В жилом районе, насчитывающем 12 микрорайонов, вводится система ежедневного вывоза твердых бытовых отходов. В микрорайонах 1, 4, 7, 8, 10, 12, с общим количеством жителей 85,04 тыс.чел., предусматривается сбор отходов в несменяемые контейнеры емкостью 100 л и вывоз мусоровозами марки 93-М или марки 53-М. В микрорайонах 2, 3, 5, 6, 9, 11, имеющих высокую плотность населения, с общим количеством жителей 197,04 тыс.чел., предусматривается сбор отходов в сменяемые контейнеры емкостью 750 л и вывоз контейнеровозами марки КММ-2 или марки М-30.
По результатам обследования установлено, что по 1-ой группе микрорайонов общий объем недельного накопления отходов составил 1772 куб.м, со средней плотностью 0,3 т/куб.м, по 2-й группе 3472 куб.м со средней плотностью 0,25 т/куб.м. При этом установлено, что днями наиболее равномерного накопения являются среда, четверг и пятница. В эти дни суточное накопление составляло 13,8% в среду, 13,8% в четверг и 14% в пятницу по объему от недельного накопления.
Вывоз бытовых отходов из первой и второй группы микрорайонов будет осуществляться на полигон через пункт 6 на расстояние 24 км.
Себестоимость 1 км. пробега мусоровоза - 7 руб., контейнеровоза - 6 руб.
Схема 1. Схема жилого района (с расстояниями между микрорайонами, и номерами микрорайонов)
Для решения задачи сбора и транспортировки твердых бытовых отходов с территории жилого района необходимо:
. Определить среднесуточный объем накопления отходов, подлежащий сбору и транспортировке.
. Определить потребное количество несменяемых и сменных контейнеров.
. Выбрать приемлемую марку мусоровоза и контейнеровоза и определить их количество.
. Определить очередность объезда (составить маршрут) микрорайонов мусоровозами и контейнеровозами.
. Определить себестоимость вывоза отходов мусоровозами и контейнеровозами.
Среднесуточный объем накопления твердых бытовых отходов на одного жителя в л/сут. определяется по формуле:
(Vср + Vчт + Vпт) * Кн
Vс = ------------------, (1)
З * Н
ср, Vчт, Vпт - соответственно, накопление за среду, четверг и пятницу, л;
Кн - поправочный коэффициент недельного накопления;
Н - численность жителей в группе микрорайонов в дни наблюдений, чел.
Среднесуточный объем накопления твердых бытовых отходов на одного жителя в л/сут. определяется по формуле:
(Vср + Vчт + Vпт) * Кн
Vс = ------------------, (1)
З * Н
ср, Vчт, Vпт - соответственно, накопление за среду, четверг и пятницу, л;
Кн - поправочный коэффициент недельного накопления;
Н - численность жителей в группе микрорайонов в дни наблюдений, чел.
Поправочный коэффициент недельного накопления твердых бытовых отходов определяется отношением среднего накопления в день за неделю к среднему накоплению в день за среду, четверг и пятницу.
Определим поправочный коэффициент для первой группы микрорайонов:
КнI ср,чт = (17772/7)244,54 = 1,04 КнI = (1,04+1,04+1,02)/3=1,03
КнI пт = (17772/7)248,08 = 1,02 КнII = (1,04+1,04+1,02)/3=1,03
КнII ср,чт = (3472/7)479,14 = 1,04 КнI = КнII =1,03
КнII пт = (3472/7)486,08 = 1,02
(Vср + Vчт + Vпт) * Кн
Vс = ------------------, (1)
З * Н
срI = VчтI = 0,138*1772=244,54 м3птI = 0,14*1772=248,08 м3срII = VчтII = 0,138*3472=479,14 м3птII = 0,14*3472=486,08 м3
Среднесуточный объем накоплений ТБО на одного жителя одной группы микрорайонов в л. за сутки за среду, четверг и пятницу соответствует:
(244,54+244,54+248,08) * 1,03
VсI = ------------------------------- = 2,98 м3/сут
3*85,04
(479,14+479,14+486,08) * 1,03
VсII = ------------------------------ = 2,52 м3/сут
3*197,04
Среднесуточный объем накоплений на 1 жителя в кг:
,98*0,3=0,894=894 кг
,52*0,25=0,63=630 кг
Среднесуточный объем накоплений на всех жителей МКР:
МКР (1,4,7,8,10,12) = 894*85,04=76025,76 кг
МКР (2,3,5,6,9,11) = 630*197,04=124135,2 кг
Выбор марки мусоровоза и контейнеровоза осуществляется по следующим показателям:
коэффициент использования массы (Км);
удельная грузоподъемность (qуд);
удельная вместимость кузова на 1 т. грузоподъемности (Vуд);
удельная мощность двигателя (Муд);
коэффициент компактности (Кк);
удельная себестоимость перевозки (Суд).
Для расчета показателей 2-7 необходимо составить таблицы технических характеристик мусоровозов и контейнеровозов, по маркам.
Коэффициент использования массы определяется по формуле:
q
Км = ---, (2)
та
где- номинальная грузоподьемность автомобиля, т;
та - собственная масса автомобиля, т.
Удельная грузоподьемность определяется по формуле:
q
qуд = ---, (3)
Vк
где
V к- вместимость кузова, куб.м.
Удельная вместимость кузова на 1 т грузоподъемности определяется по формуле:
Vк
Vуд = ----, (4)
q
Удельная мощность двигателя определяется по формуле:
Мдв
Муд = ----, (5)
тn
где
Мдв - мощность двигателя автомобиля, кВт;
тn - полная масса автомобиля с полезной нагрузкой, т.
Коэффициент компактности определяется по формуле:
Lа * Ва
Кк = --------, (6)
Vк
гдеа - длина автомобиля, м;
Ва - ширина автомобиля, м.
Удельная себестоимость перевозки определяется по формуле:
Скм
Суд = -----, (7)
V к
где
Скм - себестоимость 1км пробега автомобиля, руб;
V к - объем бытовых отходов, перевозимый мусоровозом в уплотненном состоянии, или контейнеровозом - в естественном состоянии, куб.м.
Таблица 5
Техническая характеристика мусоровозов (контейнеровозов)
| Показатели | Мусоровозы | Контейнеровозы | ||
| 93-м | 53-м | КММ-2 | М-30 | |
| 1. Емкость кузова (полезная с учетом уплотнения, куб.м.). | 3,9 | |||
| 2. Номинальная грузоподьемность автомобиля, т. | 3,1 | 1,8 | 1,9 | |
| 3. Собственная масса автомобиля, т. | 3,7 | 4,25 | 5,1 | |
| 4. Мощность двигателя автомобиля, кВт | 51,3 | 51,3 | ||
| 5. Полная масса автомобиля с полезной нагрузкой, т. | 5,7 | 7,35 | 6,9 | 5,9 |
| 6. Длина автомобиля, м. | 6,62 | 6,7 | 5,92 | |
| 7. Ширина автомобиля, м. | 2,14 | 2,225 | 2,45 | 2,32 |
| Показатели | Мусоровозы (контейнеры) | |||
| Марка 93-М | Марка 53-М | Марка КММ-2 | Марка М-30 | |
| Км | 0,54 | 0,73 | 0,35 | 0,47 |
| qуд | 0,28 | 0,28 | 0,3 | 0,49 |
| Vуд | 3,5 | 3,5 | 3,3 | 2,05 |
| Муд | 9,12 | 9,71 | 8,69 | |
| Кк | 1,83 | 1,34 | 2,74 | 3,52 |
| Суд | 0,64 | 1,54 |
Вывод: выбираем мусоровоз Марки 53-М для первой группы микрорайонов, т.к. у него удельная себестоимость ниже, чем у мусоровоза Марки 93-М и контейнеровоз Марки КММ-2 для второй группы микрорайонов, т.к. у него удельная себестоимость ниже, чем у контейнеровоза Марки М-30.
Потребное количество несменяемых и сменяемых контейнеров, располагаемых на территории жилого района определяется по формуле:
V
n = --------, (8)
е * Кз
где- суточный объем бытовых отходов по району 1 или 2, л.
е - емкость контейнера, л;
Кз - коэффициент заполнения контейнера, принимается
равным 0,9.
76025,76
n1 = --------- = 845 шт для МКР 1,4,7,8,10,12.
100*0,9 90
124135,2
n2 = ------------ = 184 шт для МКР 2,3,5,6,9,11.
750 * 0,9 675
Для определения потребного количества мусоровозов и контейнеровозов с использованием формул 9 - 14 предлагается интуитивно графически составить маршрут движения мусоровоза по первой группе микрорайоной и маршрут движения контейнеровоза по второй.
Маршрут для первой группы микрорайонов:
+ 10 + 8 + 7 + 1 + 12 + 4 + 6 = 41 км
Маршрут для второй группы микрорайонов:
+ 5 + 9 + 2 + 3 + 11 + 6 = 40 км
Ежедневную потребность в мусоровозах и контейнеровозах для вывоза твердых бытовых отходов рассчитывают по формуле:
V
nм = ----------, (9)
Рсут * Кисп
где- суточный объем бытовых отходов по району 1 или 2, куб.м.
Рсут - суточная производительность мусоровоза (контейнеровоза), куб.м/сут.;
Кисп - коэффициент использования мусоровоза (контейнеровоза), принимается = 0,8.
(I) = 2.98*85.04 =253,4 м3 - суточный объем бытовых отходов по району I.(II) = 2,51*197,04 = 494,6 м3 - суточный объем бытовых отходов по району II.
Суточная производительность мусоровоза (контейнеровоза) расчитывается по формуле:
Рсут = Е * nр, (10)
где
Е - емкость кузова куб.м;р - количество рейсов, выполняемых мусоровозом (контейнеровозом) за рабочую смену (8 ч ± 0,5 ч).
Количество рейсов, выполняемых мусоровозом (контейнеровозом) за рабочую смену определяется по формуле:
Тсм
nр = -----, (11)
tр
где
Тсм - продолжительность рабочей смены, ч;р - время одного рейса, ч, определяемое по формуле:
р = tраб + tпр + tразгр, (12)
гдераб - время рабочего пробега мусоровоза (контейнеровоза) по маршруту при сборе бытовых отходов в микрорайонах, ч;пр - время пробега мусоровоза (контейнеровоза) от последнего пункта погрузки до полигона и обратно до первого пункта погрузки на маршруте, ч;разгр - время простоя под разгрузкой мусоровоза (контейнеровоза) на полигоне, включая время на санитарную обработку мусоровоза и контейнеров, ч. Принимается равным 0,4 ч. для мусоровозов и 0,5 ч для контейнеровозов.
Время рабочего пробега мусоровоза (контейнеровоза) включает время на выгрузку отходов из несменяемых контейнеров в мусоровоз (время замены сменяемых контейнеров при вывозе отходов контейнеровозом), время передвижения мусоровоза (контейнеровоза) по маршруту сбора отходов, определяется по формуле:
Lм
tраб = -----, (13)
Vраб
гдем - соответственно, протяженность маршрута сбора бытовых отходов мусоровозом по первой группе микрорайонов и контейнеровозом - по второй группе микрорайонов, км;раб - соответственно, рабочая скорость движения мусоровоза и контейнеровоза, км/ч. Принимается равной для мусоровоза 15 км/ч, для контейнеровоза - 20 км/ч.
LмI 41
tраб(I) = ----- = 2,73 ч
VрабI 15
мII 40
tраб(II) = ----- = 2 ч
VрабII 20
Время пробега мусоровоза (контейнеровоза) от последнего пункта погрузки до полигона и обратно до первого пункта погрузки на маршруте определяется по формуле:
Lн
tпр = -----, (14)
Vt
н - расстояние от последнего пункта погрузки на
маршруте до полигона и обратно до первого пункта
погрузки на маршруте, км;t - средняя техническая скорость движения мусоровоза
(контейнеровоза), км/ч. Принимается равной 35 км/ч.
LнI 24*2 + (7+6)
tпрI = ---- = 1,74 ч
VtI 35
LнII 24*2 + (5+4)
tпрII = ---- = 1,63 ч
VtII 35
р = tраб + tпр + tразгррI = 2,73+1,74+0,4 = 4,87чрII = 2+1,63+0,5 = 4,13ч
Тсм 8
nрI = -------- = 1,64 =2 рейса
tрI 4,87
Тсм 8
nрII = ------- = 1,94=2 рейса
tрII 4,13
Рсут = Е * nр
РсутI = Е * nрI = 11*2 = 22
РсутII = Е * nрII = 6 * 2 = 12
V
nм = ----------, (9)
Рсут * Кисп
VI * Н 253,4
nмI = ----------------- = 14,4 = 15 мусоровозов
РсутI * КиспI 22 * 0,8
VII * Н 494,6
nмII = ----------------- = 51,5= 52 контейнеровоза
РсутII * КиспII 12* 0,8
После определения потребного количества мусоровозов и контейнеровозов для сбора и вывоза твердых бытовых отходов с территории жилого района по интуитивно составленным маршрутам, проводим проверку составленных маршрутов на минимум пробега при объезде микрорайонов, то есть определяем очередность объезда микрорайонов.
Для определения кратчайшего пути объезда заданных пунктов следует воспользоваться «методом сумм». Для чего строится и заполняется симметричная матрица (таблицы 6,7), по главной диагонали которой располагаются пункты, включенные в маршрут, а в порожние клетки проставляются кратчайшие расстояния по схеме улично-дорожной сети. Расстояния между пунктами проставляются дважды. После заполнения таблицы, суммируя расстояния по столбцам, находят итоговую строку - строку сумм.
По трем наибольшим числам строки сумм начинают построение маршрута, начиная с наибольшего числа и по мере убывания. Далее, из строки сумм выбирают, из числа оставшихся, наибольшую сумму и номер пункта ей соответствующий. Место этого пункта в начальном маршруте определяют поочередно на участке первом, а затем на участке последующем. При этом для каждой пары этих пунктов находят величину прироста пробега автомобиля на маршруте при включении вновь выбранного пункта.
Величину этого прироста (∆L) находят по формуле:
∆li-j = li-k + lk-j - li-j, (15)
l - расстояние, км;- номер первого соседнего пункта;- номер второго соседнего пункта;- номер включаемого пункта.
Таблица 6
Симметричная матрица маршрута движения контейнеровоза по 1-ой группе микрорайонов
Начальный маршрут: 8-10-7
Оставшаяся наибольшая сумма 69 и номера пунктов ей соответствующие 1 и 6, определим место маршрута 1 в схеме:
1. 8-10-7
∆l8-10 = l8-1 + l1-10 - l8-10 = 14+20-6 = 28
∆l10-7 = l10-1 + l1-7 - l10-7 = 13+7-13 = 7
Наименьшее растояние маршрута 10-7, тогда маршрут будет иметь вид:
2. 8-10-1-7 8-10-6-1-7
Оставшаяся наибольшая сумма 65 и номера пунктов ей соответствующие 12 и 4, определим место маршрута 12 в схеме:
∆l8-10 = l8-12 + l12-10 - l8-10 = 19+16-6 = 29
∆l10-6 = l10-12 + l12-6 - l10-6 = 16+10-6 = 20
∆l6-1 = l6-12 + l12-1 - l6-1= 10+5-15 = 0
∆l1-7 = l1-12 + l12-7 - l1-7 = 5+12-7 = 10
Наименьшее растояние маршрута 6-1, тогда маршрут будет иметь вид: 8-10-6-12-1-7 8-10-6-4-12-1-7, а очередность объезда пунктов контейнеровозам составит, 4-12-1-7-8-10-6,что подтверждает правильность построенного интуитивно маршрута.
Симметричная матрица маршрута движения контейнеровоза по 2-й группе микрорайонов
Начальный маршрут: 3-11-2
Оставшаяся наибольшая сумма 44 и номера пунктов ей соответствующие 5, 6 и 9, определим место маршрута 5 в схеме:
1. 3-11-2
∆l3-11 = l3-5 + l5-11 - l3-11 = 20+9-11=18
∆l11-2 = l11-5 + l5-2 - l11-2 = 9+7-16=0
Наименьшее растояние маршрута 11-2, тогда маршрут будет иметь вид:
3-11-5-2
Так как оставшаяся наибольшая сумма 44 принадлежит сразу трем пунктам, значит схема будет иметь следующий вид:
-11-6-5-9-2, т.к. пункт 6 конечный 5-9-2-3-11-6
Очередность объезда пунктов контейнеровозам подтверждает правильность построенного интуитивно маршрута.
Себестоимость вывоза ТБО из первого микрорайона составляет:
С1 = Vк1 (Lм1 + Lн1)*np1 * nм1 = 7*(41+(24*2+(7+6)))*2*18 = 25704 руб.
Себестоимость вывоза ТБО из второго микрорайона составляет:
С2 = Vк2 (Lм2 + Lн2)*np2 * nм2 = 6*(40+(24*2+(5+4)))*2*54 = 62856 руб.
Себестоимость вывоза ТБО в целом по районам:
С = 25704+62856 = 88560 руб.