книги из ГПНТБ / Оптимизация процессов грузовой работы

3—6—2-, из точки 4 в точку 2: 4—3—2-, 4—5—2-, 4—6—2 и так для каждых трех точек. И з этих вариантов выберем кратчайшие маршруты между дву ­ мя точками и запомним их, например 3— 5— 2; 4— 6— 2\ 5— 4— 2; 6— 5— 2.

На более раннем этапе в точку 2 можно попасть такж е из любой точки через две другие, например из третьей: 3— 4— 5— 2; 3— 4— 6— 2; 3— 6— 4— 2\ 3—6—5— 2\ 3—5—6— 2; 3— 5— 4—2. И з точки 4 на предпоследнем этапе путь в точку 2 уж е выбран, так ж е как и из точек 5 и 6. Поэтому на данном этапе необходимо лишь к предыдущим расстояниям прибавить расстояние от точки 3 до точек 4, 5 и 6 и выбрать кратчайший маршрут. П усть это будет

в предположении, что путешествие заканчивается в точках 3, 4, 5 и б.Таким образом, можно получить кратчайший путь, обходя каждую точку по од­ ному разу. Такой способ не исключает потери строго оптимального вариан­ та, особенно при большой разнице в расстояниях между точками. Однако его можно с успехом использовать для практических целей.

Рассмотрим в качестве примера задачу [27], решенную с использо­ ванием теории графов. Несимметричная матрица расстояний для точек, обозначенных на рис. 63, задана в табл. 40.

Принимая за окончание маршрута точку 1 (по условию задачи возвращ е­ ние в исходную точку обязательно), вычислим длину маршрутов из точки 2 в точку 1 через все другие точки, т. е. маршруты 2— 3— 7; 2— 4— /; 2— 5— 7; 2— 6— 7. И з них наиболее короткий маршрут 2— 3— 1, длина которого равна 36. Заносим найденную величину с индексом 3 во вторую строку

3— 5— 7; 3— 6— 1. И з них минимальный маршрут 3— 5— 7 с общей длиной, равной 17. Эту величину с индексом 5 заносим в третью строку столбца К у Аналогично рассчитываем маршруты из точек 4, 5 и 6 и минимальные рас­ стояния заносим соответственно в четвертую, пятую и шестую строки пер­ вого столбца.

На втором этапе расчетов вычисляем маршруты на один рейс длиннее предыдущих, учитывая, что маршруты, включающие два последних рей­

Маршруты через точку 3 следующие: 3— 4—2— 7; 3— 5— 6— 7 и 3— 6— 2— 7,

213

214

т. е. маршрут должен быть всегда разомкнутым. Например, не имеет смыс­ ла маршрут 1— 2— 3— 4— 2— 5.

Рассмотренные ранее методы оптимизации планирования работы кранов пригодны главным образом для сортировочных контейнерных пунктов, когда ситуация на площадке не зависит от работы автомобильного транс­ порта. Д л я грузовы х и грузосортировочных пунктов, где ситуация ме­ няется в зависимости от завоза и вы воза контейнеров автомобильным транс­ портом, необходим более универсальный метод решения поставленной за ­ дачи — метод эвристического программирования. (Эвристиками называют­ ся факторы, которые позволяю т решить задачу без полного перебора ва­ риантов. Методы, использующие эвристики для сокращения поиска ре­ шения, не гарантируя при этом его нахождения, называю тся эвристичес­ кими.)

Сущность метода, применимого к данной задаче, заклю чается в следу­ ющем. Рассчитываю т ряд вариантов работы кранов на несколько этапов (нап­

215:

Так, для схемы, приведенной на рис. 64, п = 3, к = 4 и общее число расчетных вариантов равно N = З4 = 81. Расчетные приведенные про­ беги крана в каждом варианте сравнивают между собой и выбирают наи­ меньший. Пусть это будет вариант 1— 2— 3— 4—5— 6— 7. И з него составля­

Преимущество этого метода состоит в том, что, помимо универсальности, он сокращ ает затраты машинного времени, поскольку число расчетных ва­ риантов прямо пропорционально числу расчетных точек, в то время как при использовании методов линейного программирования увеличение коли­ чества точек приводит к увеличению времени расчета по экспоненциональной зависимости. Кроме того, нет необходимости хранить в запоминающем

но разработанного дискретного датчика и последующей статистической

Метод эвристического программирования, конечно, не исключает поте­ ри оптимального варианта, но дает вариант лучший, чем принцип кратчай­ шего рейса на каждом этапе. Точность метода увеличивается с увеличением количества этапов расчета для определения одного рейса и одновременно рассматриваемых точек. Н а основе этого метода Ц Н И И М ПС разработана программа расчета плана работы крана на ЭВМ «Урал-4». Структурно она состоит из четырех связанных между собой блоков. Первый блок рассчиты­ вает маршрут крана при снятии контейнеров до начала сортировки по одно­ му с каждого вагона. Второй блок (основной) рассчитывает оптимальный маршрут крана при сортировке контейнеров всей подачи. Третий блок (конт-

216

рольный) проверяет правильность расчета и при наличии необработанных контейнеров рассчитывает маршрут крана для их обработки. Четвертый блок печатает результаты в виде координат контейнеров и контейнеро мест в по­ следовательности, соответствующей перемещению крана и его грузоподъем­ ного механизма. Из второго блока имеется несколько выходов в контроль­ ный блок. Расчет вариантов обработки контейнеров ведется последователь­ но и поэтапно. К ак было показано ранее, для выбора оптимального вариан­ та передвижения крана, выполняющего четыре операции на одном этапе {установка контейнера из вагона на площадку и следующего контейнера с площадки в вагон или перестановка контейнера из вагона в вагон), тре­ буется рассмотреть от 10 до 81 варианта. В о время расчета вариантов произ­ водится коррекция, а по окончании расчета каждого варианта — рекор­ рекция ситуации на контейнерной площадке. При коррекции признак «Заня­ то» (1) вносится в список ранее свободных мест на площадке, признак «Об­ работан» (1) — в список контейнеров в вагоне и н а площадке, признаки «Занято» (1) или «Свободно» (0) — в список свободных контейнеромест в ва­ гоне. Внесенные изменения запоминаются, а после окончания расчета дан­ ного варианта восстанавливается исходная ситуация (рекоррекция). В про­ грамме использованы следующие логические зависимости реальных усло­ вий контейнерных пунктов.

1. Если в вагоне, куда надо поставить контейнер, в данный момент нет свободного места, то определяется назначение другого контейнера и отыски­ вается свободное место в другом вагоне. Эта операция может повторяться

нс

Рис. 64. Схема расчета вариантов работы крана:

217

до 8 раз, после чего, если место не найдется, управление передается в конт­ рольный блок.

2.Если в вагон надо поставить 5-тонный контейнер, а свободное место-

внем рассчитано для 3-тонного контейнера, то стоящий рядом со свободным местом 3-тонный контейнер снимается на площадку или перестанавливается

вдругой вагон (в зависимости от назначения), а затем на освободившееся место ставится 5-тонный контейнер. Если в данный момент на площадке нет свободного места для выгружаемого из вагона 5-тонного контейнера (веро­ ятность такого случая крайне мала, но в программе эта возможностьпредусмотрена), то снимается другой (ближайший) контейнер. Дальнейшие-

4. Если назначение контейнера совпадет с назначением двух или более-

ляю тся контейнеры в вагонах или на площадке для освобождения требуемых мест.

6. По окончании вариантных расчетов на данном этапе и выбора наилуч­ шего варианта ситуация окончательно корректируется, после чего начина­ ется расчет следующего этапа.

Эти логические зависимости не исчерпывают всех особенностей работы программы, однако в известной степени дают представление о сложности ее структуры и способах преодоления возникающих в процессе сортировки контейнеров трудностей. В общую программу входят такж е стандартные

мест на площадке, трех ближайших контейнеров, предназначенных для по­ грузки, и др.

На основе алгоритма и программы Ц НИИ МПС выполнены опытные рас­ четы работы кранов на контейнерном пункте станции Знаменка Ю го-Запад­ ной дороги, оборудованном козловым электрическим краном с пролетом. 11,3 м. При сборе статистического материала здесь были записаны фактичес­ кие рейсы крана при обработке 14 подач. Затем план работы крана был рас­ считан на Э ВМ «Урал-4». При этом пробег сократился в среднем на 11,5% .

Приведенная методика планирования работы кранов в принципе пригод­ на и для переработки большегрузных контейнеров. Однако следует учесть,, что сортировки их практически не будет, так как, во-первых, в одном ваго ­ не размещаются лишь 2— 3 контейнера и, во-вторых, сеть контейнерных пунк­ тов будет ограничена небольшим числом станций. Поэтому планировать рабо­ ту кранов с большегрузными контейнерами имеет смысл только при выпол­ нении перегрузочных операций. П оскольку при этом необходимо постоянна

218

корректировать ситуацию на контейнерном пункте, реализация оптималь­ ных планов возможна лишь при использовании управляющей Э ВМ на кон­ тейнерном пункте или станции, в состав которой входит этот пункт.

4. НАИВЫГОДНЕЙШИЕ СКОРОСТИ КОЗЛОВЫХ КРАНОВ ЩЛЯ ПЕРЕГРУЗКИ КОНТЕЙНЕРОВ

Скорости механизмов передвижения и подъема груза у козловых кранов, используемых на контейнерных пунктах, установлены сопоставлением их технико-экономических показателей с показателями кранов других типов и козловы х кранов, выпускавш ихся ранее. Т ак как все возможные скорости сравниваемых кранов не рассматривались из-за вариантных расчетов, не­ известно, являю тся ли скорости существующих кранов наивыгодней­ шими.

В последнее время появились труды, в которых скорости кранов реко­ мендуется определять исходя из наилучшей реализации их при разных дли­ нах рейсов [26]. Можно определять скорость кранов по минимуму эксплуа­ тационных расходов [24]. Однако эта методика разработана для выбора наивыгоднейшей эксплуатационной скорости кранов при оптимальном управлении их механизмами. Методика определения конструкционных скоростей кранов по минимуму затрат пригодна только для выбора скорости подъема-опускания грузов строительными башенными кранами и не учиты­ вает заработную плату рабочих, обслуживающих их, а такж е эффективность капиталовложений.

Методикой, разработанной ЦН И И МПС, которая изложена далее, наи­ выгоднейшие конструкционные скорости всех механизмов кранов предла­ гается выбирать по минимуму приведенных затрат. Технико-экономический эффект от реализации различных скоростей кранов зависит от контейнеро­ оборота.

На крупных контейнерных пунктах, где работают два или более кра­ нов, изменение скоростных.характеристик может повлечь за собой уве­ личение или уменьшение их числа; на малых и средних пунктах — измене­ ние простоя подвижного состава. Поэтому рассмотрим особенности опреде­ ления скоростных характеристик кранов для контейнерных пунктов с боль­

где Скр — приведенные годовые расходы, зависящ ие от числа кранов, р у б .; С3.п — годовые расходы на заработную плату крановых бригад, приемо­

сдатчиков, работающих с крановыми бригадами, руб.; Сэ — годовые затраты на электроэнергию, руб.

219

2дКр

Дкр скр

Время разгона и замедления кранов, оборудованных контроллерами, практически увеличивается в 1 ,5 — 2 раза.

В этом случае

кр 4Дцр

С = А*55 +

Дкр акр

22 0

Подставив значение /цр в формулу (V I.23), получим

Величина Сзп складывается из расходов на оплату труда крановых

бригад Cg® и весовщ иков С|п-'

з б 5 ^ 0 г е м г , ( с ; « - ) > с ; п)

С зп — оплата труда крановой бригады, руб./смена;

Сзп — оплата труда приемосдатчика груза, работающего с крановой бригадой, руб./смена.

Подставив значение /цР, получим

ваемую в периоды разгона Ср и во время движения с установившейся ско­

221