908

Существует два варианта задания на проектирование работы дорожностроительного потока:

1)по заданному директивному сроку строительства;

2)по установленной производительности строительных потоков, обеспечивающих определенные темпы работ.

При первом варианте необходимо установить состав и количество механизированных звеньев для выполнения работ в заданные сроки. Этот вариант реализуют в первом и втором курсовых проектах по дисциплине “Технология и организация строительства автомобильных дорог”.

При втором варианте определяют продолжительность действия специализированных потоков и всего комплексного потока при заданных составах механизированных отрядов, скомплектованных с учетом наличных мощностей дорожных организаций.

В курсовом проекте используется математическая модель потока, ориентированная на второй вариант: расчет календарного графика при заданных ресурсах.

В модели учтены следующие условия работы специализированного потока, которые очень трудно учесть при ручном счете в связи со значительным увеличением трудоемкости:

а) объемы работ неравномерно распределены по длине дороги; б) сменные темпы специализированных отрядов меняются по длине

дороги (изменение качественных характеристик грунтов, расстояний их перемещения и т.д.);

в) каждый интервал времени имеет различные условия производства (меняются коэффициент сменности, количество рабочих дней и т.д.).

Для оптимизации времени работы комплексного дорожно-строи- тельного потока разработан алгоритм, по которому осуществляется направленный перебор вариантов по срокам начала работ специализированных потоков. Смысл процесса оптимизации состоит в том, чтобы при заданных темпах определить такие сроки начала работы специализированных потоков, которые обеспечат своевременную подготовку фронта работ

иминимальную продолжительность всего строительства. В модели учтены технологические особенности зимнего строительного сезона.

Математическая постановка задачи календарного планирования, алгоритм решения на ЭВМ детально изложены в работах [4,5,6]. Особенности работы с данной и другими аналогичными программами календарного планирования заключаются в том, что пользователь программы должен обязательно представлять принципы, положенные в основу расчета, алгоритм решения задачи. Полученный в результате расчета календарный план, оптимальный с точки зрения организационных разрывов между смежными специализированными потоками, можно рассматривать как один из вари-

9

антов для принятия окончательного решения по организации работ. Каждый вариант расчета оценивается в графическом виде, представляемом на экране монитора. Если он не удовлетворяет поставленным целям (срок строительства превышает нормативный, большая растянутость фронта работ, неритмичная загрузка рабочих и машин и т.д.), необходимо пересмотреть исходные данные (составы специализированных отрядов, темпы и условия производства работ, сроки начала строительства). Изменение исходных данных даст новое оптимальное решение. Только хорошо представляя принцип расчета, можно быстро и достаточно рационально выполнять требующуюся корректировку исходных данных и получать приемлемые для практики результаты.

Быстрая реализация модели комплексного потока на ПЭВМ, достаточно простая форма представления исходных и выходных данных позволяют широко использовать модель комплексного дорожно-строительного потока при разработке календарных планов в реальных условиях.

Чтобы в работе не дублировать детальные расчеты, выполняемые ранее в курсовых проектах, ряд показателей (состав отрядов, темпы потоков и др.) не рассчитывают, а принимают на основе справочных данных.

Задача календарного планирования работы комплексного потока реализована в виде программного комплекса для ПЭВМ «ПОТОК» и может быть использована студентами 4 и 5 курсов при выполнении лабораторных работ, курсовых работ и проектов, для дипломного проектирования.

В данной работе даны подробные указания по подготовке исходных данных и использованию программы для следующих задач:

-расчет и сравнение вариантов календарных графиков строительства земляного полотна (линейный специализированный поток).

-расчет комплексного потока по строительству дороги (линейные специализированные потоки по строительству земляного полотна и дорожной одежды) при заданных составах специализированных отрядов.

-имитационное моделирование календарных графиков.

3.2. Последовательность расчета

Для расчета календарных графиков специализированных линейных дорожных потоков необходимо выполнить расчеты в следующем порядке:

1)в соответствии с шифром задания сформировать исходные данные;

2)укомплектовать варианты отрядов с ведущими машинами в соответствии с заданием и рассчитать их производительности;

3)сделать количественную оценку влияния климатических и организационных факторов на производство работ;

10

4)подготовить исходные данные для ввода их в программу в табличном виде (табл. 3.1 – 3.7);

5)выполнить ввод исходных данных, сделать расчет и построение календарных графиков с использованием программы «ПОТОК»;

6)проанализировать варианты графиков при просмотре их на экране ПЭВМ;

7)сделать технико-экономическое сравнение рассмотренных вариан-

тов;

8)выполнить моделирование календарных графиков путем направленного изменения исходных данных.

Наиболее сложным специализированным потоком с организационной и технологической точки зрения является поток по строительству земляного полотна. В связи с этим первая часть работы связана с расчетом и построением календарных графиков строительства земляного полотна разными по составу механизированными отрядами.

3.3. Комплектование отрядов по строительству земляного полотна и расчет их производительности

В соответствии с заданием (группа 1) дорога разделена на отдельные характерные участки различной протяженности (участки с равномерно распределенными и примерно одинаковыми условиями производства работ). Общее количество точек деления К указано в задании (см. табл. П. 1.1 – П. 1.5). Первая точка – начало дороги, последняя – конец дороги. При К =1, Lk 0 каждой последующей по порядку точке К соответствует значение Lk , равное протяженности от начала дороги до данной точки К . Объемы земляных работ V(L) заданы на характерных участках, т.е. на участках между двумя смежными точками К .

Значения сменных производительностей специализированных отрядов могут оставаться постоянными, а могут изменяться на характерных участках в зависимости от условий производства работ (группы грунта, расстояния перемещения грунта и т.д.).

В задании (группа 2) названы только ведущие, разрабатывающие машины отрядов. Используя справочные данные, необходимо доукомплектовать отряды необходимыми по технологии машинами. Отряд с ведущей машиной «экскаватор» должен быть укомплектован также автомобилями соответствующей грузоподъемности, а отряд скреперов дополнен толкачами в соответствии с расчетом и нормативными требованиями. Расчет сменной производительности машин P(L) в зависимости от условий производства работ на каждом характерном участке выполняется с использова-

11

нием соответствующих сборников ГЭСН [7,8]. Сменные производительности отрядов d(L) на каждом характерном участке определяют как произведение сменной производительности ведущей машины P(L) на их количество в отряде. Значения сменных производительностей отрядов и объемов работ на каждом характерном участке должны быть обязательно представлены в одинаковых единицах измерения. В исходных данных (группа 1) значения V(L) для потока по строительству земляного полотна заданы в тыс.м3, поэтому все значения сменных производительностей отрядов должны быть рассчитаны в тыс.м3. Результаты внести в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Расчет производительности отряда на характерных участках дороги

Для дальнейшего расчета комплексного дорожно-строительного потока прежде всего нужно решить вопрос о темпах (скорости, км/смену) специализированных потоков, исходя из заданных технологий и наименований машин в отрядах. Определенным ориентиром является средний темп работ (км/смену) по строительству земляного полотна, т.к. этот темп определяется производительностью ведущих (разрабатывающих грунт) машин.

Средний темп работ Lсм (км/смену) по строительству земляного полотна можно приближенно оценить по формулам:

по строительству земляного полотна; dср – среднеарифметическая произ-

водительность отряда, тыс.м3.

3.4. Подготовка данных по количественной оценке климатических, организационных и технологических факторов

12

Прежде всего задают общую продолжительность периода планирования Т (годы). То есть строительство должно быть полностью завершено в пределах этого периода. Программой предусмотрены значения Т от 1 года до 5 лет. При расчете графика работ в соответствии с заданием рекомендуется принять Т=2. Если этот период будет недостаточным для строительства заданного участка дороги, то при работе программы «ПОТОК» пользователю будет предложено «увеличить период планирования или темп работ».

В программе «ПОТОК» принят декадный интервал планирования (3 декады в каждом месяце). Годовой период разбивается на 36 декад, первая декада года соответствует первой декаде периода планирования.

Для количественной оценки климатических, организационных и технологических факторов в каждой j-й декаде первого года планирования рассчитывают следующие коэффициенты: продуктивности потока K1j , усло-

здесь Дрj – количество рабочих дней в j-й декаде; Дкj – количество кален-

дарных дней в каждой декаде (определить по календарю планируемого го-

да); Дпвj – количество праздничных и выходных дней в каждой декаде (по календарю); Дмуj – количество дней, неблагоприятных для производства работ по метеоусловиям (группа 3 исходных данных, табл. П. 3.2). Данные по месяцу делят примерно поровну на 3 декады; tр – рабочие дни в период

распутиц без праздничных и выходных дней. Периоды распутиц определяют по исходным данным (группа 3, табл. П. 3.1).

Для каждого специализированного потока должен быть решен вопрос о его круглогодичной или сезонной работе. Во всех случаях при выполнении курсового проекта, если технологические требования позволяют выполнять работы в зимнее время, нужно принять круглогодичную работу и предусмотреть организационные и технологические мероприятия, обеспечивающие работу потока в зимний строительный сезон [9,10,5]. Если технологически работу потока в зимнее время организовать невозможно (строитель-

13

ство земляного полотна из притрассовых резервов, устройство асфальтобетонного и цементобетонного покрытий, поверхностная обработка и т.д.), назначают сезонную работу – работу только в летний строительный сезон.

Для круглогодично работающего потока Дрj рассчитывают на все 36

декад первого года планирования по формуле (3.4). Для потоков, рабо-

тающих сезонно (только в летний строительный сезон), значение Дрj в

зимний период равно 0. Соответственно коэффициент продуктивности по-

Если распутица приходится на всю декаду, коэффициент K1j в этой де-

каде будет равен 0, т.е. рабочие дни в этой декаде отсутствуют. Коэффициент K2 j определить по ЕНИР “Общая часть” (прил. 8) как

величину, обратную усредненным коэффициентам к нормам времени на работы, выполняемые в зимних условиях. В летний период K2 j =1, в зим-

ний период – K2 j 1.

Коэффициент Kсмj определить в соответствии с заданием (группа 3 ис-

ходных данных, табл. П. 3.1). В табл. П. 3.1 указан период, в котором Kсмj

= 2, а в остальное время Kсмj =1. Все данные по расчету коэффициентов

свести в табл. 3.2.

Границы летнего и зимнего строительных сезонов для каждого вида работ определяют по справочным данным [11,12,13] применительно к своему району строительства. Для расчета необходимо определить последнюю

14

декаду зимнего сезона jкз (конец зимы) и последнюю декаду летнего сезо-

на jкл (конец лета). При производстве земляных работ этим показателям соответствуют номера декад, на которые приходится окончание весенней и осенней распутицы (исходные данные – группа 3, табл. П. 3.1). Показатели jкз и jкл вводят только для первого года строительства.

Для специализированных потоков, работающих в зимнее время, возможны следующие технологические схемы работ:

1.Конструктивный слой, возводимый в зимнее время, полностью закончен и может быть перекрыт следующим вышележащим слоем. В этом случае достройка в весенний период не требуется. Конструкция счита-

ется готовой для последующих работ, которые могут быть выполнены на ней в зимнее время. Пример: песчаный подстилающий слой под щебеночное основание.

2.Конструктивный слой, возводимый в зимнее время, нельзя считать полностью законченным и перекрывать его вышележащим слоем в зимний сезон. Требуется достройка этого слоя после его оттаивания весной и выполнения определенных работ. Только тогда возможно его перекрытие вышележащим слоем. Чаще всего достройка необходима при производстве земляных работ в зимнее время. При строительстве верхних слоев щебеночного основания в зимнее время по технологии сложно выполнить расклинцовку, поэтому слои щебеночного основания считаются незаконченными в зимнее время. Для их завершения требуется достройка в летний строительный сезон. Темп достройки (км/смену) может быть определен по технологическим картам. В задании на лабораторные работы и курсовой проект темпы достройки условно заданы одинаковыми для всех потоков и всех лет планового периода (прил. 4).

3.5. Комплектование отрядов по строительству слоев дорожной одежды и расчет их производительности

По заданию (прил. 5) нужно установить конструкцию дорожной одежды своего варианта. Учитывая категорию дороги, вычертить поперечный профиль дорожной одежды и рассчитать ширину каждого конструктивного слоя.

Общее количество специализированных потоков по строительству дорожной одежды чаще всего совпадает с количеством конструктивных слоев дорожной одежды. В отдельных случаях в зависимости от технологии два смежных конструктивных слоя могут строиться одним специализированным потоком. При расчете календарного графика комплексного потока

15

по строительству дороги в общее количество специализированных потоков обязательно включают поток по строительству земляного полотна.

Исходя из условий функционирования, дорожно-строительный поток определяется как неритмичный поток, а наиболее рациональной схемой его организации принято считать постепенное увеличение темпов специализированных потоков от нижних слоев дорожной конструкции к верхним [14].

Определяющими условиями для назначения темпов работ потоков по строительству слоев дорожной одежды могут быть различные ограничения: сроки строительства, производительность звена автомобилей по доставке материалов, производительность заводов по приготовлению полуфабрикатов, производительность ведущей машины. В качестве ведущих машин по строительству слоев дорожной одежды выбирают наиболее энергоемкие машины (укладчики, катки, погрузчики, распределители). При назначении количества этих машин сопоставляют темпы смежных потоков, ориентируясь на темп строительства земляного полотна. Например, при строительстве щебеночного основания, особенно для дорог III и IV технических категорий, темп работ назначают достаточно близким к темпу строительства земляного полотна (возможно по производительности катка). При этом темп строительства песчаного подстилающего слоя (км/смену) принимают равным темпу строительства щебеночного основания (км/смену), чтобы не создавать больших разрывов между ними. Производительность этих специализированных отрядов в м2 может быть различной из-за разной ширины слоев.

В справочной и учебной литературе [11,14] приведены рекомендации по назначению рациональной длины сменной захватки для основных конструктивных слоев дорожной одежды. Этими рекомендациями также можно воспользоваться при назначении темпов специализированных потоков.

Оптимизация сменной захватки по критерию минимальной стоимости эксплуатации машин осуществляется при изменении длины захватки от минимальной до максимальной. При этом оптимальная величина может достигаться на определенном отрезке (оптимум локальный), что соответствует реальным темпам производства работ. При увеличении количества ведущих машин захватку можно увеличивать до ∞. Однако речь будет идти о целесообразности увеличения темпа работ. Пределы варьирования сменной захватки могут определяться по темпам первого и последнего потоков. Как правило, сменный темп строительства земляного полотна небольшой, его можно принять за минимальный. При современных мощных и производительных машинах по строительству дорожных одежд такая длина захватки

16

недостаточна для эффективного использования машин. Темп строительства покрытия, как правило, достаточно высок. Он может быть принят за максимальный. Оптимизацию сменного темпа выполняют в курсовом проекте, как правило, для одного из промежуточных слоев дорожной одежды.

Расчет выполняют в табличной форме (табл. 3.3) в следующем порядке

1.Определяют состав отряда по строительству слоя дорожной одежды на основе типовых технологических калькуляций, ЕНиРов или ГЭСН с расчетом потребности машин для выполнения отдельных операций в тече-

ние смены при разной длине захватки, варьируя ее от минимальной lmin до максимальной lmax , чтобы получить 5-6 значений состава отряда.

2.По [3] определяется стоимость машино-часа и машино-смены работы для каждой используемой машины (соответственно столбцы 4 и 5 табл. 3.3).

3.Устанавливают оптимальную длину захватки lопт путем определения стоимости эксплуатации машин при выполнении единицы измерения кон-

структивного слоя дорожной одежды:

За оптимальную принимают такую захватку, при которой стоимость единицы измерения будет наименьшей. Удельные затраты на единицу измерения при данной длине захватки определяют по формуле (руб./ед. изм.)

j 1

где Сijмаш. см – стоимость машино-смены машины i-го типоразмера, входя-

щих в j-й комплект, руб.; nij – количество машин i-го типоразмера, входя-

щих в j-й комплект; j=1,..k…,K – количество комплектов однотипных машин в составе специализированного отряда; V – объем работ, выполняемый специализированным отрядом машин при данной длине захватки, ед. изм.

17

Таблица 3.3

Оптимизация сменного темпа отряда по строительству слоя дорожной одежды

В указанном порядке получают необходимые данные и строят график (рис. 3.1), который позволяет установить величину lопт . На графике перепады стоимости возникают в местах увеличения числа комплектующих машин.

На основе вышеизложенных принципов определяют производительности и сменные темпы строительства остальных слоев дорожной одежды.

Рис 3.1. Пример графика для определения оптимальной длины захватки

18