Пропускна здатність зтк із урахуванням випадкових факторів
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
До виконання курсового проекту з дисципліни
«Взаємодія видів транспорту»
ДЛЯ СТУДЕНТІВ НАПРЯМУ
«Транспортні технології (автомобільний транспорт)»
Київ-2013
УДК 631.173.2/075.8
Методичні вказівки довиконання курсового проекту з дисципліни «Взаємодія видів транспорту» для студентів напряму «Транспортні технології (автомобільний транспорт)»підготував професор кафедри транспортних технологій та засобів у АПК С.Г. Фришев.
Рекомендовано вченою радою факультету інженерії агробіосистем НУБіП України. Протокол №10 від 14.06.2013 року.
Укладач: професор С.Г. Фришев.
Рецензенти: доцент В.Д. Гречкосій, доцент С.П. Пожидаєв.
Навчальне видання
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
до виконання курсового проекту з дисципліни «Взаємодія видів транспорту»» для студентів напряму
«Транспортні технології (автомобільний транспорт)»
Ум. Друк. Арк. 2,5.
Наклад 50пр.
Видавничий центр НУБіП України.
03041, Київ, вул. Героїв Оборони, 15
МЕТА І ЗАДАЧІ КУРСОВОЇ РОБОТИ
Мета курсового проекту - закріплення теоретичних знань по дисципліні "Взаємодія видів транспорту", придбання практичних навичок по визначенню оптимального варіанта організації взаємодії сільськогосподарських машинних агрегатів, транспортно-технологічних машин та автомобільного транспорту в польових умовах і транспортних вузлах.
При виконанні курсового проекту необхідно користуватися результатами сучасних досягнень науки і техніки в організації перевізних процесів, механізації вантажно-розвантажувальних робіт, керуванні складними виробничими об'єктами на автомобільному транспорті.
Для рішення поставлених завдань студент повинний знати основи загальнонаукових, загально інженерних і спеціальних дисциплін: прикладну математику, інженерну графіку, інформатику, автомобільні дороги, вантажні автомобільні перевезення, вантажознавство, комплексну механізацію виробничих процесів в АПК й вантажно-розвантажувальних робіт.
У двох розділах курсового проекту пропонується розглянути методики: 1) аналізу пропускної здатності збирально-транспортного комплексу для удосконалення його складу та 2 )розрахунку раціональних параметрів взаємодії залізничного та автомобільного транспорту
У процесі виконання роботи студент повинний вміти зробити розрахунок і аналіз пропускної здатності збирально-транспортного комплексу для удосконалення його складу шляхом зменшення кількості транспортних засобів за рахунок зменшення часу їх обороту, визначити оптимальний рівень завантаження каналу взаємодії, розрахувати обсяги перевалки за різними варіантами з залізничного транспорту на автомобільний .
СТРУКТУРА І ОБСЯГ КУРСОВОГО ПРОЕКТУ
Для виконання курсового проекту кожний студент одержує від керівника курсового проекту індивідуальне завдання , що може наводити реальну ситуацію на виробництві.
Виконання курсової роботи провадиться відповідно до графіка, наведеного у табл. 1.
Таблиця 1 - Графік виконання курсового проекту
| Найменування етапу | Орієнтований обсяг | |
| курсового проекту | рукописних аркушів | % |
| Вступ | ||
| 1. Визначення та аналіз пропускної здатності збирально-транспортного комплексу | ||
| 2. Розрахунок раціональних параметрів взаємодії залізничного та автомобільного транспорту | ||
| Висновки | ||
| Всього |
ВСТУП
У вступі студент повинен стисло показати актуальність виробничих процесів в галузі взаємодії видів транспорту, описати проблемну ситуацію, що розглядається в курсовому проекті і викласти її основний зміст.
Під час збирання урожаю сільськогосподарської продукції із застосуванням перевантажувальної технології транспортний процес містить прийом продукції від збирального комбайна (завантаження), транспортування з перевантаженням до приймального пункту, розвантаження продукції та порожнього пробігу до поля. Цей процес характеризується взаємодію всіх складових сучасного технологічного ланцюга «поле - комбайни – причеп-перевантажувач – автотранспортні засоби», яка визначає продуктивність комбайнів та транспортних засобів (ТЗ). Раціональне співвідношення між параметрами технологічного процесу можливо встановити при дослідженні роботи комплексу збиральних і транспортних машин шляхом аналізу його пропускної здатності.
Найбільш поширене має взаємодія залізничного і автомобільного транспорту. При обробці вагонів та автомобілів на пунктах взаємодії для забезпечення оптимального обслуговування в основному вирішуються два
завдання: знаходження мінімального достатнього парку вантажно-розвантажувальних машин та визначення потреби в рухомому складі для ввезення-вивезення.
Розділ 1. Визначення та аналіз пропускної здатності збирально-транспортного комплексу
Мета роботи – оволодіти методикою аналізу пропускної здатності збирально-транспортного комплексу для удосконалення його складу.
1.1 Умови ефективної роботи збирально-транспортного комплексу (ЗТК)
Збиральні бункерні комбайни використовуються як транспортно-технологічні засоби для виконання таких технологічних операцій:
· збирання урожаю сільськогосподарських культур (зерна, цукрових буряків, коренебульбоплодів та ін.) та завантаження його в бункер;
· вивантаження продукції з бункера в кузов транспортного засобу під час руху комбайна або на зупинці.
Розглянемо пропускну здатність збирально-транспортного комплексу із застосуванням зернозбиральних комбайнів (ЗК). Для усунення простоїв в технологічний ланцюг вводиться проміжна ланка – міжопераційний компенсатор, и перевезення здійснюється по схемі комбайн - компенсатор – автомобіль - тік. В якості компенсатору застосовується як правило причеп-перевантажувач (ПП).
Зерно з бункера комбайна вивантажується в бункер (кузов) причепа-перевантажувача, яким транспортується до краю поля, де перевантажується у великовантажні автомобілі для перевезення у хлібоприймальні пункти. Здійснюється найбільш раціональний технологічний процес транспортування зерна від комбайнів - перевезення з перевантаженням, який дозволяє суттєво підвищити продуктивність ЗК за рахунок виключення їх простоїв та не допустити ущільнення грунту в полі великовантажними АТЗ. Виконується робота технологічного ланцюга «поле – ЗК – ПП – АТЗ», де працюють три типа мобільних пунктів взаємодії у ланках: «поле - ЗК», «ЗК – ПП» та «ПП – АТЗ».
Необхідною умовою ефективної роботи збирально-транспортного комплексу (ЗТК) для перевантажувальної технології є виконання умови, при якої забезпечується максимальна пропускна здатність першої ланки «поле - ЗК», а також не гальмується робота другої ланки збоку третьої, що відображається наступними виразами:
, (1)
, (2)
де 
- пропускна здатність першої ланки «поле – ЗК»;
- пропускна здатність другої ланки «ЗК – ПП»;
- пропускна здатність третьої ланки «ПП – АТЗ».
Основні кроки аналізу пропускної здатності – це визначення необхідної пропускної здатності окремих ланок ЗТК, зіставлення пропускної здатності другої і третьої ланок, а потім вибір та аналіз альтернативних варіантів, що дозволяють подолати можливу суттєву різницю між їх значеннями.
На даний час в інженерній практиці найбільш поширені детерміновані розрахункові моделі двох типів:
1) з урахуванням детермінованого підходу з використанням аналітичних залежностей,
2) з урахуванням впливу на хід процесів випадкових факторів шляхом застосування імовірнісно-статистичного підходу.
Пропускна здатність ЗТК із урахуванням випадкових факторів
Пропускна здатність ЗТК при відсутності гальмування з боку ТЗ дорівнює пропускної здатності першої ланки «поле - ЗК» ланцюга.
Розрахункова пропускна здатність ланки «поле – ЗК» для перевантажувальної технології із урахуванням випадкових факторів (у імовірнісно-статистичному підході) для прийнятого нормального закону розподілу часу обслуговування визначається як
, бунк./зм., (3)
де 
- середнє арифметичне значення пропускної здатності ланки «поле – ЗК»:
, (4)
де 
- кількість (одиниць) комбайнів, що необхідні для збирання урожаю з площі поля S, га при урожайності зерна U, т/га та продуктивності 
комбайна за годину змінного часу знаходиться за формулою (числові значення в табл.. 1 додатку А):
, од., (5)
де СEILING – функція, яка повертає найближче більше ціле значення;
КЗМ – коефіцієнт змінності (1,5), який показує кількість змін (ТЗМ=8 год), що працює комбайн за добу;
ДР – кількість робочих днів для збирання зерна за агровимогами (12 днів);
- продуктивність ЗК за годину змінного часу визначається як
, т/год., (6)
де 
- продуктивність ЗК за годину робочого (основного) часу, яка знаходиться за даними технічної характеристики ЗК (Додаток А, табл. 1);
- коефіцієнт використання часу зміни, який приймається як =0,8;
- середнє арифметичне значення тривалості робочого циклу ЗК (часу наповнення бункера комбайна зерном), яка визначається в результаті експериментальних спостережень величини tЦП .;
, (7)
де tі –середина і-го інтервалу розподілу часу виконання робіт;
nі – кількість значень заміру в і-му інтервалі;
n – кількість інтервалів розподілу часу. Як приклад представлення результатів експериментальних спостережень величини tЦП – тривалості циклу наповнення бункера зерном, показано в табл. 1. Дані спостережень знаходяться в межах від 0,76 до 0,82 год. і поділяються на n = 7 інтервалів (0,82 – 0,76)/6=0,01 год.
- середнє квадратичне відхилення пропускної здатності ЗК:
, (8)
- середнє квадратичне відхилення тривалості часу робочого циклу ЗК
дорівнює
, (9)
- параметр, значення якого приймається залежно від прийнятого рівня ймовірності (приймаємо Р = 
=0,95) та кількості спостережень n тривалості часу робочого циклу комбайназ відповідної таблиці імовірнісних характеристик ( табл. 2).
Таким чином імовірнісно-статистичний підхід передбачає виконання таких задач: визначення середнє-арифметичного значення тривалості робочого циклу ЗК і середнє квадратичного його відхилення, вибір закону розподілу та доведення правомірності його використання, розрахунок імовірнісних характеристик пункту взаємодії.
Таблиця 1 – Результати експериментальних спостережень величини tЦП, год
| Характеристики | Значення характеристик | ||||||
| Середини інтервалу, ti | 0,76 | 0,77 | 0,78 | 0,79 | 0,80 | 0,81 | 0,82 |
| Кількість значень в інтервалі, ni |
Таблиця 2 - Значення 
залежності від довірчої імовірності Р(t) = 
і n-1
| n-1 | | ||||
| 0,80 | 0,90 | 0,95 | 0,98 | 0,99 | |
| 3,08 | 6,31 | 12,7 | 31,8 | 63,7 | |
| 1.89 | 2,92 | 4,30 | 6,96 | 9.92 | |
| 1,64 | 2,35 | 3,18 | 4,54 | 5,84 | |
| 1,53 | 2,13 | 2,77 | 3.75 | 4,60 | |
| 1,48 | 2.02 | 2,57 | 3,36 | 4,03 | |
| 1,44 | 1,94 | 2,45 | 3,14 | 3,71 | |
| 1,40 | 1,86 | 2,31 | 2,90 | 3,36 | |
| 1,37 | 1,81 | 2,23 | 2,76 | 3,17 | |
| 1,36 | 1,78 | 2,18 | 2,68 | 3,06 | |
| 1,35 | 1,76 | 2,14 | 2.62 | 2,98 | |
| 1,34 | 1,75 | 2,12 | 2,58 | 2,92 | |
| 1,33 | 1,73 | 2,10 | 2,55 | 2,88 | |
| 1,33 | 1,77 | 2,09 | 2,53 | 2,84 | |
| 1,32 | 1,71 | 2,06 | 2,48 | 2,79 | |
| 1,31 | 1,70 | 2.04 | 2.46 | 2,75 | |
| 1,30 | 1.68 | 2,02 | 2,42 | 2,70 | |
| 1,30 | 1,67 | 2,00 | 2,39 | 2,66 | |
 | 1.28 | 1.65 | 1,96 | 2,33 | 2,58 |
Оскільки зроблено припущення, що щільність розподілу імовірності величини tЦП підпорядковується нормальному закону, то теоретична щільність розподілу 
дорівнює
(10)
Перевірка правомірності використання закону нормального розподілу визначається критерієм Пірсона – критерієм χ2 (хі-квадрат), який розраховується як:
, (11)
де N= 
- повний обсяг вибірки спостережень;
ni – кількість елементів вибірки і-го інтервалу;
- емпірична імовірність попадання в і-й інтервал;
– ширина інтервалу.
- передбачувана (теоретична) імовірність попадання в і-й інтервал, яка визначається за формулою (10).
Розраховане значення χ2 порівнюється з теоретичним його значенням для заданого рівня імовірності (або значущості), який визначається показником ступеня свободи. Рівень імовірності частіше всього задається значенням 0,95 (з відповідним рівнем значущості 0,05), а показник ступеня свободи знаходиться за формулою:
, (12)
де k – кількість інтервалів; s – кількість числових характеристик закону розподілу (математичне очікування, середнє-арифметичне значення і дисперсія).
Теоретичне χ2 знаходиться з відповідної таблиці імовірнісних характеристик (табл. 3). Якщо розраховане значення χ2 перевищує теоретичне його значення, то гіпотеза о нормальному розподілі відкидається. У протилежному випадку гіпотеза приймається і розрахункова пропускна здатність транспортної системи при імовірносно – статистичному підході для нормального закону розподілу визначається за формулою (3).
Таблиця 3 - Значення 
в залежності від r і Р
| r | Р | |||||||||||
| 0,99 | 0,95 | 0,90 | 0,80 | 0,70 | 0,50 | 0,30 | 0,20 | 0,10 | 0,05 | 0,02 | 0,01 | |
| 0,00 | 0,00 | 0,01 | 0,06 | 0,14 | 0,45 | 1,07 | 1,64 | 2,71 | 3,84 | 5,41 | 6,64 | |
| 0,02 | 0,10 | 0,21 | 0,44 | 0,71 | 1,38 | 2,41 | 3,22 | 4,60 | 5,99 | 7,82 | 9,21 | |
| 0,01 | 0,35 | 0,58 | 1,00 | 1,42 | 2,37 | 3,66 | 4,64 | 6,25 | 7,82 | 9,84 | 11,3 | |
| 0,29 | 0,71 | 1,06 | 1,64 | 2,20 | 3,36 | 4,88 | 5,99 | 7,78 | 9,49 | 11,6 | 13,2 | |
| 0,55 | 1,14 | 1,61 | 2,34 | 3,00 | 4,35 | 6,06 | 7,29 | 9,24 | 11,0 | 13,3 | 15,0 | |
| 0,87 | 1,63 | 2,20 | 3,07 | 3,83 | 5,35 | 7,23 | 8,56 | 10,6 | 12,5 | 15,0 | 16,8 | |
| 1,23 | 2,17 | 2,83 | 3,82 | 4,67 | 6,35 | 8,38 | 9,80 | 12,0 | 14,0 | 16,6 | 18,4 | |
| 1,64 | 2,73 | 3,49 | 4,59 | 5,53 | 7,34 | 9,52 | 11,0 | 13,3 | 15,5 | 18,1 | 20,1 | |
| 2,09 | 3,32 | 4,17 | 5,38 | 6,39 | 8,34 | 10,6 | 12,2 | 14,6 | 16,9 | 19,6 | 21,7 | |
| 2,56 | 3,94 | 4,86 | 6,18 | 7,27 | 9,34 | 11,7 | 13,4 | 15,9 | 18,3 | 21,2 | 23,2 | |
| 3,57 | 5,23 | 6,30 | 7,81 | 9,03 | 11,3 | 14,0 | 15,8 | 18,5 | 21,0 | 24,1 | 26,2 |