
книги из ГПНТБ / Оптимизация процессов грузовой работы
..pdfРис. 14. Классификация грузовых фронтов
если транспортные связи между прирельсовым складом подъездного пути и цеховыми складами предполагается осущ ествлять средствами не прерывного транспорта, то входящий поток заявок со стороны промышлен ного предприятия можно принять детерминированным;
если на предприятии не проектируются цеховые склады или емкость их предусматривается незначительной, то работа промышленного транспор та, осуществляющего транспортные связи между цехами и прирельсовым складом, ^строго определяется технологическим процессом цехов и поэтому
входящий поток транспортных средств (вагонов, автомобилей) можно при нять регулярным; у
в остальных случаях входящий поток транспортных средств со стороны магистрального и промышленного транспорта можно принять простейшим а закон распределения времени выполнения грузовых операций — пока зательным. Основной аргумент в пользу такого допущения тот, что при пуассоновском распределении частоты поступления требований в систему обслуживания (грузовой фронт) и показательном распределении времени обслуживания время ожидания транспортными средствами выполнения грузовы х операций будет наибольшим по сравнению со всеми другими видами распределений. Следовательно, перерабатывающая способ ность будет рассчитана для наиболее трудных условий функционирова ния грузового фронта, что практически позволит исключить задержки
транспортных средств в ожидании грузовых операций и повысить надеж ность работы.
60
3. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОСНАЩЕНИЕ ПРИ ДЕТЕРМИНИРОВАННОМ ХАРАКТЕРЕ РАБОТЫ
Детерминированный режим работы грузового фронта характеризует ся поступлением транспортных средств по расписанию или через опреде ленные интервалы (регулярный входящий поток) и постоянным (или близ ким к нему) временем выполнения грузовых операций. Д л я наиболее обще го случая оптимизации работы грузового фронта, когда определяют наи выгоднейшие значения числа погрузочно-разгрузочных машин у и подач х, времени работы склада в течение суток Т, составим выражение приведен ных затрат
R — —|-Са+ С3 —1- С4 —|—С5 —|-Св -f-С7 —J- Са -J-С9, |
(II 1.5) |
где Сх — расходы, связанные с амортизацией и ремонтом погрузочно-раз грузочных машин, с учетом коэффициента эффективности капи тальных вложений, руб.:
Сх = 0,01Дг/(Л + Д); |
( I I I .6 ) |
К — стоимость погрузочно-разгрузочных машин с учетом их монта
ж а и транспортировки, руб.;
у— число погрузочно-разгрузочных машин;
А— процент годовых отчислений на амортизацию погрузочно-разгру зочных машин;
Д— отраслевой коэффициент эффективности капитальных вложений;
С2 — расходы, связанные с вагоно-часами простоя при загрузке и раз
грузке вагонов, руб. При поступлении вагонов в адрес грузово го фронта:
маршрутами
|
С2 = 3 6 5 ^ ^ - в , |
( I I I . 7) |
|
УЯп |
|
отдельными группами |
|
|
|
С2 = 365 Д/2?в Св ; |
(II 1.8) |
|
УхЯа |
|
QM — |
средний вес маршрута нетто, т ; |
|
N — среднее количество вагонов, поступающих на грузовой фронт в те |
||
|
чение суток, в условных единицах; |
|
св — |
стоимость 1 вагоно-ч простоя, руб.; |
|
qn — эксплуатационная производительность машины, пг/ч\ |
|
|
qB— средняя статическая нагрузка условного вагона, т ; |
|
|
X — |
число подач на грузовой фронт в сутки; |
|
61
C3 — затраты, связанные с простоем вагонов промышленного предприя тия при погрузке и разгрузке. При постоянном числе подач их опре деляют по формуле ( I I I . 7), если число подач не фиксируется, — по формуле (II 1 .8 );
С4 — расходы, связанные с подачей и уборкой вагонов у грузового фрон та. При поступлении вагонов маршрутами и применении стацио нарных погрузочно-разгрузочных машин и установок:
С4 = 365п (том у 4 - т п) сл, |
( I I I .9) |
если маршрут перед подачей делится на хм частей, |
|
С4 = 365пм х к (t0M у + т п) сл, |
(Ш Л О ) |
если вагоны поступают к грузовому фронту |
отдельными груп |
пами при применении стационарных погрузочно-разгрузочных ма шин и установок
С4 = 3 6 5 х (т 0мг/-Ьтп) с л, (III. И )
при поступлении вагонов маршрутами и применении передвижных погрузочно-разгрузочных машин
С4 = 365/zMх м тм ел, |
(III .12) |
при поступлении вагонов отдельными группами |
|
С4 = 3 6 5 rrMсл; |
(III . 13) |
тои — время следования маневрового локомотива с составом до стрелок,
|
ведущих на погрузочно-разгрузочные пути и обратно, ч\ |
|
||||
тп — время |
расстановки вагонов на погрузочно-разгрузочном пути, |
ч; |
||||
/гм — число маршрутов, поступающих на склад в течение суток; |
|
|||||
£j |
— стоимость |
1 локомотиво-ч маневровой |
работы; |
м а |
||
|
— количество |
комплектов |
однотипных |
погрузочно-разгрузочных |
||
|
шин, |
установленных на |
каждом погрузочно-разгрузочном пути; |
тм — суммарная средняя продолжительность подачи и уборки вагонов, ч;
С5 — расходы, связанные |
с вагоно-часами ожидания хм — |
1 групп в а го |
|||
нов подачи на склад |
и накопления на станционных путях при по |
||||
грузке и выгрузке маршрута частями: |
|
|
|||
с |
З б аѵ |
О и Л ------- ! \ |
с ; |
( I I I . 14) |
|
|
УЧп |
\ |
х м |
) |
|
62
С 0 — затраты, обусловленные вагоно-часами накопления при поступле нии вагонов в адрес грузового фронта отдельными группами в раз ных поездах в интервалах между двумя последовательными пода чами:
Са= 3 6 5 |
; |
( I I I . 15) |
С7 — затраты, связанные с ожиданием |
вагонами выполнения |
грузовых |
операций, обусловленные некруглосуточной работой грузового |
||
фронта: |
|
|
С7 = 365Л/т 0 св, |
(III . 16) |
т0— время ожидания подачи вагонами, поступающими на станцию в пе риоды, когда грузовой фронт не работает, ч. Если длина фронта ра бот не ограничена и все вагоны, прибывшие во время перерыва в работе склада, могут быть сразу поданы к грузовому фронту, ва гоно-часы простоя определяются зависимостью
Nxо |
T*N |
N (24—-71)3 |
( I I I . 17) |
|
24-2х |
2-24 |
|||
|
|
если длина фронта ограничена и вагоны не могут быть поданы сразу,
N X0 = ^ + |
(24- T)*N . |
( I I I . 18) |
||
0 |
2х |
2-24 |
4 |
' |
Соотношения ( I I I . 17) и |
(III . 18) получены исходя |
из соображения, |
что за период работы грузового фронта Т поступаетN Т , а за вре-
мя перерывов 24_т N вагонов.
Заметим, если в общих затратах учитывается составляющ ая С7, то из рассмотрения исключается С6.
С8— расходы на содержание склада и погрузочно-разгрузочных механиз
мов: |
|
Са= 3 6 5 Г (t/a+ flc); |
(III . 19) |
Они состоят из двух статей: затрат на обслуживание погрузочноразгрузочных механизмов (учитываются при повременной оплате труда механизаторов) в размере 365 уТа, где а — заработная плата работников, обслуживающ их погрузочно-разгрузочную машину, отнесенная к 1 ч ее работы; расходов на содержание приемосдатчи ков груза, кладовщ иков и других категорий работников склада, равных 365 Тас, где ас— стоимость содержания склада, отнесен ная к 1 ч его работы;
63
С9— расходы на амортизацию и ремонт погрузочно-разгрузочных путей:
|
с 9 = |
0,01 (Аа + А ) 2 - ^ к а; |
(II 1.20) |
|
|
-'-’м |
|
Ап — годовые отчисления |
на амортизацию и ремонт погрузочно-разгру |
||
зочных путей, |
% ; |
|
|
L M— длина состава |
маршрута, м ; |
|
KJJ — стоимость сооружения 1 пог. м погрузочно-разгрузочного пути. Заметим, что при оснащении грузового фронта передвижными машина
ми, Сд следует учитывать лишь в том случае, если длина склада, определяе
мая его площадью и емкостью, меньше |
длины состава маршрута. При по |
|
ступлении на склад, оснащенный стационарными |
погрузочно-разгрузоч |
|
ными установками, вагонов отдельными группами выражение ( I I I . 20) при |
||
нимает вид |
|
|
Сд = 0,01 (Лп + |
А) — •2кп, |
(ІИ -21) |
|
X |
|
где Ів— длина условного вагона, м. При оснащении грузового фронта пере движными погрузочно-разгрузочными машинами из соотношений ( I I I . 20) и ( I I I . 21) необходимо исключить коэффициент 2.
Выведем развернутые выражения приведенных затрат для нескольких типов грузовых фронтов. Функционал для грузового фронта, оснащенного передвижными погрузочно-разгрузочными машинами и установками, ког
да вагоны поступают отдельными |
группами, |
|
|||||
|
R = С і + |
С2 + |
С4 + |
С7 -(- С8, |
( I I I .22) |
||
Учитывая формулы |
( I I I . 6), ( I I I . 7), |
( I I I . 12), (III . 16)— ( I I I . 19), |
развер |
||||
нем его |
|
|
|
|
|
|
|
R{x, |
у, |
Т ) = а 1у + — |
+ а 3х + а і уТ + |
|
|||
+ |
а 5 Т |
Г |
. |
(24— Г)2 |
(II 1.23) |
||
X |
+ |
|
24 |
||||
|
|
|
|
|
|||
где |
|
|
|
|
|
|
|
а1 = |
0,01/С(Л + |
А); |
„ |
_ |
365№дв св . |
|
|
6*2-------------------- |
|
||||||
а3= |
|
|
|
|
|
Я |
|
365тм сл; |
|
а4 = |
365а; |
( I I I . 2 4 ) |
|||
аъ= |
365ас; |
|
ß« = |
365УѴсв |
|
||
|
|
|
2
64
Ограничения
Утіп^У ^ Уmax>
■^min ^ x ^ ^max'
Tmln^ T < 24;
z/min — минимальное число погрузочно-разгрузочных машин, определяемое объемом работы;
Утіа |
Qn . |
( I I I . 25) |
|
QnT ’ |
|||
|
|
||
Qa — объем грузопереработки, тонно-операций в сутки; |
|
||
qa — производственная норма выработки машины, отнесенная к |
И ее |
||
работы; |
|
|
л'тіП— минимальное число подач, определяемое длиной грузового фронта или требуемой регулярностью его обслуж ивания, когда при всех
условиях х ш1п ^ с |
|
xmla = T~ I |
(II 1.26) |
Ьф— длина фронта работ, м ; |
|
Tmin — минимальное время работы склада в пути, ч: |
|
Ттш = — - |
( I I I . 27) |
Яп У |
|
Учитывая соотношения ( I I I . 25)— ( I I I . 27), систему ( I I I . 24) сведем к двум условиям:
Яп Т
(111.28)
N1 ^ |
sC |
'max’ |
|
Ъф |
|||
|
|||
|
|
Ушах и Xmax определяются величиной ресурсов, выделенных на механиза цию и автоматизацию погрузочно-разгрузочных работ и маневровую работу. Таким образом, задача заклю чается в том, чтобы найти такие х, у и Т, ко торые бы минимизировали функционал ( I I I . 23) при соблюдении ограниче ний ( I I I . 28). Если оптимизация технического оснащения и режима работы грузового фронта осущ ествляется только по параметрам х и у (число подач
3 Зак. 1 1 2 1 |
65 |
и количество погрузочно-разгрузочных машин), то выражение ( I I I . 23) при нимает вид
R (х, У ) —й1у~1— |
, |
( I I I .29) |
ху |
X |
|
где а і = 0 ,0 ІК (А + Л) + 36 5 а Т ; |
|
|
365JVcB Т
а* ~ |
2 |
• |
Постоянные аг и а 3 имеют прежнее значение; система ограничений не изменяется. И наконец, если определяется только оптимальное количество погрузочно-разгрузочных машин и установок, тогда
tfQ/) = ßi*/ + y |
, |
(Ш.ЗО) |
|
где а1==0,01/<(Л + Д )-{-3 6 5 а Г ; |
|
|
|
„ |
365JV2CBqB |
• |
|
СІ2— |
---------------- |
|
Построим экономико-математическую модель для повышенного пути, который обслуживаю т устройства очистки и рыхления смерзш ихся грузов. Приведенные затраты в общем виде выразим следующим образом:
|
|
R = с1-|-с2-}-с4-)-с7-{-с8-|-св. |
(іи.зі) |
|||
|
Учитывая формулы |
( I I I . 6), ( I I I . 7), |
( I I I . 12), ( I I I . 16)— ( I I I . 20), |
развер |
||
нем это выражение |
|
|
|
|
||
|
|
R(x, |
у, Т) = а 1у-{- — |
-\г а3х + аі уТ + |
|
|
|
|
|
ху |
|
|
|
|
|
+a5T + as ^ + < 2 £ = p L j + 2L . |
( I I I .32) |
|||
|
Постоянные |
% — |
ае определяются |
соотношениями ( I I I . 24), |
а а7 = |
|
= |
0,01(Л П -J- А) |
іѴ /Кд. И з выражения |
( I I I . 32) относительно просто можно |
|||
получить зависимости |
приведенных |
расходов от отдельных параметров. |
||||
В |
выражении ( I I I . 32), кроме затрат, учтенных в формулах ( I I I .23)— ( I I I . 28), |
|||||
включены расходы на |
амортизацию и ремонт повышенного пути, |
зави ся |
щие от его длины. Оптимальная ж е длина повышенного пути при известном числе подач х* определяется зависимостью
L* = — ■ . ( I I I . 3 3 )
66
А. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОСНАЩЕНИЕ ГРУЗОВЫХ ФРОНТОВ ПРИ НЕДЕТЕРМИНИРОВАННОМ ХАРАКТЕРЕ РАБОТЫ
При случайном режиме работы грузового фронта появляю тся время ожидания транспортными средствами выполнения грузовых операций и рас ходы, связанны е с этим ожиданием. Обозначим их величиной С10. В общем виде они определяются следующими выражениями:
если погрузочно-разгрузочные машины обслуж иваю т один входящий поток,
|
Сю — 365/0 N ст; |
( I I I . 34) |
|
если одни и те |
ж е погрузочно-разгрузочные машины |
обслуживают |
|
несколько входящ их |
потоков /(/— 1, 2, |
..., /), |
|
|
> |
Ni ст}, |
|
|
С10 = 365/0 Д |
(111.34а) |
где Nj — число поступающих на грузовой фронт транспортных средств за сутки;
cTj — стоимость 1 ч простоя транспортного средства.
Таким образом, |
задача |
заклю чается в том, чтобы выразить |
величину |
t0 через параметры у, |
х и Т. |
Д л я простейшего входящ его потока |
и одноли |
нейной системы обслуживания в табл. 14 приведены соотношения для опре деления среднего времени ожидания вагонами, автомобилями и судами на чала выполнения грузовы х операций.
|
Если |
на грузовой фронт поступает / ( / = 1 , 2 , . . . , / ) |
входящ их |
пото |
||
ков, |
то |
в этом случае |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
*0=— ,— г— |
г |
’ |
(Ш ,3 5 ) |
|
где |
a.j — относительная загр у зка системы |
обслуживания |
грузового фрон |
|||
|
|
та входящим потоком /. Физический смысл |
а,- — вероятность |
|||
|
|
того, что она (все погрузочно-разгрузочные механизмы) занята; |
||||
|
Vj — коэффициент вариации случайной |
величины ху, |
|
|
||
|
xj — продолжительность выполнения |
грузовых операций для |
входя |
|||
|
|
щего потока /. |
|
|
|
|
3* |
67 |
Т а б л и ц а 14
Входящий поток
|
постоянное |
|
Регулярный |
/ о—0 |
|
Пуассоновский |
|
|
(простейший) |
2 ( 1 - а ) |
|
° |
||
Два простейших |
<*іТі -|- а2т2 |
|
2(1 — а і — а2) |
||
° ~ |
Время обслуживания
распределяемое |
|
по показательному за |
произвольно |
кону |
tат
°2 ( 1 - а )
|
ат |
|
а т (1 + Ѵ 2) |
|
Г° ““ |
1 |
° ~ |
2(1 |
а) |
j |
1 — а |
|||
+ а2Т2 |
|
а2Тх (1+Ѵ^) + |
||
*о — 1, — аг — а2 |
|
2 ( 1 - а 1_ |
||
|
|
+ а 2Т2 (1 + |
ѵ|) |
|
|
|
— “a) |
|
|
Величину |
ѵ3 определяют на основе обработки статистических |
наблю |
|||||
дений. При постоянном времени выполнения грузовы х операций |
Vj = |
О, |
|||||
при показательном его распределении |
= |
1. |
|
|
|
||
Естественно, что |
вероятность застать |
грузовой |
фронт занятым |
тем |
|||
меньше, чем |
меньше |
продолжительность |
грузовых |
операций и |
больше |
количество погрузочно-разгрузочных машин и перерабатывающая способ
ность грузового фронта. |
|
|
|
Выразим относительную загрузку |
погрузочно-разгрузочных м еха |
||
низмов а (индекс / опускаем). В общем |
виде |
зависимость |
для ее опреде |
ления следующая: |
|
|
|
|
|
|
( I I I . 36) |
где Т — продолжительность работы грузового |
фронта в течение суток, ч; |
||
Тг — суммарная продолжительность |
выполнения погрузочно-разгру |
||
зочных и складских операций на прирельсовом складе, мйшино-ч. |
|||
Так как при определении производственной нормы выработки учиты |
|||
ваю т различные потери времени погрузочно-разгрузочных |
машин, в том |
числе связанные с их ремонтом и выполнением маневровых операций у гру зового фронта, для определения Тт целесообразно воспользоваться таким соотношением:
ТЛ г Qn
Яп
68
Тогда формулу для определения относительной загрузки системы об служ ивания грузового фронта можно записать так:
а |
Qn |
(II 1.37) |
|
|
y T q a |
|
|
Среднее время выполнения грузовых операций при поступлении ваго |
|||
нов на грузовой фронт отдельными группами определяется |
зависимостью |
||
Т = |
А ^ f |
( I I I .38) |
|
|
УХЯп ’ |
|
|
при поступлении вагонов маршрутами |
|
||
т |
QM |
(111.39) |
|
yxqа ' |
|||
|
|
Учитывая формулы, приведенные в табл. 14, и соотношения ( I I I . 37)— ( I I I .39), можно для различных случаев работы грузового фронта опреде лить среднее время ожидания транспортными средствами грузовых опера ций. Например, если на склад грузового двора поступают два простейших входящ их потока вагонов и автомобилей (или других транспортных средств), обслуживаемых одними и теми ж е передвижными погрузочно-разгрузочны ми машинами и установками, то при произвольном законе распределения времени выполнения грузовых операций в однолинейной системе и отсутст
вии |
приоритета обслуживания |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
4yxqn ( T q n y — Q n) |
(II 1.40) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||
где |
t — среднее время загрузки или разгрузки автомобиля, ч; |
|
|||||||
|
ѵ х — |
коэффициент вариации случайной величины т; |
|
|
|||||
|
ѵ 2 — коэффициент вариации случайной величины t. |
|
|
||||||
|
Формула ( I I I . 40) получена с |
учетом |
того, что загрузка |
системы |
при |
||||
обслуживании |
входящ их потоков |
вагонов |
и автомобилей одинакова, |
т. е. |
|||||
° і = |
« 2 |
= |
а/2. Это отвечает существующей системе организации грузовой |
||||||
работы |
на |
складах. |
|
|
|
|
|
||
|
При показательном законе распределения времени обслуживания, |
||||||||
когда |
|
= |
1, формула |
( I I I . 40) принимает вид |
|
|
|||
|
|
|
|
^ |
__ Qn (tqu УХ-^Nq-ß) |
( I I I . 4 1 ) |
°2yxqn (Яп Ту—Qn)