Zašto su troškovi korisnika (VOC) toliko · 2020. 11. 23. · • Onda se sračunava prosečna brzina za povratno putovanje (oba smera kretanja) Građevinski fakultet Univerziteta

Predavanje V -Modeli troškova korisnika 24.11.2020.

UPRAVLJANJE ODRŽAVANJEM SAOBRAĆAJNICA šk. 2020/21 god. v.prof.dr Goran Mladenović, dipl.inž. 1

Beograd, 2020.

Sva autorska prava autora prezentacije i/ili video snimaka su zaštićena. Snimak ili prezentacija se mogu koristiti samo za nastavu na daljinu studenta Građevinskog

fakulteta Univerziteta u Beogradu u školskoj 2020/2021 i ne mogu se koristiti za druge svrhe bez pismene saglasnosti autora materijala.

Univerzitet u Beogradu – Građevinski fakultet

www.grf.bg.ac.rs

Studijski program: GRAĐEVNARSTVO – Diplomske akademske studije

Modul: PUTEVI, ŽELEZNICE I AERODROMI

Godina/Semestar: I godina / I semestar

Naziv predmeta (šifra): UPRAVLJANJE ODRŽAVANJEM SAOBRAĆAJNICA (M2S1US)

Nastavnik: Goran Mladenović

Naslov predavanja: Opertivni troškovi vozila –Vehicle Operating Cost (VOC)

Datum : 24.11.2020.

Zašto su troškovi korisnika (VOC) toliko značajni?• Jedan od ciljeva sistema za upravljanje održavanjem puteva (i HDM-4

kao predstavnika je optimizacija ukupnih troškova na nivou mreže

• Troškovi korisnika su vrlo značajan (najdominantniji) deo ukupnih troškova

• Dve osnovne komponente:• Troškovi vozila (Vehicle Operating Cost - VOC)• Troškovi vremena putovanja

Građevinski fakultet Univerziteta u Beogradu 2



Ukupni društveni troškovi odvijanja putnogsaobraćaja


Troškovi agencije za održavanje

Ukupni društveni troškovi saobraćaja

Troškovi korisnika

Troškovi

Viši standard održavanja

Stanje puta (putne mreže)

Optimizacija stanja puta i budžeta


Suviše veliki

Previše loše Optimalno Predobro

Optimalni

Suviše mali

Troškovi agencije za održavanje (ili budžet)

Ukupni društveni troškovi odvijanja putnog saobraćaja

Troškovi korisnika

Troškovi, budžet

Stanje puta (putne mreže)



Raspodela troškova u uslovima optimalnog održavanja


50 voz/dan 300 voz/dan 5,000 voz/dan

Troškoviagencije

Troškovi korisnikaTroškovikorisnika

Troškovikorisnika

Troškoviagencije

Troškoviagencije

Medjuzavisnost elemenata

• VOC zavise od puta (geometrijski elementi, stanje), vozila (voznog parka) i karakteristika saobraćajnog toka

• Stanje puta zavisi od karakteristika vozila i obima saobraćaja• Sve je smešteno u određeni društveno-ekonomski kontekst koji

takođe ima uticaja




Saobraćajna potražnja

• Saobraćajna potražnja nije konstantna i menja se:• Tokom godine, od meseca do meseca,• Tokom nedelje, u zavisnosti od dana u sedmici,• Tokom dana, od sata do sata


Primer varijacija saobraćaja tokom godine


turistički

gradskiprigradski

medjugradski



Primer varijacija saobraćaja tokom sedmice


Primer varijacija saobraćaja tokom dana




Tipovi saobraćajnog toka (Traffic flow patterns)

• U HDM-u saobraćajna potražnja se analizira preko časovnog protoka.

• Raspodela časovnih protoka na 8760 sati (365 x 24) tokom godine, se definiše preko karakterističnih “perioda saobraćajnog toka” (obično 5

perioda).

• Protok se definiše:• Preko časovnog protoka, ili

• Preko ukupnog protoka u periodu.


Tipovi saobraćajnog toka (Traffic flow patterns)


Srednjičasovniprotok

(% PGDS)

Kumulativni broj sati tokom godine (8760)

Kriva raspodele časovnih protoka

Periodi:

Vršni (špic)

Do najvišeg

Srednji protok

Do najnižeg

Noćni



Saobraćajna ponuda

• Putevi imaju različit kapacitet• Postoji zavisnost između karakteristika puta, brzine vozila, i protoka

saobraćaja

• U HDM-u, te zavisnosti se definišu preko karakterističnih zavisnosti brzine i protoka (“Speed Flow Types”)

• Najznačajniji parametri puta su geometrijski elementi puta, i najviše širina kolovoza


Zavisnost brzine i protoka (Speed-flow type)


Brzina V

Protok QQo Qnom Qzag.

Vzag.

Vnom

V1V2V3



Ekvivalent putničkog vozila –(Passenger Car Space Equivalent -PCSE)

• Interakcija između vozila zavisi od veličine vozila i njihovih relativnih

brzina

• U HDM-4 se ova dva uticaja uzimaju nezavisno

• Preko PCSE se uzima u obzir samo zauzimanje prostora; PCSE je manji

od konvencionalnog putničkog automobila

Građevinski fakultet Univerziteta u Beogradu 15PCSE (m)

Tipovi vozila

• Kategorije:• motorizovani (MT)• nemotorizovani (NMT)

• Klase:

• Tipovi: • 16 MT tipova• 4 NMT tipova


MT NMT

Motocikl Pešaci

Autobus Bicikl

Putničko vozilo Rikša

Dostavno vozilo Zaprežno vozilo

Kamion

Autovoz



Značaj brzine

• Na osnovu brzine se sračunava potrošnja resursa za različite tipove vozila• Brzina zavisi od:

• Karakteristika puta (stanje, geometrijski elementi)• Karakteristika tipova vozila• Ponašanja vozača• Obima saobraćaja (zagušenje)• ....

• Brzina (i vreme) imaju i posledice na:• Vrednost kapitala• Zadržavanje tereta• Izgubljeno vreme putnika• Povećanje troškova posade


Proračun brzina slobodnog toka za MT

• Brzina kojom se kreću korisnici zavisi od niza ograničenja:

• VDRIVE snaga vozila

• VBRAKE snaga kočenja

• VCURVE zakrivljenost puta

• VROUGH ravnost kolovoza

• VDESIR željena brzina




VDRIVE

Balans između:

• Gravitacionih sila (+ ili -)

• Aerodinamičkih efekata (-)

• Otpora kotrljanju (-)

• Snage motora (+)


Pogon

Otpor od nagiba

Otpor od vazduha

Otpor kotrljanja

VDRIVE


PDRIVE(snaga motora)

Usponi+padovi, masa

Cx, frontalna površ,spec. težina vazduha

Otpori: pneumatici, neravnost,tekstura, voda/sneg

VDRIVE



VBRAKE

• Balans između:• Gravitacionih sila (+)

• Aerodinamičnih efekata (-)

• Otpora kotrljanju (-)

• Kočenja motorom (-)

• VBRAKE ⇒ ∞ ako se vozilo kreće na:

• usponu

• Ili kratkom padu


VBRAKE


PBRAKE

Usponi+padovi, masa

Cx, frontalna površ,spec. težina vazduha

Otpori: pneumatici, neravnost,tekstura, voda/sneg

VBRAKE



VCURVE

Zavisi od horizontalne zakrivljenosti – prosečnog radijusa:

• VCURVE = VCURVE_a0 * R VCURVE_a1


Radijus VCURVE

VROUGH

Zavisi od ravnosti:

• VROUGH = ARVMAX / (VROUGH_a0 * Riav)


Ravnost (IRI) VROUGH



VDESIR

• Željena brzina (brzina bez ikakvih ograničenja) se koriguje kako bi se uzeli u obzir:

• Širina kolovoza• Ometanja u putnom pojasu – “side friction” (XFRI, raspon 0.4 – 1)• Prisustvo nemotorizovanih vozila (XNMT, raspon 0.4 – 1)• Ograničenja brzine• Nivo restriktivnih mera kod sprovođenja ograničenja brzine


VDESIR


VDES2 VDESŠirina kolovoza

VDES VDESIR0Ometanja u pp (XFRI)

NMT vozila (XNMT)

VDESIR0

Sprovodjenje ograničenja

VDESIR



Brzina slobodnog toka


VDRIVE

VBRAKE

Brzina slobodnog toka

VCURVE

VROUGH

VDESIR

Proračun brzine slobodnog toka za MT

• Brzina slobodnog toka se sračunava za svaki segment (uspon/pad)

prema sledećoj formuli:

V = exp(s²/2) / [S (1/Vi)1/ b] b

• s i b koeficijenti koji mogu biti podešeni

• V je manje od bilo kojeg Vi

• Onda se sračunava prosečna brzina za povratno putovanje (oba smera kretanja)




Zagušenja

• Obim saobraćaja nije konstantan tokom godine:

• Treba definisati karakteristične “periode” (najčešće 5)

• Interakcija između vozila zavisi od:• Karakteristika određenog tipa vozila• Obima saobraćaja• Kapaciteta puta


Efekti zagušenja saobraćaja

• Obim saobraćaja i karakteristike saobraćajnog toka zavise od

geometrijskih elemenata puta

• Kada je obim saobraćaja mali, korisnici sami definišu brzinu svog

kretanja

• Kako obim saobraćaja raste, brzina se smanjuje, dok ne nastupi

zagušenje




Zavisnost brzine i protoka

• Korisnik specificira:

• Maksimalni kapacitet Qult i brzinu Sult pri zastoju,

• Protok XQ1 * Qult ispod koga je protok slobodan i

• Nominalni protok XQ2 * Qult iznad koga sva vozila imaju istu brzinu

• Po default-u, nominalna brzina Vnom je jednaka 85 % brzine

najsporijeg vozila u slobodnom toku


Operativna (eksplataciona) brzina


Brzinaslobodnog toka

Operativna brzinaObim saobraćaja

Odnos brzine i protoka (Speed-flowtype), period



Proračun prosečnih brzina

• Za svaki period “p” se sračunava prosečna brzina (interakcija vozila u

toku, raspodela toka)

• Za svaki tip vozila “k” se sračunava prosečna godišnja brzina

• Konačno, sračunava se godišnja prosečna brzina saobraćajnog toka


Različiti elementi modela troškova korisnika (VOC)

• Gorivo

• Pneumatici

• Troškovi kapitala (novca)

• Režijski troškovi

• Vreme za teret


• Mazivo

• Rezervni delovi (uključujući rad na održavanju)

• Posada

• Vreme za putnike



Potrošnja goriva (SFCkp)

• SFCkp (u litrama 1000 vozila x km) je funkcija zahteva za snagom

motora koja zavisi od sila potrebnih za:

• Kretanje vozila

• Savladavanje unutrašnjeg trenja

• Pokretanje dodatnih uređaja (klima, ventilator itd.)

• Raspodela računskih brzina se uzima u obzir preko faktora korekcije


Potrošnja maziva (OILkp)

• Dve komponente:

• Jedna vezana sa intervalom promene ulja

• Druga vezana sa potrošnjom ulja za podmazivanje motora




Potrošnja pneumatika (TCkp)

TCkp je funkcija:

• Sila koje se prenose preko pneumatika, koje zavise od: • Ravnosti puta• Zakrivljenosti• Uspona i padova• Mase vozila

• Karakteristika pneumatika:• Tipa pneumatika• Karakteristika gume


Vek vozila

• Optimalni vek vozila je funkcija ravnosti puta RIa; i ima uticaja na potrošnju rezervnih delova, kapitalne troškove i režiju.


LIFEKMPCT

50

60

70

80

90

100

2 4 6 8 10 12

Riadj

LIF

EKM

PCT



Rezervni delovi

• Potrošnja rezervnih delova (PCkp) je funkcija starosti vozila (u km),

ravnosti puta i varijacije brzina

• Za IRI < 3 m/km (može se promeniti u modelu), potrošnja delova je

konstantna

• Mogu se dodati efekti ubrzanja i usporenja vozila u toku (“buka

ubrzanja”)

• Rad na održavanju LHkp je funkcija PCkpGrađevinski fakultet Univerziteta u Beogradu 39

Kapitalni troškovi

Kapitalni troškovi CAPCSTkp uključuju:

• Amortizaciju:

• S tim što takođe postoji preostala vrednost, koja iznosi 2% – 15% cene novog

vozila, zavisno od prosečne ravnosti

• Godišnja depresijacija (pad vrednosti) zavisi od godišnje kilometraže i broja

radnih sati

• Kamatna (interesna) stopa




Troškovi posade (CHkp) i režije (OCkp)

• CHkp i OCkp se sračunavaju po periodima, uzimajući u obzir prosečnu

brzinu u okviru svakog perioda

• Troškovi se sračunavaju samo za poslovna putovanja


Troškovi vremena putovanja

• Vreme provedeno u putovanju nije produktivno:

• Za putnike i vozače koji nisu na službenom putu

• Za teret

• Trošak vremena putovanja je funkcija:

• Provedenog vremena (u zavisnosti od prosečne brzine)

• Jediničnih troškova




Troškovi usled neprohodnosti puta

• Za puteve bez zastora, kiša može uzrokovati neprohodnost

• Rizik pojave neprohodnosti je funkcija debljine sloja agregata za puteve sa zastorom od nevezanog agregata:

• GHMIN = min(100, max(40, 2*D95))

ili je sistematski za zemljane puteve

• Ukoliko su ispunjeni uslovi, VOCs se multipliciraju faktorom od 1 do 3 (specificirano od strane korisnika programa za svaki tip vozila u voznom parku)


Nemotorizovana vozila

• Model brzine uzima u obzir:• Ravnost puta• Broj uspona i padova• Željenu brzinu• Interakciju sa motorizovanim vozilima (XMT)

• Model troškova uzima u obzir:• Kapitalne troškove• Troškove održavanja vozila• Troškove posade• Troškove energije• Troškove režije




Bezbednost

• U HDM-u se definišu klase saobraćajnih nezgoda:• Bilo po komponentama, preko stepena udesa sa poginulim, povređenim, ili

samo sa materijalnom štetom na 100 miliona vozila-km

• Ili globalno

• Za svaku deonicu se definiše određena klasa saobraćajnih nezgoda• Broj udesa se sračunava množenjem stepena udesa sa obimom

saobraćaja i dužinom deonice

• Promena klase saobraćajnih nezgoda se može desiti samo kao rezultat radova modernizacije


Opis voznog parka

• HDM poznaje samo određene “tipove vozila”. Vozni park se opisuje:• Bilo preko predefinisanih HDM tipova• Ili kreiranjem novih tipova

• Za svaki tip vozila:• Fizičke karakteristike• Parametri vezani za upotrebu vozila• Jedinični troškovi

• PGDS i struktura saobraćaja su vezani za svaku deonicu• Faktori rasta saobraćaja se definišu u okviru podataka o voznom

parku, a “dodeljuju” se deonicama u okviru definisanja analize




Podaci koje treba prikupljati

• Podaci dobijeni snimanjem na terenu: • Realne brzine• Realna opterećenja (ako je moguće po osovinama)• Kompozicija saobraćajnog toka

• Društveno-ekonomski podaci• Snimanja saobraćaja (promene voznog parka, rast saobraćaja)• Troškovi, uključujući troškove vremena putovanja


Snimanje osovinskih opterećenja

• WIM - Weight In Motion – dinamički sistemi za merenje opterećenja u pokretu

• Statički – vage (problem: izbegavanje merenja)• Permanentne• Privremene

• Ankete o transportovanoj robi




Snimanje broja vozila i brzina

• Broj vozila:• Automatski brojači • Manuelno brojanje

• Snimanje brzina slobodnog toka• Senzorima na osovinama (stalno)• Radarima


Documents

Zašto su troškovi korisnika (VOC) toliko · 2020. 11. 23. · • Onda se sračunava prosečna brzina za povratno putovanje (oba smera kretanja) Građevinski fakultet Univerziteta