Планирование механизации транспортного строительства. Учебное пособие

Объём 2-ого слоя V2 = 2,66 · 100 · 1,1 = 292,6 м3.

Объём 3-его слоя V3 = 2,48 · 100 · 1,1 = 272,8 м3.

Объём 4-ого слоя V4 = 2,32 · 100 · 1,1 = 255,2 м3.

Объём 5-ого слоя V5 = 2,12 · 100 · 1,1 = 233,2 м3.

Объём 6-ого слоя V6 = 1,96 · 100 · 1,1 = 215,6 м3.

Объём 7-ого слоя V7 = 1,78 · 100 · 1,1 = 195,8 м3.

Объём 8-ого слоя V8 = 1,58 · 100 · 1,1 = 173,8 м3.

Объём 9-ого слоя V9 = 1,4 · 100 · 1,1 = 154,0 м3.

Определение параметров потока

Определение длины захватки.

Длина захватки определяется по формуле

где L – длина участка линейных работ, м;

Т стр – продолжительность строительства, в днях.

lзах 10000183 54,6 100м

Захватка – это участок работы, занимающий такую протяженность дороги, м, на котором звено машин выполняет рабочий процесс. Обычно стремятся выбрать длину захваток такой, чтобы работы на первой захватке были полностью закончены к концу рабочей смены и был подготовлен участок для размещения на нём в следующую смену других захваток.

Принимаем lзах 100м .

Определение сменного объёма.

Сменный объём – это объём выполняемый рабочими за смену. Сменный объём определяется по формуле

Lтр – длина трассы.

Сменный объём Vсмен = 1 332 м3/смену.

Определение площадей планировки

Планировка поверхностей земляного полотна.

Планировка поверхности земляного полотна необходима главным образом для обеспечения отвода воды, поэтому всем поверхностям земляного полотна придают заданные уклоны в поперечном и продольном профилях, вначале грубой планировкой с выдерживанием продольного уклона, затем производят окончательную планировку с обеспечением поперечных уклонов.

Сначала выполняют планировку верхней поверхности земляного полотна, затем откосов и дна резерва.

Площадь планировки поверхности определяется по формуле

SПОВ SПЛ .В.ЗП . ,

61

где Sпл.в.зп. – площадь планировки верха земляного полотна, определяется по формуле

S ПЛ.В.ЗП. B lЗАХ ,

S ПЛ. Д .РЕЗ. BP lЗАХ

SПОВ 12 *100 1200м2 .

Планировка откосов насыпи (рисунок 4).

А) Для участка (насыпь с водоотводными канавами)

Рисунок 4 – Насыпь земляного полотна

Площадь планировки откосов насыпи, определяется по формуле

S ПЛ.ОТК .Н . 2 С lЗАХ ,

где С – длина откоса.

CH H2 (m H H )2

С7,04м

Sпл.отк.н 2 7,04 100 1408,0м2

С1 1,52 4 1,5 2 38,25 6,185м .

Определение производительности машин

Количественная оценка эксплуатации машины в различных условиях определяется основным технико-эксплуатационным показателем – производительностью.

Производительность скрепера и экскаватора определяется по формуле

где 8,2 – продолжительность смены, ч;

N вр. – норма времени для машин; назначается Nвр. в зависимости от выполняемой операции и машины.

Производительность автомобиля-самосвала определяется по формуле

62

t1 – время на розлив; t1 = 0,2 ч;

t2 – время на заполнение цистерны водой; t2 = 0,12 ч.

Главный критерий оптимальности при расчёте парка машин – это минимальные суммарные приведённые затраты на выполнение всего объёма работ имеющимися новыми поступившими машинами, а также на развитие ремонтной базы [1].

Рассмотрим пример. Необходимо составить оптимальный план распределения парка взаимозаменяемых машин механизированной колонны на участке сооружения земляного полотна (автодорожного или железнодорожного); по оптимальному плану построить сетевой график производства работ [1]. Срок выполнения работ – 4

месяца. Границы участка – ПК0-ПК65. Продольный профиль и помассивные объёмы прилагаются, как исходные данные. Геологические и климатические условия: район строительства I, карьеры отсутствуют, грунт – суглинок. Резервы вдоль двух пойменных насыпей и кавальеры вдоль первой выемки закладывать нельзя.

В качестве критерия оптимальности принята суммарная себестоимость земляных работ на участке [1].

Состав парка машин:

63

–гусеничный экскаватор Sinomach ZG3210-9C – 2 шт.;

–гусеничный экскаватор Sinomach ZG3225LC-9C – 2 шт.;

–скрепер Caterpillar 613G – 2 шт.;

–скрепер Komatsu WS 16-2 – 2 шт.

Определим границы производственных участков. Обе насыпи можно возвести продольной возкой грунта. Поэтому для машин всех типов возможно планирование возки грунта из первой выемки в первую насыпь; при этом объём работ составить 65

тыс. м3, средняя дальность возки 810 м. А из второй выемки – во вторую насыпь;

объём работ 51 тыс. м3, средняя дальность возки 560 м. Оставшийся грунт из первой выемки из-за ограничения на размещение кавальеров планируется для всех машин разработать и перевезти в первую насыпь; средняя дальность возки 510 м. На участках первой насыпи (ПК0-ПК15) и второй выемки (ПК47-ПК65) возможно планирование поперечного перемещения грунта экскаваторами и скреперами

Caterpillar 613G [4]. Границы участков:

–1-ый участок – ПК0-ПК15;

–2-ой участок – ПК15-ПК24;

–3-ий участок – ПК24-ПК37;

–4-ый участок – ПК37-ПК47;

–5-ый участок – ПК47-ПК65.

Суммарный рабочий объём равен 383 м3.

При дальности возки от 400 до 600 м необходимо 7 автосамосвалов.

Производят расчёты по формулам из пунктов 4.1-4.3.

4.5 Опыт оптимального календарного планирования работы

строительных машин

Для оптимального календарного планирования работы строительных машин необходимо учитывать следующие аспекты:

• Определение потребности в машинах. Целесообразно выполнять расчёт ежегодно, т. к. структура подлежащих выполнению работ может изменяться от года

64

к году. Определение структуры средств механизации и количества машин, которые необходимы для выполнения объёма работ, возможно осуществлять на основе нормативных документов (ГОСТы, проекты организации работ, нормы СНиП).

•Расчёт продолжительности работ. Продолжительность механизированных работ устанавливают исходя из производительности машины, то есть определяют количеством машино-смен. Для остальных работ продолжительность рассчитывают из расчёта количества рабочих в звене или бригаде, которые выполняют данный процесс.

•Распределение количества машин и механизмов. Оно происходит в соответствии с объёмами работ и сроками их выполнения по календарному плану строительства объекта. Кроме основных типов машин, учитывают машины для выполнения транспортных операций (подъёмники, ленточные транспортеры),

погрузо-разгрузочных работ (погрузчики) и для обеспечения транспортирования и укладки строительных материалов.

Также при расчёте потребности в строительных машинах необходимо учитывать объём и структуру работ, затраты на эксплуатацию машин, показатели использования машин по времени и производительности, факторы, определяющие техническую готовность парка машин в строительной организации [1].

Опыт планирования работы строительных машин показал, что экономико-

математические методы эффективны при разработке оперативных квартальных и месячных планов-графиков на строительстве объектов с небольшими объёмами работ и заданными сроками их окончания (например, открытых участков метрополитена). В подобных условиях возникает большое число вариантов перебазирований взаимозаменяемых машин по объектам, строительство которых начинают и заканчивают в планируемом периоде. Технико-экономические показатели вариантов механизации работ на объектах отличаются обычно величиной единовременных затрат на перебазирование машин и прокладку построечных дорог, подкрановых путей.

Анализ элементов затрат на эксплуатацию экскаваторов, выполнявших земляные работы на объектах с объёмами до 3 тыс. м3 показал, что основной

65

переменной величиной являются единовременные затраты. Разработка оптимальных оперативных планов-графиков эксплуатации парка машин заключается в составлении расписания их работы на объектах и перебазирования между объектами, т. е. в определении экономически целесообразных маршрутов работы каждой машины [1]. Опыт показывает, что сроки и последовательность строительства рассредоточенных объектов можно устанавливать точно только в пределах текущего квартала. Если необходимо составить оптимальное расписание работы машин на период больше квартала, то объекты целесообразно объединять в группы.

Методика оптимального календарного планирования эксплуатации машинных парков, основанная на составлении и оптимизации расписания маршрутов перебазирований и работы машин, является также удобной для сбора, обработки информации и автоматизированного управления ходом механизированных работ с применением ЭВМ [1].

В автоматизированной системе управления устанавливают периодичность,

порядок сбора и технические средства передачи и обработки информации о фактических маршрутах перебазирований и объёмах выполненных работ.

Оптимальное календарное планирование позволяет периодически корректировать график маршрутов и сравнивать затраты по оптимальному варианту с затратами по другим возможным вариантам производства механизированных работ [4].

Схему оптимального планирования работы парков машин применяют для решения многих задач текущего планирования, которые возможно дополнять условиями, зависящими от специфики эксплуатации машин и характера плановых заданий. Важным условием, к примеру, является ограничение по наличию в парке комплектующих машин, обеспечивающих технологический процесс: транспортных средств для монтажных, бетонных, земляных работ; машин для рыхления,

разравнивания и уплотнения грунта и т. д. [1]. Ограничение имеет вид

(36)

66

5 Оптимизация составов машинных парков транспортных

строительных организаций

5.1 Постановка задачи

Оптимизация составов машинных парков строительных организаций заключается в укомплектовании их средствами механизации, которые позволят устойчиво выполнять задачи с наибольшим экономическим эффектом. Поэтому эффективность текущих планов распределения парков машин по участкам работ зависит во многом от того, какие машины имеются в наличии для выполнения плановых заданий [2].

Парк машин – это совокупность машин, которые обеспечивают выполнение заданных технологических функций в запланированном объёме.

Основные условия, необходимые для оптимизации парка дорожно-

строительных машин (ДСМ):

1.Достоверная информация о действительном состоянии парка и условиях использования, а также полная характеристика объектов, на которых работают и будут работать ДСМ [1].

2.Достоверная информация о затратах на всех стадиях жизненного цикла машины от проведения научно-исследовательских работ (НИР), проектирования,

производства, эксплуатации машин до их списания.

3.Технические системы, которые входят в парк машин, должны иметь возможность варьирования основных параметров машин и систем машин, включая структуру систем машин [1]. Техническая система ДСМ – это совокупность взаимосвязанных машин, которые выполняют определенную задачу.

4.Соответствующая техническая основа для реализации высокоэффективных машин и систем машин.

5.Главный критерий оптимизации и совокупность объективных условий и ограничений.

68

6. Теоретические основы, методология, комплекс математических моделей,

программное и алгоритмическое обеспечение для проведения эффективного поиска оптимального парка машин с учётом тенденций научно-технического прогресса.

Из множества парков машин, который может обеспечить выполнение технологических функций, оптимальным будет тот, использование которого обеспечивает минимум приведённых затрат в сфере изготовления технических систем их эксплуатации.

Возросшие объёмы механизированных работ приводят к тому, что состав машинных парков не в полной мере отвечает потребностям строительства [1].

Годовые анализы показывают потери рабочего времени, простои некоторых типов машин увеличиваются из-за отсутствия потребности в них, а в то же время имеет место дефицит машин для выполнения работ в стеснённых условиях строительства,

в сложных условиях северных районов, полупустынь, пустынь и т. д.

Совершенствование составов парков машин связано также с необходимостью его обновления [1]. Техническая эксплуатация техники со сверхнормативным сроком службы на сегодняшний день составляет около 20 % – это приводит к убыткам. Больший ущерб приносит применение устаревших машин (экскаваторы,

скреперы с малой ёмкостью ковша, недостаточная единичная мощность бульдозеров и т. п.), которые не соответствуют современному техническому уровню и имеют невысокие показатели эксплуатации в сложных природных условиях. Поэтому оптимальное планирование развития машинных парков должно предусматривать экономическое обоснование необходимости поставок эффективных машин с указанием их типов и количества машин каждого типоразмера на каждый год планового периода для замены устаревшей техники и обеспечения прироста парка

[4].

Для того, чтобы машиностроительные отрасли автомобильной промышленности, дорожного и строительного машиностроения, энергетического,

тяжёлого и транспортного машиностроения, могли обеспечить эффективное расширенное воспроизводство парков машин, чтобы их составы удовлетворяли требованиям, в основу расчётов должен быть положен долгосрочный прогноз на

69

перспективу 20 лет, определяющий основные направления развития механизации транспортного строительства в увязке с прогнозами развития транспортной сети и развития смежных отраслей – заказчиков и поставщиков средств механизации.

Проблема обновления машинных парков актуальна для многих отраслей строительства. Для этого прогнозируемые параметры машинных парков в транспортном строительстве используют при разработке баланса производства и потребления строительной техники.

Оптимизация составов машинных парков – это непрерывный процесс, потому что предполагает постоянный учёт изменений производственной программы,

технического прогресса в машиностроении, совершенствования конструктивных решений, технологии и организации строительного производства.

Расчёты формирования оптимальных машинных парков выполняют на стадии планирования распределения капитальных вложений на пятилетний период для составления годовых заявок и планов поставок и распределения строительных машин [1].

Уровень строительной организации, на котором производят расчёты,

определяют специализацией, территориальным расположением строительных подразделений и рассредоточенностью транспортных строек. При решении вопроса об уровне и методах оптимизации состава машинных парков необходимо учитывать различную степень детализации информации исходных данных о структуре и объёмах строительно-монтажных работ [1]. Более подробная информация имеется на первые два года. Критерием оптимальности состава парка машин может быть принят суммарный размер приведённых затрат на выполнение программы механизированных работ в плановом периоде ресурсами наличного парка и новыми машинами и на развитие ремонтно-эксплуатационной базы. Вопросам перспектив развития механовооружения уделяют большое внимание в научных и производственных организациях строительства и промышленности. Разработанная применительно к тяжёлой промышленности методология планирования воспроизводства, структуры и эффективности парка производственного оборудования также предусматривает долгосрочное прогнозирование [1]. Методы

70