Умови ефективної роботи ЗТК і 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-2014

УДК 631.173.2/075.8

Методичні вказівки довиконання курсового проекту з дисципліни «Взаємодія видів транспорту» для студентів напряму «Транспортні технології (автомобільний транспорт)»підготували професор кафедри транспортних технологій та засобів у АПК С.Г. Фришев та доцент кафедри О.А. Дьомін.

Рекомендовано вченою радою факультету інженерії агробіосистем НУБіП України. Протокол №10 від 14.06.2014 року.

Укладачі: професор С.Г. Фришев та доцент О.А. Дьомін.

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, 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 зміста, наведеного у табл. 1.

Таблиця 1 - Зміст виконання курсового проекту

Найменування етапу	Орієнтований обсяг
курсового проекту	рукописних аркушів	%
Вступ
1. Визначення та аналіз пропускної здатності збирально-транспортних комплексів
2. Визначення раціональних параметрів перевезення вантажів
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 (ЗК) - завантаження, транспортування з перевантаженням до приймального пункту, розвантаження продукції та порожнього пробігу до поля. Цей процес характеризується взаємодію всіх складових сучасного технологічного ланцюга «поле - ЗК – причеп-перевантажувач (ПП) – автотранспортні засоби (АТЗ)», яка визначає продуктивність комбайнів та транспортних засобів (ТЗ). Раціональне співвідношення між параметрами технологічного процесу можливо встановити при дослідженні роботи машин збирально-транспортного комплексу (ЗТК) шляхом аналізу його пропускної здатності.

Аналогічним є взаємодія ланок ЗТК під час збирання та прямого перевезення кормових культур та картоплі, коли застосовують безбункерні комбайни і виконуються прямі перевезення продукції від комбайнів. Аналіз пропускної здатності ЗТК з безбункерними ЗК показує шляхи удосконалення транспортного процесу в технологічному комплексі збирально-транспортних робіт.

Визначення раціональних параметрів перевезення вантажів пов’язано як із застосуванням імовірнісно-статистичного підходу (даних спостереження та статистичної їх обробки), так із використанням аналітичних залежностей.

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

Умови ефективної роботи ЗТК і пропускна здатність ЗТК із урахуванням випадкових факторів

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.

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 її з боку другої, а 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 та 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./р.д., (3)

де - розрахунковий основний час робочого дня:

, год,

Т_ЗМ – тривалість зміни (Т_ЗМ=8 год);

К_ЗМ – коефіцієнт змінності (1,5), який показує кількість змін (Т_ЗМ=8 год), що працює комбайн за добу;

- коефіцієнт використання часу зміни, який приймається як =0,8;

- середнє арифметичне значення пропускної здатності ланки «поле - ЗК»:

, бунк./р.д., (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 S, та U в додатку А):

, од., (5)

де СEILING – функція, яка повертає найближче більше ціле значення;

Д_Р – 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);

- середнє арифметичне значення тривалості робочого циклу ЗК, який містить час наповнення бункера зерном та час холостого ходу ЗК на поворотах у кінці гону; таке значення знаходиться на підставі одержаних результатів експериментальних спостережень величини t_ЦП (додаток Б).

Як приклад, представлення результатів експериментальних спостережень величини t_ЦП показано в табл. 1. Дані спостережень знаходяться в межах від 0,76 до 0,82 год. і поділяються на 7 інтервалів (0,82 – 0,76)/6=0,01 год.

Таблиця 1 - Результати експериментальних спостережень величини t_ЦП, 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

З урахуванням невеликого обсягу статистичних вимірювань приймаємо рівність значень математичного очікування t_ЦП та середнього арифметичного значення , тобто визначаємо середнє арифметичне значення:

, (7)

де t_і –середина і-го інтервалу розподілу часу виконання робіт;

n_і – кількість значень в і-му інтервалі;

n – кількість інтервалів розподілу часу. В даному прикладі n = 7.

- параметр, значення якого приймається залежно від прийнятого рівня ймовірності та кількості спостережень N тривалості часу робочого циклу ППз відповідної таблиці імовірнісних характеристик (табл. 2);

N= - повний обсяг вибірки спостережень;

- середнє квадратичне відхилення пропускної здатності ЗК:

, бунк./р.д., (8)

- середнє квадратичне відхилення тривалості часу робочого циклу ЗК :

, год., (9)

- параметр, значення якого встановлюємо залежно від заданого рівня ймовірності (задаємо Р = =0,95) та кількості спостережень тривалості часу робочого циклу комбайна N з відповідної таблиці 2 імовірнісних характеристик.

Таблиця 2 - Значення залежності від довірчої імовірності Р (Р = ) та 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 t_ЦП підпорядковується нормальному закону, то теоретична щільність розподілу дорівнює

, (10)

де - основа натурального логарифма, =2,718.

Перевірка правомірності використання закону нормального розподілу визначається критерієм Пірсона - критерієм χ² (хі-квадрат), який розраховується як:

, (11)

де n_i – кількість елементів вибірки і-го інтервалу;

- емпіричний розподіл імовірності попадання випадкової величини в і-й інтервал визначається як

(12)

– ширина інтервалу.

- передбачувана (теоретична) імовірність попадання в і-й інтервал, яка визначається за формулою (10).

Результати обчислень за залежностями (10) і (12) необхідно навести в табл. 3.

Таблиця 3 - Статистична обробка результатів спостережень

Середина інтервалу ti

Кількість значень ni

Ширина інтервалу hi

Емпірична щільність Pei

Теоретична щільність Pтi

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:

, (13)

де k – кількість інтервалів; s – кількість числових характеристик закону розподілу ( середнє значення і дисперсія).

Теоретичне χ² знаходиться з таблиці 4 імовірнісних характеристик. 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 4 - 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

Зміст і послідовність виконання роботи по

В одержаному індивідуальному завданні для виконання роботи (таблиці 1 та 2) вказані технічна характеристика комбайна та агротехнічні умови роботи збирально-транспортного комплексу.

На підставі викладеного матеріалу необхідно використовуючи відповідні формули (3-13) визначити пропускну здатність ЗТК із урахуванням випадкових факторів.

За результатами розрахунків зробити висновок.

Таблиця 1 - Варіанти завдання: технічна характеристика комбайна та агротехнічні умови роботи ЗТК

№ варіанту	Марка зернозбирального комбайна
Продукт. за год. основного часу WKP, т/год.	Площа поля, S, га	Урожайність, U т/га
	Скиф - 330			5,5
	Вектор 410
	Акрос 530
	Джон-Дір 9500	17,6
	Кейс 2166			6,5
	Клас Мега 204	15,5
	Джон-Дір STS
	СК-5М-1 Нива	7,2
	Дон- 1500	11,5		6,5
	КЗС-812			5,5
	Скиф - 290
	Джон-Дір 9600	13,6
	Кейс 2166
	Клас Мега 204	15,5		6,5
	Джон-Дір STS
	Нью Холенд ТС
	Дон- 1500	11,5
	СК-5А Нива			6,5
	Палессе GS16			5,5
	КЗС-1218
	Кейс 2166
	Клас Мега 204	15,5
	Джон-Дір СTS			6,5
	СК-5М-1 Нива	7,2
	Дон- 1500	11,5
	КЗС-812
	Скиф - 290			6,5
	Джон-Дір 9500	13,6		5,5
	Кейс 2166
	Клас Мега 204	15,5

Таблиця 2- Результати експериментальних спостережень величини t_ЦП, год. для розрахунків по варіантах

Варіанти	Характеристики	Значення характеристик
	Середини інтервалу, ti	0,38	0,39	0,40	0,41	0,42	0,43	0,44
Кількість значень в інтервалі, ni
	Середини інтервалу, ti	0,45	0,46	0,47	0,48	0,50	0,51	0,52
Кількість значень в інтервалі, ni
	Середини інтервалу, ti	0,48	0,49	0,50	0,51	0,52	0,53	0,54
Кількість значень в інтервалі, ni
	Середини інтервалу, ti	0,60	0,61	0,62	0,63	0,64	0,65	0,66
Кількість значень в інтервалі, ni
	Середини інтервалу, ti	0,44	0,45	0,46	0,47	0,48	0,49	0,50
Кількість значень в інтервалі, ni
	Середини інтервалу, ti	0,50	0,51	0,52	0,53	0,54	0,55	0,56
Кількість значень в інтервалі, ni
	Середини інтервалу, ti	0,52	0,53	0,54	0,55	0,56	0,57	0,58
Кількість значень в інтервалі, ni
	Середини інтервалу, ti	0,31	0,32	0,33	0,34	0,35	0,36	0,37
Кількість значень в інтервалі, ni
	Середини інтервалу, ti	0,39	0,40	0,41	0,42	0,43	0,44	0,45
Кількість значень в інтервалі, ni
	Середини інтервалу, ti	0,34	0,35	0,36	0,37	0,38	0,39	0,40
Кількість значень в інтервалі, ni
	Середини інтервалу, ti	0,38	0,39	0,40	0,41	0,42	0,43	0,44
Кількість значень в інтервалі, ni
	Середини інтервалу, ti	0,62	0,63	0,64	0,65	0,66	0,67	0,68
Кількість значень в інтервалі, ni
	Середини інтервалу, ti	0,44	0,45	0,46	0,47	0,48	0,49	0,50
Кількість значень в інтервалі, ni
	Середини інтервалу, ti	0,49	0,50	0,51	0,52	0,53	0,54	0,55
Кількість значень в інтервалі, ni
	Середини інтервалу, ti	0,50	0,51	0,52	0,53	0,54	0,55	0,56
Кількість значень в інтервалі, ni
	Середини інтервалу, ti	0,31	0,32	0,33	0,34	0,35	0,36	0,37
Кількість значень в інтервалі, ni
	Середини інтервалу, ti	0,39	0,40	0,41	0,42	0,43	0,44	0,45
Кількість значень в інтервалі, ni
	Середини інтервалу, ti	0,45	0,46	0,47	0,48	0,49	0,50	0,51
Кількість значень в інтервалі, ni
	Середини інтервалу, ti	0,30	0,31	0,32	0,33	0,34	0,35	0,36
Кількість значень в інтервалі, ni
	Середини інтервалу, ti	0,62	0,63	0,64	0,65	0,66	0,67	0,68
Кількість значень в інтервалі, ni
	Середини інтервалу, ti	0,50	0,51	0,52	0,53	0,54	0,55	0,56
Кількість значень в інтервалі, ni
	Середини інтервалу, ti	0,31	0,32	0,33	0,34	0,35	0,36	0,37
Кількість значень в інтервалі, ni