"Модель управления транспортирования ТБО."

Сегодня для Московского региона особенно острой стала проблема экологической опасности в сфере обращения с твердыми бытовыми отходами (далее - ТБО), причем сложности начинаются на стадии сбора и транспортировки и продолжаются на этапах переработки или захоронения неиспользуемых фракций. Всего на свалках, полигонах и отвалах предприятий, находящихся в Подмосковье, сейчас скопилось около 110 млн т ТБО, к которым ежегодно добавляется около 5 млн т. За последние 15 лет прослеживается устойчивая тенденция к увеличению их образования на 3-5% ежегодно. Однако свободных площадей для размещения полигонов ТБО в Московской области практически не осталось. Перефразируя знаменитое изречение Нильса Бора, можно сказать, что мир не погибнет в атомной катастрофе, он задохнется в собственных отходах. Так что участь москвичей и жителей Подмосковья в ближайшее время выглядит весьма плачевно и оставляет желать лучшего...

К ТБО относятся отходы, образующиеся в жилых и общественных зданиях, торговых, зрелищных, спортивных объектах, а также строительный мусор, отходы устройств местного отопления, смёт с улиц города и опавшие листья, крупногабаритные отходы (старые холодильники, телевизоры, диваны и прочие устаревшие предметы обихода, которые горожане с легким сердцем выносят на помойки, совершенно не задумываясь о дальнейшей судьбе этой рухляди).
Сложившаяся система обезвреживания ТБО основана на захоронении подавляющего большинства отходов (до 98%) на полигонах и неорганизованных свалках.

Как тут не упомянуть европейский подход к проблеме: все, что можно использовать вторично, подвергнуть рециклингу, а все, что осталось, сжечь. И никогда ничего не закапывать!

Токсичность фильтрата на таких свалках приводит к отравлению водоемов и источников водоснабжения, близлежащих почвенных слоев, к уничтожению растительности на прилегающих территориях. Большинство тяжелых металлов, находящихся в ТБО, канцерогенны. Распад ТБО снижает ферментативную активность почвы. Это приводит к инактивации почвенных ферментов и препятствует нормальному биохимическому процессу. Места сбора ТБО являются потенциальными источниками инфекционных заболеваний. Кроме выделения фильтрата, из тела свалки в атмосферу постоянно поступают газообразные продукты распада ТБО - метан и аммиак. Они становятся источником пожаров, которые загрязняют атмосферу токсичными веществами.

Хотелось бы выделить основные причины неблагоприятной экологической ситуации, связанной с ТБО:
- нет единой системы регламентирующих документов для управления обращением с твердыми бытовыми и приравненными к ним отходами;
- не определены степень и класс опасности ТБО в зависимости от содержания в их составе токсичных веществ;
- отсутствует должный контроль и учет в сфере обращения с ТБО;
- не завершена административная реформа, направленная на разграничение полномочий между федеральными, региональными и местными органами власти.

Согласно принятым законам все управляющие, исполнительные и контрольные функции по обращению с ТБО передаются на федеральный уровень и в муниципальные образования. Последние организуют сбор, транспортировку и переработку отходов, образующихся на территории, финансируя эти мероприятия из местных бюджетов.

Функции муниципального образования (жилищно-коммунальных служб):

- разработка общего регламента административного управления;
- планирование и размещение объектов инфраструктуры по обращению с отходами в соответствии с генеральным планом развития территории муниципального образования;
- контроль выполнения муниципальных стратегий по обращению с отходами.

Перевод жилищно-коммунального хозяйства на самоокупаемость в области избавления от ТБО возможен только при внедрении следующих мероприятий:

- комплексная механизация санитарной очистки города; повышение технического уровня, надежности, снижения металлоемкости машин и оборудования;
- использование двухэтапной системы транспортировки отходов;
- максимально возможная утилизация, вторичное использование отходов;
- экологически безопасная переработка и захоронение оставшейся части отходов;
- развитие рынка вторичного сырья и его продукции;
- проведение поощрительной налоговой, кредитной и амортизационной политики в области обращения с ТБО;
- внедрение системы государственного учета и контроля сбора, транспортировки, обезвреживания и складирования ТБО;
- оптимизация тарифов сбора, транспорта и утилизации ТБО;
- снижение стоимости услуг для населения и повышение эффективности системы управления ТБО.

Транспортное обслуживание оказывает значительное влияние на эффективность процесса обращения с ТБО и на затратную часть бюджета.

Себестоимость транспортировки ТБО в целом по Московской области ежегодно возрастает на 15-20%, в том числе из-за роста дальности вывоза ТБО (в среднем на 1,5 км).

Поэтому разработка типовой методики создания высокоэффективной системы транспортирования ТБО с территории муниципальных образований является актуальной задачей, имеющей большое практическое значение.

На процесс транспортировки ТБО влияют следующие факторы: численность населения;

конфигурация дорожной сети и развитие транспортной инфраструктуры региона;
технологические факторы (применяемые технические средства и методы транспортного обслуживания, загрузка дорожной сети);
уровень благоустройства жилищного фонда (наличие канализации, централизованного отопления и теплоснабжения, этажность и наличие мусоропровода);
климатические и метеорологические факторы;
архитектурно-планировочная композиция населенных пунктов;
состояние и перспектива развития жилой застройки;
экономические возможности и потребности.


Алгоритм типовой методики создания высокоэффективной системы транспортирования ТБО включает пять этапов.

1. Определение относительных и абсолютных показателей образования ТБО, потребностей в техническом обеспечении для организации транспортировки ТБО.

2. Разработка модели стратегического, тактического и оперативного управления потоками ТБО в муниципальных образованиях. Создание механизма управления потоками ТБО, которые замыкаются на единый диспетчерский центр.

3. Разработка методики определения необходимого количества пунктов сбора, хранения, переработки, захоронения ТБО с определением их мощностей в зависимости от численности населения района и количества образующихся ТБО.

4. Разработка схемы оптимального размещения пунктов сбора и временного хранения ТБО, пунктов перегрузки, мест утилизации (переработки и захоронения) ТБО.

5. Разработка математической модели управления процессом транспортирования ТБО (прямого и раздельного) с учетом оценки параметров и технических характеристик, а также количества транспортируемых ТБО.

Основные недостатки системы управления ТБО в Пушкинском районе, типичные для других районов Московской области:

Транспортные операторы (более 13) заключают прямые договоры на вывоз ТБО с муниципальными образованиями поселений, отдельными организациями, минуя администрацию района (децентрализованность управления).

Неупорядоченность финансово-правовых взаимоотношений и отсутствие ясности в процессе движения материальных потоков в ходе обращения с ТБО:

- полигон по захоронению ТБО и спецавтохозяйства, оказывающие услуги по вывозу ТБО, управляются аффелированными компаниями, имеющими одного хозяина;

- многие из организаций-исполнителей по удалению ТБО являются многопрофильными предприятиями, предоставляющими комплекс услуг в сфере ЖКХ и благоустройства. Они используют единый счет для аккумулирования средств без выделения отдельной строкой счета за обезвреживание ТБО;

- договоры заключаются на весь комплекс услуг - сбор (иногда включая и обслуживание контейнерных площадок), вывоз и захоронение ТБО, т.е. контроль потоков ТБО и оплата услуг осуществляются на входе в цепочку. Такая организация работы может порождать бесконтрольное сжигание ТБО (на стадии сбора, в контейнерах) или нелегальный сброс ТБО (на стадии транспортировки) на несанкционированных свалках;

- договоры не предполагают количественных критериев для оценки качества услуг исполнителя и подготовлены, как правило, на безальтернативной основе.

Для преодоления отмеченных недостатков предложена система стратегического, тактического и оперативного управления потоками ТБО в муниципальных образованиях.

Система стратегического управления потоками ТБО предусматривает:

- разработку нормативных правовых актов по проблемам обращения с ТБО на уровне муниципального района, учитывающих специфику обслуживаемой территории;

- детальную инвентаризацию образования, сбора, переработки и захоронения отходов, мест бывших захоронений ТБО для выявления дополнительных сырьевых ресурсов и оценки влияния этих мест на окружающую среду и здоровье людей;

- внедрение технологии раздельного сбора и двухэтапного (раздельного) вывоза ТБО, переработки и захоронения отходов;

- внедрение ресурсосберегающих и экологически безопасных технологий переработки отходов с целью получения из них вторичного сырья, топливно-энергетических ресурсов;

- установление научно обоснованных тарифов за сбор, транспортировку и захоронение ТБО, обеспечивающих экономически оправданное функционирование предприятий при снижении стоимости услуг для социально незащищенного населения;

- привлечение внебюджетных источников финансирования системы обращения с отходами;

- ужесточение системы контроля несанкционированных свалок и создание условий, исключающих возможность их появления.

Тактическое управление потоками ТБО состоит в том, чтобы все этапы обращения с ТБО (сбор, накопление, транспортировка, переработка и захоронение) рассматривались как единый и непрерывный процесс движения материи и связанной с ним информации. При этом решаются три группы задач:

1) определение взаимоотношений управляющей системы с внешней средой и объектом управления, а также формирование закона управления;

2) алгоритмизация закона управления и разработка функциональной структуры;

3) выбор технических средств для построения системотехнических связей.

Общая схема организации тактического управления (программного управления в разомкнутом контуре) предусматривает:

- оптимизацию движения потоков, обеспечивающую надежность вывоза ТБО при минимальных затратах и максимальном использовании существующих мощностей транспортных предприятий;

- создание системы контроля, позволяющей выявить потери материальных ресурсов и загрязнение окружающей среды;

- создание функционально согласованной территориально-организационной структуры пунктов сбора и накопления отходов, их перегрузки, захоронения отходов и дислокации автотранспортных предприятий.

Оперативное управление транспортированием ТБО должно осуществляться через единый диспетчерский центр - центр управления перевозками (ЦУП) ТБО, находящийся в ведении администрации муниципального района.

ЦУП ТБО должен в реальном масштабе времени:

- оперативно ликвидировать возникающие нарушения в перевозочном процессе, поддерживать в пределах допустимых отклонений расписание и график движения подвижного состава;

- корректировать режим движения автосостава на маршрутах с учетом изменения условий перевозок;

- проводить анализ выполнения операций перевозочного процесса для последующей разработки рационального плана на базе имеющейся статистики.

В результате реализации систем стратегического, тактического и оперативного управления движением ТБО конкретизируются задачи, ответственность и обязанности всех элементов системы обращения с бытовыми отходами.

Необходимое количество контейнеров для каждого домовладения рассчитывается, исходя из численности населения, норм накопления и обеспечения экологических и санитарно-гигиенических норм. Периодичность вывоза определяется по информационному сигналу о фактическом накоплении ТБО либо по истечении максимального срока их хранения по санитарно-гигиеническим нормативам.

Организации, ответственные за сбор и временное хранение ТБО, обязаны:

- обеспечить устройство постоянных площадок под контейнеры и их содержание;

- своевременно заключать договоры на вывоз ТБО и осуществлять контроль их выполнения;

- с определенной периодичностью отсылать в ЦУП ТБО данные о фактическом накоплении отходов и осуществлять контроль исполнения команд по их вывозу;

- обеспечивать раздельный сбор и хранение на специально отведенных площадках бытовых и пищевых отходов, а также строительного и крупногабаритного мусора, обрезков деревьев, листьев, шлака, смёта, металлолома и пр.

В число объектов обязательного обслуживания по своевременному удалению ТБО включаются жилые здания, предприятия торговли и общественного питания, рынки, лечебные и детские дошкольные учреждения, учебные заведения, предприятия культурно-бытового назначения, различные учреждения и организации, а также жильё населения, постоянно и временно проживающего на территории района.

Руководство, обеспечение стратегического, тактического и оперативного управления работами по вывозу бытовых отходов осуществляет ЦУП ТБО. Организация работ по удалению ТБО предусматривает разбивку территории района на зоны, имеющие свои границы в зависимости от числа мусороперегрузочных пунктов. Они должны обслуживаться колонной или бригадой мусоровозного транспорта, который арендуется ЦУП ТБО. Взаимоотношения ЦУП ТБО со спецавтохозяйствами, жилищно-эксплуатационными и другими организациями должны строиться на договорных началах. Договоры на удаление ТБО обязаны заключаться ежегодно. Ими устанавливаются обязанности сторон и количество подлежащих обслуживанию контейнеров, а также доводится до сведения подрядчика необходимая информация об обслуживаемом объекте.

Стоимость вывоза ТБО зависит от фактических затрат, отнесенных к фактической массе (а не к объёму) ТБО, и соответствует предложенным тарифам в пересчете на 1 т фактически удаленных ТБО. Взаиморасчеты за вывоз ТБО по отдельным заявкам (заказам) могут проводиться по фактическим затратам за вывезенную массу отходов.

Планы производственной деятельности спецавтохозяйств должны предусматривать такие финансовые и экономические показатели, как коэффициент использования парка машин, выполнение маршрутных графиков вывоза бытовых отходов и договорных обязательств. В случае несвоевременного вывоза ТБО на транспортное предприятие накладываются штрафные санкции, предусмотренные договором. График работы мусоровозов разрабатывается по сменно-суточный плану на основании единой информации ЦУП ТБО района о фактическом накоплении бытовых отходов на спецплощадках. Подвижной состав спецавтохозяйств арендуется ЦУП ТБО на основе данных о текущих и прогнозируемых объемах ТБО.

Успешная реализация данной схемы управления невозможна без научного обоснования (уточнения) численности и месторасположения пунктов сбора, хранения, перегрузки бытовых отходов. С этой целью разработана специальная методика, основанная на использовании данных мониторинга сбора отходов на конкретной территории.

При клеточном (растровом) разделении проводилась типизация территории по плотности населения и плотности образования ТБО.

Приведенные в таблице данные являются типичными и могут быть использованы для предварительной оценки объема образования и территориального распределения ТБО на объектах других муниципальных образований. Эти данные необходимы для оптимизации размещения мусороперегрузочных площадок (пунктов) на территории района, а также для решения транспортных задач.

Методика определения мест размещения промежуточных пунктов сбора отходов или мусороперегрузочных пунктов (МПП) базируется на применении раздельной (двухэтапной) схемы транспортирования отходов по следующей технологии:

- сбор ТБО на промежуточных пунктах;
- сортировка, простая обработка и уплотнение отходов;
- транспортировка отходов к местам захоронения.

Задача определения числа, мощности и мест расположения МПП, выбор способов сбора ТБО, определение зон обслуживания для каждого пункта и маршрутов сбора грузов относится к задачам проектирования распределительных (дистрибутивных) транспортных систем с промежуточным складированием.

Район обслуживания многих отправителей (ГО) немногими получателями (ГП) обычно разбивается на зоны, которые закрепляются за каждым ГП. Такую разбивку можно провести решением транспортной задачи линейного программирования, когда объем поставок и получения фиксирован, т.е. задан объем возможной переработки ТБО в каждом промежуточном перегрузочном пункте. Если мощности МПП не задаются, а их необходимо определить, то за каждым перегрузочным пунктом закрепляются ближайшие контейнерные площадки, для которых суммарный объем вывозимых ТБО определит объем потребления груза.

Задачи маршрутизации решаются отдельно для 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1 МПП с расчетом экономической целесообразности их строительства по сравнению с вариантом прямого вывоза ТБО на полигон. Далее процедура повторяется до получения приемлемого результата.

Далее приведен пример определения рационального маршрута движения от контейнерной площадки (точка с координатами 11-22 (S)) до МПП (точка с координатами 09-16(F)) на реальной дорожной сети.

Расчет был выполнен для двух вариантов, предусматривающих:

1) территориальное размещение пунктов перегрузки относительно тяготения к ним пунктов сбора и временного хранения ТБО;

2) необходимость транспортировки ТБО от перегрузочных станций (пунктов) к месту захоронения (полигону «Царёво»).

Для транспортирования ТБО на первом этапе раздельного вывоза необходимо иметь 28 мусоровозов со съемными кузовами объемом 6 м3 и 6 мусоровозов со съемными кузовами объемом 8 м3 на шасси ЗИЛ, 5 мусоровозов с закрытым кузовом и уплотнителем на шасси КамАЗ. На втором этапе раздельного вывоза достаточно двух мусоровозов, предназначенных для транспортировки контейнеров «мультилифт».

Таким образом, разработана типовая модель управления процессом транспортирования ТБО в муниципальных образованиях. Она включает:

- методику оценки показателей образования ТБО;

- систему управления потоками ТБО, когда материальные и информационные потоки, связанные с отходами, замыкаются на единый диспетчерский центр и реализуются одновременно на трех уровнях управления (стратегическом, тактическом и оперативном);

- методику определения и схему размещения оптимального количества пунктов сбора, перегрузки и захоронения ТБО на территории района, включая требуемую численность и марочный состав мусоровозов, реализующих маятниковую и сборную технологическую схему маршрутизации на плече «первичные площадки - МПП» и на плече «МПП - полигон».

Ниже приведены результаты оценки объемов ТБО в 2006 г. на территории одного муниципального образования Московской области.

Объемы образования ТБО

Схема клеточной разбивки территории района

Для примера рассмотрим Пушкинский район Московской области.  Его площадь занимает 609,55 км2, из которых 68% свободны от проживания людей.  В качестве   исходной информации использовались картографические материалы территории района, населенных пунктов, жилой застройки, дач и садовых участков, схема дорожной сети. План Пушкинского района был разбит на клетки, каждая из которых соответствовала одному квадратному километру. С помощью специально разработанных программ оценивались объемы образования и накопления отходов в каждой из 610 клеток.

Типизация участков территории района по интенсивности образования ТБО

Блок-схема маршрутизации перевозок грузов помашинными отправками с минимальными транспортными издержками

1. Формирование по каждому виду груза системы оптимальных грузопотоков по критерию минимальной суммарной транспортной работы (минимального суммарного груженого пробега)

2. Расчет оптимального плана холостых ездок по критерию минимального суммарного холостого пробега

3. Построение системы оптимальных маятниковых и кольцевых маршрутов по критерию максимального коэффициента использования пробега

4. Определение рационального варианта начала и окончания маршрутов с учетом подачи и возврата в АТП подвижного состава по показателю минимального добавочного пробега

5. Расчет необходимого количества автомобилей на маршрутах

6. Планирование сменно-суточных заданий водителям

Карта Пушкинского района с территориальным размещением всех 10 МПП (МПС), расположенных в муниципальных образованиях Пушкино, Правдинский, Софрино, Тарасовка, Лесной, Черкизово, Ашукино, Царево, Ельдигино, Правдинский. Здесь же указан оптимальный вариант - расположение МПП в трех пунктах - Пушкине, Правдинском и Софрине, а также рациональные границы зон обслуживания каждого пункта.

Места дислокации 10 МПП, границы зон обслуживания территории по вывозу ТБО на МПП «Пушкино», «Правдинский»,  «Софрино»

Для этого варианта, как следует из таблицы, обеспечивается минимальный срок окупаемости при выполнении перевозок, закупки и эксплуатации оборудования на трех МПП. Практически значимым является вариант расчетов, когда транспортировка ТБО от контейнерных площадок осуществляется не только на МПП (станции), но и от этих станций к месту утилизации на полигоне. При этом за счет уплотнения и сортировки отходов на МПП объем транспортируемых на полигон ТБО может быть снижен в 4 раза, т. е. можно увеличить коэффициент использования грузоподъемности транспортных средств и использовать на данном плече мусоровозы большей грузоподъемности.

Итоговая оценка показателей прямого и раздельного вывоза ТБО с территории Пушкинского муниципального района (на 2006 г.)

Для оптимального варианта размещения МПП и зон их обслуживания оценена потребность в транспортных средствах, которые будут осуществлять перевозку ТБО на этапе от 264 первичных пунктов сбора (контейнерных площадок) до перегрузочных пунктов (маятниковые маршруты для съемных контейнеров объемом 6 и 8 м3 и сборные маршруты для обслуживания контейнеров объемом 0,75 м3) и от МПП до полигона «Царёво» (маятниковые маршруты с контейнерами «мультилифт»).

Расчет численности мусоровозов для раздельного вывоза ТБО