Методичні вказівки до курсового проекту
.pdf5.1 Транспортна задача
В курсовому проекті передбачається розробка лише колових маршрутів внаслідок великих та постійних обсягів відправлень. Розробку раціональних маршрутів необхідно виконувати в два послідовних етапи: вирішення транспортної задачі та формування остаточних маршрутів.
Транспортна задача відноситься до задач дискретно-лінійного програмування. Вирішується симплекс методом або його модифікаціями. Рішення частіше носить дискретний характер.
Існують окремі постановки транспортної задачі: з обмеженнями за мінімальними обсягами перевезення на маршруті, з накладанням штрафів за неповне використання рухомого складу, з обов'язковою послідовністю заїзду в відповідні пункти, з фіксованим значенням партій відправлення та ін. В курсовому проекті транспортна задача носить спрощений характер та призначена для ілюстрації можливості прямого удосконалення технологічного процесу без додаткових капітальних вкладень.
Основою транспортної задачі є транспортна таблиця. Транспортна таблиця складається з відстаней від всіх відправників до всіх вантажоодержувачів та відповідних обсягів перевезення. Початкова постановка задачі у вигляді транспортної таблиці називається опорним планом руху автомобілів під навантаження. Оптимальна транспортна таблиця – планом повернення порожніх автомобілів.
При формуванні транспортної таблиці обов'язково враховується сумісність окремих вантажів та можливість їх перевезення одним рухомим складом. В випадку, коли в результаті аналізу сумісності було виділено два повні окремі вантажні кластери транспортна таблиця будується для кожного кластеру окремо.
Приведення вантажів різного коефіцієнту використання вантажності до першого класу виконується за допомогою переходу від наявних тонн до автотонн. Перехід виконується за допомогою залежності
|
QA = QT , |
(5.1) |
|
γ |
|
|
C |
|
де QA |
– добовий обсяг перевезення вантажу в авто-тоннах, авто-тонн; |
|
QT |
– добовий обсяг перевезення вантажу в тоннах, т; |
|
γС |
– статистичний коефіцієнт використання вантажності. |
|
Для n – відправників та m – одержувачів транспортна таблиця приймає наступний вигляд опорного плану руху автомобілів під навантаження розміром n на m елементів (дивіться таблицю 5.1).
Вирішення транспортної задачі передбачає пошук оптимального рішення для транспортної таблиці. Критерієм оптимізації в цьому випадку виступає мінімізація транспортної роботи. Цільова функція приймає вигляд
n |
m |
|
F = åå(QA( Bi− Зj ) × l( Bi − Зj ) ) ® min . |
(5.2) |
|
i =1 |
j =1 |
|
При цьому залишаються сталими обмеження за обсягами завезеннявивезення та відстані перевезення. Приклад рішення транспортної задачі методом потенціалів наведено у додатку К. В додатку Л наведено лістинг програми для математичної оболонки MATLAB для автоматизації процесу рішення транспортної задачі.
Вигляд плану повернення порожніх автомобілів співпадає з опорним планом руху автомобілів під навантаження та заповнюється у відповідності до оптимального рішення транспортної задачі. Обидва плани використовуються для наступного формування колових та маятникових маршрутів.
5.2 Формування раціональних маршрутів руху автомобілів
Для формування маршрутів руху автомобілів необхідно використовувати один з прийнятих методів: метод таблиць зв'язку або метод сумісних планів [5].
Таблиця 5.1 – Опорний план руху автомобілів під навантаження
Відправник |
Параметри |
|
|
|
|
|
|
Одержувач |
|
|
|
|
Обсяг вивезення, авто-тонн |
||||||||
|
|
|
З1 |
|
З2 |
|
|
... |
Зm |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Відстань, км |
|
|
|
l(B1-З1) |
|
l(B1-З2) |
|
|
... |
l(B1-Зm) |
|
|
|
m |
|
|
||||
В1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
åQA( B1−Зj ) |
|
|
Обсяг, авто-тонн |
|
QA(В1-З1) |
|
QA(В1-З2) |
|
... |
QA(В1-Зm) |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
j =1 |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Відстань, км |
|
|
|
l(B2-З1) |
|
l(B2-З2) |
|
|
... |
l(B2-Зm) |
|
|
|
m |
|
|
||||
В2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
åQA( B2−Зj ) |
|
|
Обсяг, авто-тонн |
|
QA(В2-З1) |
|
QA(В2-З2) |
|
... |
QA(В2-Зm) |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
j =1 |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
... |
... |
|
|
|
|
... |
|
... |
|
|
|
... |
... |
|
|
|
|
... |
|
|
|
|
Відстань, км |
|
|
|
l(Bn-З1) |
|
l(Bn-З2) |
|
|
... |
l(Bn-Зm) |
|
|
|
m |
|
|
||||
Вn |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
åQA( Bn− Зj ) |
|
|
Обсяг, авто-тонн |
|
QA(Вn-Зm) |
|
QA(Вn-Зm) |
|
... |
QA(Вn-Зm) |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
j =1 |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
n |
|
|
|
n |
|
|
m n |
|
n m |
|
||
Обсяг завезення, авто-тонн |
|
|
åQA( Bi −З1) |
|
åQA( Bi −З 2) |
|
... |
åQA( Bi −Зm) |
ååQA( Bi −Зj ) = |
ååQA( Bi−Зj ) |
|||||||||||
|
|
|
|
|
i 1 |
|
|
|
i 1 |
|
|
|
i 1 |
|
j =1 i =1 |
|
i =1 j =1 |
|
|||
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
= |
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
Таблиця 5.2 – Годинна продуктивність роботи автомобілів та собівартість перевезення однієї тони вантажу |
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Показник |
|
|
Марка |
|
Вантажність, т |
|
Час навантаження- |
|
Відстань вантажного пробігу, км |
||||||||||||
|
|
|
|
розвантаження, год. |
|
lїв1 |
|
lїв2 |
lїв3 |
lїв4 |
lїв5 |
||||||||||
Годинна продуктивність |
|
Марка 1 |
|
... |
|
|
|
|
... |
|
|
... |
|
... |
... |
... |
... |
||||
автомобіля, т/год. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
.... |
|
... |
|
|
|
|
... |
|
|
... |
|
... |
... |
... |
... |
||||
Собівартість перевезення однієї |
|
Марка 1 |
|
... |
|
|
|
|
... |
|
|
... |
|
... |
... |
... |
... |
||||
тони вантажу, грн/т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
... |
|
... |
|
|
|
|
... |
|
|
... |
|
... |
... |
... |
... |
||||
При використанні таблиць зв'язків в першу заноситься опорний план руху автомобілів під навантаження з відповідними обсягами. У другу – зворотний план повернення автомобілів. Елементи першої таблиці починаються з Ві, а елементи другої з Зj.
Після формування двох таблиць виконується викреслювання напрямків руху. Існує два основних принципи викреслювання: початок маршруту повинен співпадати з кінцем та мінімізація обсягів перевезення (обсяг перевезення на маршруті відповідає обсягу на мінімальній ланці маршруту).
Наприклад: В1З1-З1В2-В2З3-З3В1. Два напрямки складають один перегін (В1З1-З1В2). Мінімальний обсяг перевезення за чотирма напрямками складає 20 авто-тонн. В результаті обсяг перевезення по маршруту дорівнює 20 автотонн. З інших напрямків виконується віднімання 20 авто-тонн. Для наступного маршруту використовуються одержані залишки. Приклад формування колових та маятникових маршрутів наведено у додатку М.
Маршрути, які не мають внутрішніх елементів а складаються з двох напрямків називаються маятниковими та мають коефіцієнт використання пробігу, який дорівнює 0,5. Маршрути (як в прикладі), які мають внутрішні елементи називаються коловими. Коефіцієнт використання пробігу дорівнює 0,5 ÷ 0,99. В разі, коли коефіцієнт використання пробігу на коловому маршруті є меншим за 0,5 транспортна таблиця не відповідає матриці найкоротших відстаней.
Наступним кроком виконується перевірка всіх колових маршрутів на значення коефіцієнту використання пробігу. Коефіцієнт використання пробігу для колових маршрутів повинен задовольняти нерівності β ≥ 0,53 та визначається зі співвідношення
|
|
nPk |
|
|
βk = nPk |
ålївkj |
, |
(5.3) |
|
nPk |
||||
|
|
j =1 |
|
|
|
ålївkj + ålпkj |
|
|
|
|
j =1 |
j =1 |
|
|
де βk – коефіцієнт використання пробігу на k – му маршруті;
lївkj – вантажний пробіг на j – му перегоні k – го маршруту, км;
lпkj – порожній пробіг на j – му перегоні k – го маршруту, км;
nPk – кількість перегонів на k – му маршруті, од.
Перегоном на коловому маршруті вважається вантажний та порожній пробіг від одного до наступного вантажовідправника.
Якщо коефіцієнт використання пробігу є меншим за 0,53 маршрут розформовується на множину маятникових. Наприклад: В1З1-З1В1 та В2З3З3В2. Обсяги за окремими маршрутами відповідають базовому коловому маршруту та однакові.
Обсяг перевезення на маршруті переводимо від авто-тонн до тонн
Q |
= |
QAk |
× nPk |
, |
(5.4) |
Tk |
|
nPk |
|
||
|
|
åγi |
|
|
|
i =1
де QTk – обсяг перевезення на k – му маршруті в тоннах, т;
QAk – обсяг перевезення на k – му маршруті в авто-тоннах, авто-тонн; γi – коефіцієнт використання вантажності на і – му перегоні.
За результатами розрахунків формується таблиця маршрутів до якої включаються: порядкові номери маршрутів, їх повний склад (з яких перегонів складаються), відстань вантажного та порожнього пробігу, обсяги перевезення на маршрутах в авто-тоннах та тоннах. Першими до таблиці заносяться маятникові маршрути, наступними – колові. Результати таблиці використовуються для подальших розрахунків. Нумерація маршрутів обов'язково зберігається.
6 ВИБІР РУХОМОГО СКЛАДУ ДЛЯ РОБОТИ НА МАРШРУТАХ
Вибір рухомого складу виконується для всіх розроблених маршрутів. Основною ціллю вибору є мінімізація транспортних витрат та максимізація виробітку автомобілів. Вибір рухомого складу виконується в два етапи: розрахунки раціональної вантажності (з урахуванням основних параметрів маршрутів) разом з призначенням альтернативних моделей автомобілів та вибір з трьох альтернативних марок найбільш доцільної за критерієм найбільшої продуктивності та найменшої собівартості.
6.1 Розрахунок раціональної вантажності автомобілів
Після описання колових та маятникових маршрутів потрібно призначити модель автомобіля (автопоїзда). Вибір типу автомобіля (автопоїзда) здійснюється на основі правил перевезення вантажу та вимог, які стосуються рухомого складу.
Альтернативні моделі автомобілів (автопоїздів) визначаються за допомогою порівняння їх фактичної вантажності з раціональною
|
|
|
|
|
|
|
|
qP = |
|
QT |
|
|
, |
(6.1) |
|
|
|
|
|
|
|||
n ×γ |
|
||||||
|
С |
|
|||||
де qP – раціональна вантажність, т;
QT – середній обсяг перевезення по маршрутах, т;
n– можлива кількість обертів на маршруті, од.;
γС – середній коефіцієнт використання вантажності.
Середній обсяг перевезення по маршрутах визначається з таблиці маршрутів та фактично є середнім значенням обсягів перевезення по перегонах
w |
|
QT = åQTk / w , |
(6.2) |
k =1
де w – загальна кількість маршрутів, од.
Середній коефіцієнт використання вантажності визначається як середня величина між всіма поданими в завданні вантажами за залежністю
m |
|
γС = åγCi / m , |
(6.3) |
i =1
де γСi – коефіцієнт використання вантажності для і – го вантажу; m – загальна кількість вантажів, од.
Можлива кількість обертів визначається у відповідності до часу роботи автомобіля на маршруті та округлюється у більшу сторону
Tм |
|
|
n = tоб |
, |
(6.4) |
де Tм – прийнятий час роботи автомобіля на маршруті, год.; tоб – середній час оберту автомобіля на маршрутах, год.
Час роботи автомобіля на маршруті приймається рівним 8 годинам. Середній час оберту автомобіля на маршруті визначається за допомогою
середньої експлуатаційної швидкості за залежністю
|
= |
|
|
lм |
|
, |
(6.5) |
|
tоб |
||||||||
|
|
|
|
|||||
|
|
VE |
|
|||||
де lм – середня довжина маршруту, км;
VE – експлуатаційна швидкість, км/год.
Експлуатаційна швидкість для міста складає 15 км/год., а для приміських та міжміських перевезень 40 – 45 км/год.
Середня довжина маршруту визначається за допомогою таблиці маршрутів як серденя між ними
|
|
w |
|
|
|
|
= ålмk / w . |
|
|
lм |
(6.6) |
|||
|
|
k =1 |
|
|
де lмk – довжина k – того маршруту, км. |
|
|||
Довжина маршруту є сумою вантажного та порожнього пробігу |
|
|||
|
|
nPk |
nPk |
|
lмk = ålївj + ålпkj . |
(6.7) |
|||
|
|
j =1 |
j =1 |
|
За результатами розрахунків раціональної вантажності з [6] виконується вибір трьох альтернативних марок рухомого складу. Попередньо здійснюється порівняння значення qP з мінімальним значенням обсягів перевезення на маршруті. Якщо значення раціональної вантажності є сильно відрізняється від мінімального обсягу перевезення (більше ніж на 80%) його коригують.
6.2 Вибір раціональної марки автомобілів
Вибір раціональної марки автомобілів виконується з урахуванням розроблених маршрутів, вантажу, трьох обраних альтернативних марок автомобілів та їх техніко-економічних характеристик. Вибір однієї марки здійснюється за двома критеріями: максимальна годинна продуктивність та мінімальна собівартість перевезення однієї тони вантажу.
Годинна продуктивність рухомого складу визначається зі співвідношення
|
qH × |
|
× |
|
|
×VT |
|
|
||
WQi = |
γC |
β |
i = 1,2,...,5 , |
(6.8) |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
lївi +VT × β ×tH / P |
||||||||||
|
|
|
||||||||
де WQi – продуктивність для і – тої відстані вантажного пробігу, т/год.; qH – номінальна вантажність автомобіля, т;
γС – середній коефіцієнт використання вантажності;
β– середній коефіцієнт використання пробігу;
VT |
– середня технічна швидкість, км/год.; |
|
||
lївi |
– значення і – тої відстані вантажного пробігу, км; |
|
||
tH / P – час навантаження-розвантаження автомобіля, год. |
|
|||
Середній коефіцієнт використання пробігу визначається з формули |
|
|||
|
|
|
w |
|
|
|
|
= åβk / w . |
|
|
|
β |
(6.9) |
|
k =1
Середня технічна швидкість визначається в залежності від вантажності обраних альтернативних марок рухомого складу та складає:
-для автомобілів вантажністю до 7 тон – 25 км/год.;
-для автомобілів вантажністю більше 7 тон – 24 км/год.
Годинна продуктивність, як і собівартість перевезення однієї тони вантажу визначаються для п'яти інтервалів вантажного пробігу. Крок відстаней визначається з залежності
lKB = |
lїв( max) − lїв( min ) |
, |
(6.10) |
|
|||
4 |
|
|
|
де lKB – довжина кроку відстані, км;
lїв( max) – максимальний вантажний пробіг на маршрутах, км;
lїв( min) – мінімальний вантажний пробіг на маршрутах, км.
В залежності від кроку відстаней визначаються відстані перевезення
lївi = lїв( min ) + (i -1) ×lKB . |
(6.11) |
Час навантаження-розвантаження автомобіля залежить від типу автомобіля, його вантажності та коефіцієнту її використання
|
|
2 × (t1 |
+ tH × (qH × |
|
-1)) |
|
|
|
tH / P = |
γC |
, |
(6.10) |
|||
|
|
60 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
де t1 |
– час навантаження першої тони, хв.; |
|
|
||||
tH |
– час навантаження наступних тон, хв. |
|
|
||||
Час навантаження першої та наступних тон в залежності від типу рухомого складу наведені у додатку Д.
Собівартість перевезення однієї тони вантажу на відповідну відстань визначається за формулою
|
|
|
|
lївi |
|
|
æ |
|
|
CП |
ö |
|
CП × tH / P |
|
|
||||||
S |
= |
|
|
|
|
|
×çC |
|
+ |
÷ |
+ |
i = 1,2,...,5 , |
(6.11) |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
V |
|
||||||||||||
Ti |
|
q |
H |
×γ |
C |
× β |
ç |
ЗМ |
|
÷ |
|
q |
H |
×γ |
C |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
è |
|
|
T |
ø |
|
|
|
|
|
|||||
де STi – собівартість перевезення тони вантажу на і – ту відстань, грн/т;
СЗМ – змінна складова собівартості перевезення, грн/км;
СП – постійна складова собівартості перевезення, грн/год.
Результати розрахунків заносяться до таблиці. За даними таблиці будуються два графіки: графік залежності годинної продуктивності від довжини вантажної їздки та графік залежності собівартості перевезення однієї тони вантажу від довжини вантажної їздки. Для обох графіків на