Технология транспортного процесса

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

КАМСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ИНЖЕНЕРНО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

Кафедра «Эксплуатация автомобильного транспорта»

Технология транспортного процесса

Методические указания к выполнению расчетной работы для студентов специальности 190603 – «Сервис транспортных и технологических машин и оборудования (автомобильный транспорт)»

Набережные Челны

Содержание

1. Разработка технологического процесса перевозок грузов .…………4

2. Сравнительный анализ влияния эксплуатационных факторов

на производительность подвижного состава ………………………….15

3. Маршрутизация перевозок при помашинных отправках грузов …..16

4. Планирование маятниковых маршрутов. Расчет потребного количества подвижного состава ………………………………………...26

5. Расчет рационального плана назначения груженых ездок

при перевозках однородных грузов однотипным подвижным

составом …………………………………………………………………..29

6. Заполнение и обработка путевой документации ……………………41

Список использованной литературы …………………………………...60

Рис. 3. Схема перевозок: А – грузоотправитель, В - грузополучатель, АТП – автотранспортное предприятие

На первом этапе производится выбор подвижного состава для перевозок, критерием выбора может быть его производительность.

Производительность подвижного состава за рабочий день определяется по формуле

,

где - число ездок (оборотов) с грузом; - номинальная грузоподъемность автомобиля; - коэффициент использования грузоподъемности.

Число ездок (оборотов) за рабочий день

где - время наряда (без учета перерыва на обед и ежедневное обслуживание автомобиля); - время нулевого пробега, ч; = ; - время на одну ездку (оборот),

= ,

- время простоя в пункте погрузки-разгрузки, которая определяется по формуле

= .

Здесь - неравномерность подачи ПС под погрузку-разгрузку; , - соответственно время простоя на погрузке, разгрузке (определяется умножением нормы времени, установленную на 1 т, на грузоподъемность автомобиля), ч; - время на оформление сопроводительной документации, в данной задаче принимается 5 мин; - время на дополнительные работы (взвешивание груза, пересчет грузовых мест, закрепление груза и т.д.). Время на пересчет грузовых мест - 4 мин.

Техническую скорость автомобиля можно принимать

,

где - максимальная скорость автомобиля. Техническая скорость может быть уменьшена при перевозке грузов, требующих особой осторожности (хрупкие изделия, опасные грузы, электроника) до 15 %; при длине груженой ездки до 1 км, в карьерах и в условиях бездорожья – до 40 %; при длине ездки свыше 1 до 3 км - до 20%; в других случаях, когда по дорожным условиям или в зависимости от характеристик груза или в соответствии с тягово-скоростными характеристиками эта скорость не может быть достигнута.

Используя приведенные формулы, определяем суточную производительность автомобилей.

Определяем количество автомобилей необходимых для обеспечения транспортного процесса

.

Списочное количество автомобилей

,

где - коэффициент выпуска автомобилей на линию, =0,65÷0,75.

Предварительно выбираем автомобили КамАЗ-5360 ( =8,6 т) и ЗИЛ-431510 ( =6,0 т), в ходе оценки необходимо закрепить за перевозками наиболее эффективную из них.

При решении приведенной задачи сначала необходимо определить режим работы подвижного состава: дни работы в году принимается =305 дней (согласно режиму работы грузоотправителя и грузополучателя), время в наряде - 9 ч, в том числе 1 час на обед, 30 мин на ежедневное обслуживание автомобиля.

Определяем массу груза, которую можно поместить на кузове автомобиля. Внутренние габариты кузова автомобиля ЗИЛ-431510 - 4686 2326 575, где можно расположить 10 упаковок общей массой 6 т (рис.4); . Габариты кузова автомобиля КамАЗ-5360 7260 2420 730 мм, можно перевезти 14 упаковок общей массой 8,4 т; .

Рис.4. Схема расположения груза на кузове автомобиля ЗИЛ-431510

Загрузка подвижного состава производится электропогрузчиком, разгрузка – автокраном. Норма времени простоя при погрузке и разгрузке для автомобиля ЗИЛ-431510 составляет 6,5 мин на 1 т [3]. Коэффициент принимается равным 1,1.

Число погрузочных (разгрузочных) средств определяется исходя из провозных возможностей подвижного состава по формуле

,

где - часовой грузопоток, т /ч; - коэффициент перегрузки; - техническая производительность погрузочного (разгрузочного) средства, т/ч; - коэффициент использования погрузочного (разгрузочного) средства во времени. В данном случае принимается =1; =0,85÷0,9.

Часовой грузопоток

.

Часовую производительность погрузочного (разгрузочного) средства можно определить по зависимости

=60/ ,

где - норматив простоя автомобиля на погрузке (разгрузке), мин/т [3].

Технико-экономические показатели работы автомобилей представлены в табл.1.

Таблица 1

Подвиж-ной состав			, ч	, ч		, т/сут	, км	, ед.
КамАЗ-5360		0,17	2,15	3,48		16,8
ЗИЛ-431510		0,18	1,58	3,06

Как видно из таблицы, суточная производительность автомобиля КамАЗ-5360 больше, поэтому на данных перевозках эффективно использовать этот автомобиль.

Можно производить выбор, не ограничиваясь только суточной производительностью ПС. Необходимо сравнить по основным статьям затрат, например, по затратам на топливо. Для этого нужно рассчитывать среднесуточный пробег , годовой пробег потребного количества автомобилей и транспортную работу, далее используя нормативы найти общий годовой расход топлива.

После того как ПС выбран, переходим к разработке технологических документов. Карта технологического процесса доставки грузов представлена в табл. 2 - 7.

Таблица 2

Загрузка подвижного состава

Погрузочно-разгрузочные средства	Схема рас-становки подвижного состава под загрузку	Нормативы загрузки
Наимено-вание	Производи-тельность, т/ч	Масса груза, т	Время обслуживания подвижного состава, ч
Электро-погрузчик	9,2	Торцовая	8,4	0,913

Таблица 6

Перевозка

Маршрут движения	Нормативы движения
Пункты (отправления, промежуточные, назначения)	Расстоя- ние, км	Скорость техническая, км/ч	Время ездки (оборота), ч	Число ездок (оборотов) за смену
г. Наб.Челны, БСИ – г. Нижнекамск («Строймонтаж»)			3,48

Таблица 7

Задание

Разработать технологический процесс перевозки грузов при следующих исходных данных: ; ; ; характеристика груза; схема перевозок. Исходные данные дается преподавателем каждому студенту по вариантам.

Задание

Используя следующие исходные данные: , , , , , , исследовать зависимость часовой производительности автомобиля (т/ч) от каждого показателя. Исходные данные даются преподавателем.

Порядок выполнения задания следующий.

1. Изменяя величину соответствующего показателя и оставив без изменения значения остальных, рассчитать не менее 8-10 значений производительности.

2. После окончания расчетов свести полученные данные в таблицу.

3. Построить характеристические графики.

4. Указать мероприятия по повышению производительности на требуемую долю процентов (указаны в исходных данных) по сравнению с производительностью при заданных в исходных данных значениях технико-эксплуатационных показателей.

При выполнения задания диапазон изменения технико-эксплуатационных показателей принимать из табл. 8.

Таблица 8

Диапазон изменения технико-эксплуатационных показателей

Показатель	Диапазон
1. Коэффициент использования грузоподъемности	0,3÷1,0
2. Коэффициент использования пробега	0,4÷1,0
3. Техническая скорость, км / ч	20÷70
4. Время простоя под погрузкой-разгрузкой, ч	0,3÷3
5. Средняя длина ездки с грузом, км	10÷200

Рис. 6. Схема маршрута № 7

На каждый автомобиль заполняется маршрутный лист, на основании которого готовится путевая документация, для чего необходимо рассчитать технико-эксплуатационные показатели работы. Выполним их расчет для маршрута № 7.

Время одного оборота

ч.

Время работы на маршруте

ч.

Возможное число оборотов, которое может выполнить один автомобиль:

оборота.

По этому маршруту необходимо выполнить всего 2 оборота, таким образом, выделенный автомобиль имеет резерв свободного времени

ч,

здесь - время движения от В₄ до А₂, которое не выполняется на последнем, втором обороте.

Резерв свободного времени необходимо фиксировать и после завершения расчета технико-эксплуатационных показателей для всех маршрутов использовать для планирования работы на других маршрутах.

В данном случае после завершения работы на маршруте №7 наиболее целесообразно будет задействовать автомобиль для работы на маятниковом маршруте №2.

Количество оборотов данного автомобиля по маршруту №2

оборот,

здесь - время подъезда для переезда с точки завершения работы на маршруте №7.

Пример маршрутного листа для автомобиля, работающего на маршрутах №7 и №2, приведен в табл. 17.

При расчете времени следует производить разумное округление получаемых значений в большую сторону, что обеспечивает необходимый резерв на случай задержек в пути и при выполнении погрузочно-разгрузочных работ.

Таблица 17

Маршрутный лист

Пункт отправ-ления	Время отправ-ления	Пункт назначе-ния	Время прибы-тия	Наимено-вание груза	, км	, км		, т
АТП	8:00	А2	8:10	-	-			-
А2	8:20, 13:30	В3	9:30, 14:30	Уголь		-		4,5
В3	9:40, 14:50	А4	10:10, 15:20	-	-			-
А4	10:20, 15:30	В4	11:20, 16:30	Щебень		-
В4	11:30, 16:40	А2	12:20, 17:30	-	-			-
Обед	12:20		13:20	-	-	-	-
А2	17:40	В4	18:30	Уголь				2,25
В4	18:40	АТП	18:50	-	-			-
Итого								15,75

Коэффициент использования пробега для этого автомобиля составит

.

Часовая производительность

т/ч.

Задание

Используя задание на перевозки, составить рациональные маршруты перевозок, схему каждого маршрута, разрабатывать маршрутные листы. Исходные данные даются преподавателем. Пример варианта исходных данных приведена в табл.18, дополнительные данные - в табл. 19.

Таблица 18

Пример варианта исходных данных

Грузо-отправители	Грузо- получатели	Расстояние между пунктами, км	Вид груза	Количество ездок
А1 (10)*	В1 (10)		Песок
А1	В3 (4)		Песок
А2 (3)	В2 (6)		Грунт
А2	В4 (2)		Грунт
А3 (8)	В3		Щебень
А3	В2		Щебень
А3	В4		Щебень
А4 (11)	В4		Опилки
А4	В1		Опилки
А4	В3		Опилки

^* около грузоотправителей и грузополучателей в скобках указаны расстояния от АТП до соответствующих пунктов

Таблица 19

Дополнительные данные

Расстояния, км
lА1-В2	lА1-В4	lА2-В1	lА3-В1	lА2-В3	lА4-В2

Планирование маятниковых маршрутов. Расчет потребного количества подвижного состава

На планирование маятниковых маршрутов оказывают влияние следующие факторы:

▪ разная продолжительность рейсов на разных маршрутах;

▪ ограничение продолжительности работы подвижного состава рабочим временем водителя (временем наряда);

▪ ограничения по фронту и времени загрузки у грузовладельцев;

▪ требования грузовладельцев по регулярности, времени отправки и доставки грузов и др.

Планирование маятниковых маршрутов имеет ряд возможностей по их оптимизации, к ним относят:

- достижение максимальной производительности за счет полного использования рабочего времени;

- сокращение холостых и нулевых пробегов при увязке маятниковых маршрутов.

Для взаимной увязки маршрутов используют так называемый уровневый способ, когда рациональный план составляется последовательным подбором маршрутов и проверкой их на минимум непроизводительных потерь рабочего времени.

Методику согласования маршрутов удобно пояснить непосредственно на примере. Исходные данные приведены в табл. 20.

Таблица 20

Задание на перевозку

Показатели	Заказчики перевозок (клинты)	Всего
Число ездок
Время одной ездки, мин

Исходя из лимита рабочего времени за смену в 480 мин (8 часов) на выполнение данных перевозок потребуется как минимум 4 автомобиля, причем запас времени

Т ₃ = 4 · 480 – 1884 = 36 мин.

Выбор лучшего варианта проводят последовательным подбором маршрутов. Первый, наиболее простой, вариант можно составить методом северо-западного угла (табл.21).

Таблица 21

Распределение заданий на перевозки

Автомобили (уровень расчета)	Число ездок получателям	Время, мин
					2·120+222=462
					222+240=462
					240+180=420
					2·180=360
					1·180=180
Всего

При таком сочетании маршрутов для выполнения заданного объема работы потребуется выделить 5 автомобилей с расходом рабочего времени

Т _р = 5 · 480 = 2400 мин,

при полезном использовании Т_п=1884 мин; из пяти выделяемых автомобилей один (№3) недогружен заданием на 60 мин, один (№ 4) – на 120 мин, последний же из выделяемых автомобилей загружен менее чем на 40% рабочего времени.

Поиск рациональных вариантов производят последовательным перебором возможных вариантов совмещения маршрутов с таким расчетом, чтобы суммарное время совмещаемых маршрутов максимально соответствовало лимиту рабочего времени водителя или продолжительности смены.

В нашем примере целесообразно вначале попытаться совместить маршруты, время выполнения которых кратно продолжительности смены. Очевидно, это маршруты продолжительностью 240 и 222 мин. Совмещение таких маршрутов целесообразно также по той причине, что водителю удобнее выполнять задание одному заказчику.

Остаются маршруты продолжительностью 120 мин – 2 ездки и 180 мин – 4 ездки. Их целесообразно совмещать с расчетом:

Т_н = 120 + 2 · 180 = 480,

т.е. одна ездка продолжительностью 120 мин и две ездки продолжительностью 180 мин.

При таком совмещении маршрутов план выполнения заказов клиентов будет выглядеть, как показано в табл. 22.

Таблица 22

Рациональный план распределения заданий

Автомобили	Число ездок получателям	Время, мин

Таким образом, удалось получить план, который может быть выполнен четырьмя автомобилями, что соответствует условию

min.

Задание

При известном значении необходимого числа ездок каждому потребителю и времени одной ездки, определить количество автомобилей и распределить их с учетом максимального использования рабочего времени. Пример исходных данных приведен в табл. 23.

Таблица 23

Пример исходных данных

Показатели	Потребители
Число ездок
Время одной ездки, мин
Время в наряде, ч

5. Расчет рационального плана назначения груженых ездок при перевозках однородных грузов однотипным подвижным составом

Необходимость решения транспортных задач появляется, когда имеется несколько, иногда очень много, вариантов выполнения перевозок, а выбрать необходимо один, который при этом бы оптимальным.

Такими задачами могут быть:

▪ закрепление грузополучателей за грузоотправителями при условии минимума транспортной работы на перевозки;

▪ закрепление АТП за маршрутами перевозок из условия минимума нулевых пробегов;

▪ выбор варианта организации перевозок с минимальными затратами времени на их выполнение;

▪ выбор вариантов транспортного процесса при условии минимальной стоимости перевозок и др.

Наиболее часто встречается задача минимизации пробега при выполнении перевозок. Такие задачи обычно решаются для однородных грузов, которые можно перевозить однотипным подвижным составом.

Рассмотрим формулировку транспортной задачи линейного программирования (рис.7).

Суть задачи такого вида состоит в следующем:

В пунктах отправления А₁, А₂, … , А_n имеется однородный груз в количестве а₁, а₂, …, а_n. Этот груз необходимо доставить в грузопоглощающие пункты В₁, В₂, … ,В_m в количестве b₁, b₂, … ,b_m.. Кратчайшие расстояния между грузоотправителями и грузополучателями C _ij .

Необходимо разработать такой план:

- чтобы удовлетворить потребности всех получателей;

- вывезти весь груз от грузоотправителей;

- при этом обеспечить минимум транспортной работы по грузообороту.

Рис.7. Схема перевозок (возможные варианты)

Экономико-математическая модель транспортной задачи с учетом перечисленных требований выглядит следующим образом:

- cистема ограничений по количеству груза, доставляемого получателям,

х₁₁ + х₂₁ + …+ х_n1 = b₁ ,

x₁₂ + x₂₂ + …+ x_n2 = b₂ ,

… … … … … … … …

x_1m + x_2m + …+ x_nm = b_m .

- система ограничений по количеству груза, вывозимого из пунктов отправки,

x₁₁ + x₁₂ + …+ x_1m = a₁ ,

x₂₁ + x₂₂ + …+ x_2m = a₂ ,

… … … … … … … … ...

x_n1 + x_n2 + …+ x_nm = a_n .

Для совместимости систем уравнений предполагается, что возможности грузоотправителей по отправке и потребности грузополучателей совпадают:

.

План перевозок считается оптимальным, если будет получен минимум транспортной работы

при .

Рассмотрим пример решения задачи [1]. Известно количество однородного груза, которое имеется у грузоотправителей, условно обозначенных А₁, А₂, А₃ и А₄. Этот груз необходимо доставить потребителям, обозначенным В₁, В₂, В₃, В₄, В₅. Известны также расстояния между всеми грузоотправителями и грузополучателями. Исходные данные задачи записаны в таблицу, называемую матрицей(табл. 24). В матрице в верхнем правом углу соответствующих клеток записаны расстояния в километрах. Кроме того, в этой матрице имеются вспомогательные строка и столбец, клетки которых пока остаются незаполненными. Необходимо закрепить потребителей за поставщиками так, чтобы среднее расстояние перевозок груза было наименьшим, т.е. найти минимум объема транспортной работы в тонно-километрах.

Таблица 24

Исходные данные

Порядок решения задачи состоит из следующих этапов:

1) первоначальное закрепление (распределение);

2) анализ возможностей улучшения решения;

3) проверка оптимальности полученного решения;

4) оформление результата.

Первоначальное закрепление потребителей продукции за поставщиками можно выполнить разными методами:

Метод северо-западного угланаиболее прост: закрепление производится с левого верхнего угла таблицы (клетка В₁А₁), по мере удовлетворения потребности получателя или исчерпания ресурса поставщика заполняются последующие клетки, расположенные правее и ниже. Как правило, первый полученный результат далек от оптимального, и требуется многократно выполнять проверку на оптимальность и перерасчет.

Первоначальноераспределение методом двойного предпочтения и методом Фогеля достаточно полно описано в работах [1, 2, 4].

1. При решении представленной задачи рассмотрим применение метода северо-западного угла. Последовательно закрепляют грузополучателей за грузоотправителями, начиная с А₁. Для этого выбирают кратчайшее расстояние в столбце А₁ и в соответствующем клетке записывают потребность в грузе данного получателя, если она не превосходит наличия груза у отправителя А₁. Остаток груза у поставщика помещают в следующую по наименьшему расстоянию клетку этого столбца. После распределения всего груза грузоотправителя А₁ переходят к распределению груза следующего поставщика, что делается таким же путем. Если потребность в грузе у получателя больше, чем имеется груза у отправителя, в соответствующую клетку записывается количество груза, имеющегося у поставщика. Такое предварительное распределение сделано в табл.25.

Для отправителя А₁, имеющего 15 т груза, ближайшим получателем будет В₂, потребность в грузе которого составляет 40 т. Записываем наименьшее из этих чисел в клетку А₁В₂. Так как весь груз поставщика А₁ уже распределен, переходим к распределению 85 т груза отправителя А₂. Ближайшим к нему будет получатель В₂, у которого осталось неудовлетворенная потребность в грузе – 25 т. Записываем эту цифру в клетку А₂В₂. Так как у А₂ еще остается 60 т неиспользованного груза, отыскиваем следующего ближайшего к этому отправителю потребителя. Им будет В₃ с потребностью в грузе 80 т. Так как меньшей цифрой является 60, то ее и помещаем в клетку А₂В₃.

Переходим к распределению груза отправителя А₃. Ближайшим к нему будет получатель В₂. Но его потребность уже полностью удовлетворена. Поэтому находим следующего ближайшего получателя, которым является В₁. Так как потребность в грузе и наличие груза в данном случае совпадают, то помещаем 40 в клетку А₃В₁. К последнему отправителю прикрепляют тех получателей, чья потребность в грузе осталось неудовлетворенной при закреплении за предыдущими отправителями.

Клетки, где проставлены количества груза, называются загруженными.

Таким образом, в табл.25 получено предварительное распределение. Количество транспортной работы по этому распределению составляет 2815 т·км. Однако, является ли такое распределение оптимальным, пока остается неясным.

Таблица 25

2. Для проверки оптимальности полученного первоначального распределения находятся специальные вспомогательные показатели для строк и столбцов , называемые потенциалами. Для каждой загруженной клетки разность между соответствующими этой клетке потенциалами должна быть равна расстоянию, указанному в этой клетке, т.е. .

В соответствии с этим все потенциалы определяются по следующему правилу.

Для одного из столбцов (отправителей) принимают потенциал , равный нулю. При этом целесообразно нулю приравнивать потенциал того столбца, в котором имеется загруженная клетка с наибольшим расстоянием. Остальные потенциалы определяют по загруженным клеткам исходя из следующих формул:

для столбцов ,

для строк .

Так, в табл. 25 загруженная клетка В₅А₄ с наибольшим расстоянием находится в столбце А₄. Поэтому принимаем потенциал для этого столбца . По загруженным клеткам этого столбца определяем потенциалы строк В₃, В₄, В₅:

; ; .

По загруженной клетке В₃А₂ определяем потенциал столбца А₂:

,

а по клеткам В₂А₂ и В₂А₁ соответственно потенциалы:

и .

Однако потенциалы и остались ненайденными. Для нахождения всех численных значений потенциалов необходимо, чтобы число загруженных клеток в матрице было равно

,

где - число основных строк; - число основных столбцов.

В табл.25 загружено семь клеток, а нужно , т.е. одной загруженной клетки не хватает. Такого положения быть не должно. Поэтому существует правило: если число загруженных клеток меньше числа , то необходимо искусственно загрузить недостающее количество клеток матрицы, для чего в них записывается . В последующих расчетах с этой клеткой оперируют как с загруженной.

Подстановка нулевой загрузки не повлияет на баланс наличия и потребности груза. Нуль следует ставить в ту клетку, которая лежит на пересечении строки или столбца, не имеющих потенциалов, со строкой или столбцом, для которых потенциалы уже определены.

В табл.25 нуль можно поставить в любую клетку в строке В₁ или в столбце А₃. Пусть такой клеткой будет клетка В₁А₁. Туда записываем и считаем эту клетку загруженной. Сделаем это в табл.26. Теперь можно определить потенциалы и

и .

3. После определения всех потенциалов рассматривают все незагруженные клетки и среди них отыскивают такие, для которых разность между соответствующими им потенциалами будет больше расстояния, указанного в этой клетке, т.е. > . Для каждой такой клетки определяется число .

Таблица 26

Сделаем такие подсчеты для всех незагруженных клеток табл.26. Например, для клетки В₁А₂ < , т.е. здесь разность потенциалов меньше расстояния. Просматривая, таким образом, все незагруженные клетки, обнаружим, что в табл. 26 числа можно определить для следующих клеток:

В₂А₄ >11; ;

В₄А₂ >14; ;

В₄А₃ >16; ;

В₅А₃ >19; .

Покажем полученные значения непосредственно в левых углах соответствующих клеток табл.26 цифрами в кружках. Наличие таких клеток показывает, что это распределение не является оптимальным и его можно улучшить, т.е. можно найти лучший план перевозок.

4. Чтобы улучшить полученный план перевозок, находят клетку с максимальным числом в кружке и для нее строят так называемый «контур» - замкнутую ломаную линию, состоящую из прямых горизонтальных и вертикальных отрезков, все вершины которой лежат в загруженных клетках, не считая клетку, выбранную для начала построения «контура». Каждой выбранной клетке может соответствовать один и только один «контур».

«Контур» строят следующим образом. От выбранной незагруженной клетки проводят прямую линию по строке или столбцу до загруженной клетки, которой, в свою очередь, должна соответствовать еще одна загруженная клетка под прямым углом. И так до тех пор, пока линия не замкнется в исходной клетке. Движение при определении контура совершается строго под прямым углом, причем в каждой строке и столбце, которые находятся в замкнутой линии, в состав «контура» входят всегда по две клетки. Вид «контура» может быть весьма разнообразным (рис.8).

Рис. 8. Виды контуров

Следует иметь в виду, что число вершин «контура» всегда будет четным, при этом те клетки, где горизонтальные и вертикальные линии «контура» пересекаются, нельзя рассматривать как его вершины. Вершиной «контура» является лишь та загруженная клетка, где эти линии образуют один прямой угол.

В табл. 26 построен «контур» дл