Расчет технического оснащения грузовых фронтов
расчет технического оснащения грузовых фронтов
Содержание
1. Классификация и основные
характеристики грузовых фронтов
. Постановка задачи оптимизации
технического оснащения и функционирования грузовых фронтов и методы ее решения
. Алгоритм поиска оптимальных
параметров технического оснащения грузовых фронтов
. Классификация и основные характеристики
грузовых фронтов
Техническая база и технология грузовой и
коммерческой работы железнодорожного транспорта не всегда удовлетворяет
современным требованиям. На железных дорогах велики простои вагонов под
грузовыми операциями, не достаточны темпы механизации и автоматизации грузовых
и коммерческих операций, не полностью используются вагоны по вместимости и
грузоподъемности, нарушаются сроки доставки грузов и т. д. Все эти факторы
отражаются на техническом оснащении и функционировании грузового фронта.
Грузовой фронт (фронт погрузки-выгрузки)
определяется количеством одновременно устанавливаемых вагонов, автомобилей и
других транспортных средств, с которыми одновременно можно выполнять
погрузочно-разгрузочные операции. Грузовой фронт, как правило, меньше фронта
подачи вагонов. Фронтом подачи вагонов называется часть складского пути,
используемая для постановки вагонов при выполнении грузовых операций [3, 14].
Грузовые фронты классифицируются по четырем
основным признакам:
) по роду груза - для грузов, требующих
открытого хранения; для грузов, требующих закрытого хранения, для наливных
грузов и др.;
) типу погрузочно-разгрузочных машин (ПРМ) и
устройств:
а) точечные - со стационарными ПРМ и
устройствами (бункеры, вагоноопрокидыватели, конвейеры, инерционные ПРМ). На
таком фронте вагоны в процессе разгрузки перемещаются вдоль грузового фронта,
грузовые операции выполняются только с вагонами;
б) с передвижными ПРМ и устройствами (краны,
погрузчики);
в) с разгрузочными эстакадами и повышенными
путями.
Грузовой фронт можно рассматривать как систему
массового обслуживания, а вагоны и автомобили - как входящие потоки требований.
Обслуживающие аппараты этой системы - ПРМ и установки. В случаях б) и в)
грузовые операции на грузовом фронте выполняются одновременно с группой
вагонов. В это время ПРМ обслуживают входящие и выходящие потоки (вагоны,
автомобили и др.). Вдоль одного грузового фронта могут работать одновременно
различные ПРМ и устройства. Например, выгрузка навалочных грузов на повышенных
путях и погрузка груза в автомобиль передвижными ПРМ (экскаваторами) и др.;
) величине поступающих групп груженых и порожних
вагонов - отдельными группами и маршрутами;
) режиму работы - детерминированный и
недетерминированный.
Детерминированный режим работы грузового фронта
(упорядоченный) - транспортные средства поступают на грузовой фронт для
выполнения грузовых операций через равные интервалы или по расписанию, а время
выполнения грузовых операций постоянно или мало отклоняется от своего среднего
значения.
Недетерминированный режим работы грузового
фронта (случайный, хаотичный) - вагоны и автомобили поступают на грузовой фронт
хаотично, случайно по времени и по количеству.
При строительстве или сооружении нового
грузового фронта, а также при значительном увеличении объемов
погрузочно-разгрузочных работ необходимо рассчитать ряд параметров технического
оснащения и функционирования грузовых фронтов, а именно:
а) количество погрузочно-разгрузочных машин - 
;
б) количество подач - 
;
в) время работы грузового фронта - 
,
в часах;
г) длина грузового фронта - 
,
в м.
Данные параметры будут влиять на
перерабатывающую способность грузового фронта и время простоя вагонов под
погрузкой или выгрузкой (tгр).
. Постановка задачи оптимизации технического
оснащения и функционирования грузовых фронтов и методы ее решения
Технико-экономический анализ показывает, что при
увеличении перерабатывающей способности грузового фронта увеличивается число
погрузочно-разгрузочных машин. Это приводит к росту капитальных вложений на
приобретение и монтаж ПРМ и эксплуатационные расходы на их ремонт, амортизацию
и обслуживание. Вместе с тем, с увеличением мощности технического оснащения
грузового фронта уменьшается простой вагонов в процессе погрузки и выгрузки, а,
следовательно, и связанные с ним расходы.
При увеличении числа подач (уборок) возникают
дополнительные затраты маневровых средств, но уменьшается время накопления
вагонов, продолжительность грузовых операций и уменьшаются расходы, связанные с
простоем вагонов.
На многих грузовых станциях погрузочно-разгрузочные
операции выполняются не круглосуточно. С увеличением времени работы грузового
фронта увеличивается время работы складов, сокращается время простоя вагонов в
ожидании грузовых операций и сокращаются затраты, связанные с простоем вагонов,
но при этом растут расходы по обслуживанию складов.
В то же время увеличить параметры грузовых
фронтов можно только обоснованно. Например, за счет увеличения объемов
перевозок грузов, появления новых грузов и т. п.
Таким образом, все параметры работы грузового
фронта взаимосвязаны, и задача имеет много вариантов решения.
Главная цель оптимизации технического оснащения
грузового фронта заключается в определении оптимального количества
погрузочно-разгрузочных машин, количества подач вагонов, времени работы
грузового фронта и длины грузового фронта, при которых обеспечиваются
минимальные суммарные приведенные затраты Эпр и необходимая
перерабатывающая способность грузового фронта. При этом на размер самих
параметров накладываются ограничения, определяемые эксплуатационными и
экономическими соображениями. Задача в виде целевой функции имеет следующий
вид:
. (1)
Длина грузового фронта, число ПРМ и число подач
(уборок) взаимосвязаны, поэтому параметр в расчетах можно не рассматривать, а
формула (1) примет вид:
, (2)
при этом 
,
имеют следующие ограничения [3, 14].
,
,
,
,
грузовой фронт технический оснащение
где 
-
заданная вероятность безотказной работы погрузочно-разгрузочных машин;
- средняя
интенсивность потока отказов погрузочно-разгрузочных машин;
- статическая
нагрузка вагона, т;
- часовая
(техническая) производительность погрузочно-разгрузочных машин, т/ч;
- среднесуточный
вагонопоток на грузовой фронт, ваг.
Уточним характер ограничений [3, 14].
Минимальное число подач 
определяется
регулярностью обслуживания грузового фронта и должно удовлетворять фактической
длине и вместимости грузового фронта 
,
то есть
где 
- длина вагона, м.
Максимальное число подач должно соответствовать
ресурсам маневровых локомотивов 
где 
-
продолжительность маневровых операций на грузовом фронте, ч.
Минимальное число погрузочно-разгрузочных машин 
должно
обеспечивать потребную перерабатывающую способность грузового фронта
Максимальное число погрузочно-разгрузочных машин
ограничивается
выделяемыми для механизации погрузочно-разгрузочных работ ресурсами, а при
отсутствии таких ограничений - допустимой по условиям техники безопасности длиной
фронта 
,
обслуживаемой одной машиной
Минимальное время работы грузового фронта обычно
принимается не менее 8 часов. Последнее условие в (3) выражает требование
соблюдения нормы простоя вагонов.
Расчет грузовых фронтов во многом зависит от
режима их работы.
Рассмотрим детерминированный режим работы
грузового фронта при повременной системе оплаты труда. В этом случае
приведенные расходы при поступлении вагонов определяются по формуле
где 
-
годовые отчисления на амортизацию и ремонт погрузочно-разгрузочных машин с
учетом эффективности капитальных вложений, руб.;
- расходы,
связанные с простоем вагонов при погрузке-выгрузке, руб.;
- расходы на
подачу и уборку вагонов с учетом затрат вагоно-часов на маневровые операции,
руб.;
- расходы на
заработную плату бригадам механизаторов, руб.;
- расходы на
заработную плату приемосдатчиков, руб.;
- расходы,
связанные с ожиданием вагонами подачи на грузовой фронт, руб.
Тогда развернутое выражение целевой функции (2)
примет следующий вид
где 
-
стоимость погрузочно-разгрузочной машины с учетом их транспортировки и монтажа,
руб.;
- доля годовых
отчислений на амортизацию и ремонт машин;
- коэффициент
эффективности капитальных вложений;
- приведенная
стоимость одного вагоно-часа, руб./ваг-час;
- коэффициент,
учитывающий дополнительные операции, выполняемые погрузочно-разгрузочными
машинами в процессе загрузки или выгрузки вагонов;
- приведенная
стоимость одного локомотиво-часа маневровой работы, руб/лок-час;
- часовая тарифная
ставка бригады механизаторов, руб./час;
- стоимость
обслуживания склада за час его работы, руб.
При сдельной оплате труда выражение (9) примет
следующий вид
Если время работы грузового фронта строго
регламентировано или постоянно, то из выражения (10) исключают затраты на
заработную плату приемосдатчиков и суммарные приведенные затраты определяют по
формуле
Где:
Таким образом, задача оптимизации технического
оснащения грузовых фронтов сводится к поиску только оптимальных параметров 
и
.
При недетерминированном режиме работы грузового
фронта появляются очереди транспортных средств в ожидании освобождения
грузового фронта, если он окажется занятым. Поэтому при определении приведенных
расходов учитываются:
- расходы,
связанные с вагоно-часами ожидания освобождения грузового фронта, руб.,
- расходы,
связанные с автомобиле-часами ожидания освобождения грузового фронта, руб.,
В формулах (12 и 13)
- среднее время
ожидания соответственно вагонами и автомобилями освобождения грузового фронта,
час;
- число
автомобилей, поступающих в среднем за сутки на грузовой фронт;
- приведенная
стоимость часа простоя автомобиля, руб.
Тогда приведенные расходы при
недетерминированном режиме работы грузового фронта примут вид
Анализ показывает, что время ожидания
уменьшается, если сокращается продолжительность грузовых операций, возрастает
перерабатывающая способность грузового фронта и количество ПРМ, а также длина
погрузочно-разгрузочных, повышенных путей и эстакад.
. Алгоритм поиска оптимальных параметров
технического оснащения грузовых фронтов
Алгоритм поиска оптимальных параметров
технического оснащения грузовых фронтов производится методом направленного
перебора переменных и заключается в следующей последовательности действий [3,
14]:
) определяют минимально допустимые значения
параметров и ;
) полагая постоянным,
последовательно увеличивают параметр на
единицу, например 
, и т. д. Для
каждого значения находят приведенные
расходы. Значение перебирают до тех
пор, пока приведенные расходы не начнут возрастать. Фиксируют значение ,
при котором расходы минимальные;
) увеличивают число подач на единицу 
,
и для этого значения вновь повторяют перебор до
тех пор, пока приведенные расходы не начнут возрастать. Фиксируют новое
значение ;
) сравнивают минимальные приведенные затраты при
и
.
Если при числе подач приведенные
расходы меньше, чем при 
, то переходят к
следующему шагу расчетов, принимая 
;
) процесс (пункты 3 и 4) повторяется при 
,
и т. д. до тех пор, пока при дальнейшем увеличении числа подач, приведенные
расходы не начнут возрастать.
Анализом расчета из всех рассмотренных расходов
выбирают те параметры и ,
при которых приведенные расходы наименьшие.
Для сокращения объема вычислительных работ при
поисках и
применяется
метод Гаусса - Зейделя, по которому итерационный поиск осуществляют методом
последовательного приближения при вычислениях до координаты с относительным
экстремумом, то есть максимальным или минимальным значением непрерывной
функции. Действия по пунктам 1 и 2 неизменны. При дальнейших действиях
осуществляется поиск при постоянном
значении с
минимальными суммарными затратами до координаты со следующими минимальными
затратами.
При известных 
определяют:
. Среднее время простоя вагонов при погрузке или
выгрузке грузов - формула 3.
. Перерабатывающую способность, выраженную в
тоннах 
или
в вагонах 
при поступлении
группами вагонов по мощности средств механизации
. Перерабатывающую способность, выраженную в
тоннах или
в вагонах при поступлении
группами вагонов с ограничениями по площади склада 
где 
-
нагрузка на 1 м2 площади склада, т/м2;
- коэффициент
использования площади склада;
- срок хранения
грузов, сут;
- коэффициент
перегрузки грузов по «прямому» варианту.
Таким образом, при оптимальных параметрах
технического оснащения грузового фронта среднее время простоя вагонов при
погрузке или выгрузке должно уменьшаться, а перерабатывающая способность
грузового фронта увеличиваться.
Библиографический Список
1.
Устав железнодорожного транспорта Российской Федерации. О железнодорожном
транс-порте в Российской Федерации - М. : «Книга сервис», 2003. - 96 с.
.
Правила перевозок грузов железнодорожным транспортом. Сборник - книга 1 - М. :
Юри-дическая фирма «Юртранс», 2003. - 712 с.
.
Управление грузовой и коммерческой работой на железнодорожном транспорте /
А.А.Смехов, [и др.] ; под ред. А.А. Смехова. - М. : Транспорт, 1990. - 351 с.
.
Тарифное руководство № 4 : в 3 книгах. - М. : Транспорт, 2001.
.
Прейскурант № 10-01. Тарифы на перевозки грузов и услуги инфраструктуры,
выполняе-мые российскими железными дорогами. Тарифное руководство № 1: в 2 ч. -
М. : ЗАО «Биз-несПроект», 2003 г.
.
Перепон, В.П. Организация перевозок грузов : учебник для техникумов и колледжей
ж.-д. трансп. / В.П. Перепон - М. : Маршрут, 2003. - 614 с.
.
Технические условия размещения и крепления грузов в вагонах и контейнерах. - М.
: Юридическая фирма «Юртранс», 2003 г. - 544 с.
.
Тарифное руководство № 3. Указание МПС от 17 декабря 2001 г. № 263у.
.
Типовой технологический процесс работы грузовой станции в условиях
функционирова-ния автоматизированной системы управления.- М. : Транспорт, 1998.
- 144 с.
.
Типовой технологический процесс работы технологических центров по обработке
пере-возочных документов.- М. : Транспорт, 1997.
.
Величко, В.И. Система фирменного транспортного обслуживания (СФТО) при
перевозках грузов по железным дорогам России / В.И. Величко, Е.А. Сотников,
Б.Л. Голубев. - М. : Интекст, 2001. - 184 с.
.
Правила применения ставок платы за пользование вагонами и контейнерами
федерального железнодорожного транспорта (Тарифное руководство №2) - М. :
Транспорт, 2001. - 23 с.
.
Сборник правил перевозок и тарифов железнодорожного транспорта. N
407. - М.: Транс-порт,1997. - 128 с.
.
Дерибас, А.Т. Организация грузовой и коммерческой работы на железнодорожном
транс-порте / А.Т. Дерибас, [и др.] ; Учеб. для вузов. - М. : Транспорт, 1980
г. - 328 с.
.
Контейнерная транспортная система / Л.А. Коган, [и др.] ; Под ред. Л.А. Когана.
- М. : Транспорт, 1991. - 712 с.
.
Типовой технологический процесс работы контейнерной площадки (отделения) - М. :
Транспорт, 2002. - 72 с.
.
Технология работы механизированной дистанции погрузочно-разгрузочных работ и
коммерческих операций. - М. : Транспорт, 2000.
.
Костенко, Н.И. Эффективные технологии - основа развития контейнерных перевозок
/ Н.И. Костенко, Л.А. Красикова // Дальневосточные дороги и транспортные
коридоры. - № 4. - 2006. - С. 12-14.
.
Красикова, Л.А. Организация работы контейнерного пункта : метод. пособие / Л.А.
Красикова. - Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2005. - 40 с.