- перевезено (відправлено) вантажів (∑Р т/добу, тис.т/місяць, ∑N вагонів/добу, вагонів/ місяць);

- перевезено (відправлено) пасажирів (∑А тис. пас./добу, пас/рік).

- робота залізниці (дирекції) – кількість завантажених вагонів власного завантаження Nзв та прийнятих Nзп від сусідів U = Nзв + Nзп (вагонів/добу).

Це технічні, кількісні, абсолютні показники.

Швидкість руху, тобто відстань, яку проходить транспортна маса в одиницю часу:

V = L / T. (х= 0, у = 1, z = -1 )

Це технічний, якісний, відносний показник. В теорії та практиці роботи залізничного транспорту розрізняють наступні різновиди швидкості: конструкційна, максимально допустима, розрахункова, ходова, технічна, дільнична, маршрутна.

Транспортна робота.

Транспортна маса, перевезена з пункту відправлення в пункт призначення, являє собою виконану транспортом роботу. За аналогією з фізикою, де робота визначається як

А_ф = F·S, ( F – діюча сила, S – шлях),

транспортна робота визначається аналогічно: А_тр = M·L, (х = 1, у = 1, z = 0), але має принципові відмінності від механічної роботи.

Транспортна робота визначається окремо за видом перевезень і має відповідну назву:

- вантажообіг визначається для вантажних перевезень як сума добутків кількості перевезених вантажів на відстань перевезень (∑Q·L) за певний період (добу, місяць, рік) і вимірюється в ткм; при цьому розрізняють вантажообіг брутто і нетто;

- пасажирообіг визначається для пасажирських перевезень як сума добутків кількості перевезених пасажирів на відстань перевезень (∑А·L) за певний період (добу, місяць, рік) і вимірюється в пас·км;

- приведений вантажообіг визначається як сума вантажообігу та пасажирообігу і вимірюється в приведених ткм ∑Q·L_пр = ∑Q·L + ∑А·L.

Це кількісні абсолютні показники обсягів роботи дільниць, дирекцій, залізниць, транспорту в цілому.

Ч исельно механічна і транспортна робота суттєво відрізняються, бо сила, що прикладена вздовж напрямку переміщення (F) не дорівнює вазі (М). Для пояснення розглянемо випадок руху поїзда на підйомі траси залізничної лінії (рис. 3.2). Визначимо механічну роботу, яку здійснює локомотив для переміщення поїзда на відстань L: A_мех= F_тL,

при цьому для руху без зниження швидкості повинна витримуватися умова: F_т ≥ W + F_i.

Визначимо числові значення для умов: і = 8‰; M = 4000 тс;

L = 1 км, питомий опір руху становить w = 2 кгс/тс.

W = w M = 2∙4000 = 8000 кгс; F_i = і M = 8∙4000 = 32000 кгс.

A_мех= (8000+32000)∙1∙10^-3 = 40 тс∙км

А величина транспортної роботи дорівнює A_тр= МL = 4000∙1 = 4000 тс∙км

Отже, транспортна робота набагато перевищує механічну, не є реалізованою механічною роботою, а являє собою умовний показник, і їх не можна ототожнювати.

Для зацікавлених, дайте відповідь, чому дорівнює механічна робота у випадку руху поїзда у зворотному напрямку?

Обіг вагона – це проміжок часу між двома однаковими станами вагону. Прийнято рахувати обіг вагона (Θ) як час між суміжними операціями навантаження (рис. 3.3). Обіг вагона є технічним, якісним, абсолютним показником використання рухомого складу у часі.

За змістом обіг вагона характеризує середню витрату часу на здіснення одного перевезення. Чим менше обіг вагона, тим менше вагонів потрібно для виконання певного обсягу роботи. Ця залежність являє собою за змістом основний закон транспорту і може бути подана в аналітичному вигляді наступним чином:

N_p=U Θ,

де N_p – робочий парк рухомого складу;

U – обсяг роботи за добу;

Θ – обіг рухомого складу, виражений в добах.

Підвищення швидкості руху поїздів, зменшення тривалості простою на станціях під операціями та в очікуванні їх виконання зменшує величину обігу вагона, покращує якість його використання та зменшує потреби у робочу парку вагонів для перевезення певної кількості вантажу.

Розглянемо приклади використання цього закону.

Приклад 1. Транспортна система щодобово повинна забезпечувати завантаження і перевезення 240 вагонів. Середній обіг вагона становить 36 годин. Для такої системи потреба у рухомому складі становить: N_p = 240·36/24 = 360 вагонів.

Приклад 2. Добовий обсяг роботи дирекції залізничних перевезень становить U=1000 вагонів, а обіг вагона Θ = 2,8 доби. За рахунок удосконалення технології роботи скорочено обіг вагона на 3 години. Скорочення обігу вагона викликає скорочення потреб у рухомому складі, у зв’язку з чим економія, або визволення для додаткової роботи, робочого парку становить: ΔN = N_p1- N_p2 = 1000·2,8 - 1000·(2,8 – 3/24) = 125 вагонів.

Час простою вагонів на станціях.

Тривалість знаходження вагонів на станціях від моменту їх прибуття до моменту відправлення є одним з технічних, якісних, абсолютних показників. У залежності від категорій вагонів виконується нормування, ведеться облік і звітність простою транзитних вагонів (з переробкою, без переробки) та місцевих вагонів (з одною та двома вантажними операціями). Тривалість простою є складовою обігу вагона, і її скорочення має економічний ефект.

Відносні показники.

Вантажонапруженість – вантажообіг, що приходиться на 1 км залізничної лінії, показує інтенсивність використання технічних засобів і визначається як

Г = ∑QL/L_e (ткм/км),

де L_e - експлуатаційна довжина залізничної лінії.

Продуктивність праці П = ΣM·L/N (ткм/чол).

Собівартість перевезень С = Е/M·L (коп./ткм).

Питомі витрати е = В/M·L (палива/ткм, кВт/ткм, ресурсів/ткм).

Ці економічні показники використовують для аналізу і планування виробництва при визначенні: нормативів чисельності штату, матеріального забезпечення.

Тут розглянуто основні, найбільш поширені показники роботи транспортних систем. Більш детально показники розглядаються у спеціальній літературі.