На кафедре наземных транспортно-технологических машин СПбГАСУ ведутся исследования в области повышения надёжности и работоспособности строительной и транспортной техники в условиях Крайнего Севера и Арктики.

Обеспечение работоспособности строительной и транспортной техники на объектах линейного строительства в указанных условиях осложняется тем, что в случае отказов машин технику для внепланового ремонта необходимо перемещать на большие расстояния до стационарной ремонтной базы (СРБ). Поэтому отдельные предприятия используют быстровозводимые ремонтные цеха (БРЦ), расположенные ближе к строящимся объектам, но это сопряжено с высокими затратами. Для эффективного использования БРЦ требуется оптимальное соотношение мощности цехов и потребности в ремонтах работах, измеряемых, например, в трудозатратах, выраженных человеко-часах или занимаемых площадях и оборудовании. Однако исследования, позволяющие установить такие параметры, в настоящее время отсутствуют.

К основным особенностям эксплуатации машин на Севере и в Арктике относится сезонность выполнения работ: только в зимнее время, когда зона строительства промерзает. Основные мероприятия по восстановлению работоспособности техники проводятся в межсезонье на СРБ.

Главную сложность в обеспечении работоспособности машин в период строительных работ представляют внезапные отказы, для устранения которых требуется доставка в БРЦ. Время доставки в разы превышает время непосредственно ремонта. Для увеличения времени, когда машины работоспособны, необходимо определить такое расстояние от места работы машин до БРЦ, при котором эффективность работы машин будет максимальной.

В процессе строительства протяжённого на тысячи километров линейного транспортного объекта (ЛТО) объекты работы (РО) перемещаются, периодически приближаясь к крупным населённым пунктам, в которых находятся СРБ. При значительном отдалении от СРБ ремонт проводится в БРЦ.

Рис.1 Схема системы обеспечения работоспособности транспортно-технологических машин на строительстве протяжённого линейного транспортного объекта

На рис. 1 представлена схема организации работ по строительству ЛТО. В пункте начала ЛТО организуется первый рабочий объект РО1, на определённом расстоянии от которого (примерно 200 км) организуется второй рабочий объект РО2, а посередине между ними БРЦ1. Цифра в индексе обозначает номер места базирования. Как правило, одно предприятие имеет два механизированных строительных подразделения (по количеству РО) и один БРЦ. Строительство на РО1 и РО2 идёт навстречу друг другу по направлениям 1–1 и 2–2 соответственно, постепенно приближаясь в БРЦ1. По окончании строительства участка 1–2 БРЦ1 перемещается на новое место БРЦ2 на расстояние, равное 2LБРЦ, а РО1 и РО2 – на РО4 и РО3 соответственно. При наличии по пути СРБ БРЦ3 возводится за ней на расстоянии (LБЦР + LСРБ) после окончания строительства на участках 5–5 и 6–6.

Задача заключается в выборе такого расстояния L между РО и СРБ или БРЦ, которое обеспечит максимально эффективную эксплуатацию машинного парка.

Эффективность как отношение результата деятельности к затраченным ресурсам с экономической точки зрения представляет собой уровень рентабельности, определяемый как отношение прибыли П от эксплуатации машин к затратам Z на обеспечение их работоспособности. А если к затратам прибавить ещё и экономический ущерб У от внезапных отказов, нарушающих эту деятельность, то получится математическая модель, связывающая надёжность и эффективность: R = П / [Z + У], где t показывает зависимость показателя от срока службы в годах.

Прибыль представляет собой разность выручки В и затрат Z с учётом ущерба У от простоев машин: П = В – [Z + У], В = В1 × ТРР, где В1 – выручка за один час работы машины, тыс. руб.; ТРР – время пребывания машин в работоспособном состоянии за сезон работ.

Величина времени ТРР – ключевой показатель для системы обеспечения работоспособности, так как именно через него вычисляются значения уровня надёжности и эффективности. Оптимальная величина вложений в систему обеспечения работоспособности (СОР) определяется таким значением ТРР, при котором эффективность будет максимальной.

Разработанная математическая модель позволила получить оптимальные расстояния от объектов строительства до стационарных ремонтных баз и быстровозводимых ремонтных цехов, отвечающие условиям максимума ТРР.

Разработка системы по обеспечению работоспособности строительной и транспортной техники выполнена в рамках проведения научно-исследовательских работ научно-педагогическими работниками СПбГАСУ по внутренним грантам в 2025 г.