Моделирование прибытия автомобилей к складу

В.А. Телегина Н.Н. Тонконогова

Взаимодействие видов транспорта

При перевозках грузов

Методическое пособие

 

 

Хабаровск

Издательство ДВГУПС

УДК 656.07 (075.8)

ББК 0188 Я73

Т 311

 

Рецензент:

Кандидат технических наук, доцент кафедры

«Мировая экономика и коммерция»
Дальневосточного государственного университета
путей сообщения

А.С. Савинов

 

 

Телегина В.А.

 

Т 311

Взаимодействие видов транспорта при перевозках грузов: метод. пособие / В.А. Телегина, Н.Н. Тонконогова. – Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2008. – 40 с.

 

Методическое пособие соответствует ГОС ВПО направления подготовки дипломированных специалистов 190700 «Организация перевозок и управление на транспорте» одноименной специальности 190701 (железнодорожный транспорт).

представлены постановка различных задач из области взаимодействия видов транспорта и методики их решения, а также варианты заданий для выполнения расчетно-графических работ.

Предназначено для студентов 4-го курса очной формы обучения и
5-го курса ИИФО, изучающих дисциплину «Взаимодействие видов транспорта».

 

УДК 656.07 (075.8)

ББК 0188 Я73

 

 

© ГОУ ВПО «Дальневосточный государственный

университет путей сообщения» (ДВГУПС), 2008

Оглавление

 

 

ВВЕДЕНИЕ.. 4

 

Задача 1. Регулирование подвода автомобилей к грузовым складам.. 5

 

Задача 2. Расчет объема перевалки грузов по прямому варианту
с водного транспорта на железную дорогу. 13

 

Задача 3. Построение контактного графика перевалки грузов
по прямому варианту с железной дороги
на водный транспорт. 18

 

Задача 4. Согласование подвода вагонов и судов в пункт перевалки
при маршрутизации смешанных перевозок. 21

 

Задача 5. Организация централизованного завоза
и вывоза грузов автотранспортом.. 30

 

Библиографический список. 40

 

ВВЕДЕНИЕ

Взаимодействие видов транспорта при организации перевалочных работ – одна из наиболее сложных проблем в перевозочном процессе. Различие подвижного состава смежных видов транспорта по вместимости, технологии обработки, интервалам прибытия, зависимости от различных возмущающих факторов (метеорологические условия, сменность работы, внутрисуточная неравномерность и др.) затрудняет согласование работы по организации перевалки грузов. Тем не менее, решать эти задачи необходимо, поскольку простои подвижного состава в транспортных узлах – это большие экономические затраты: снижение производительности транспортных средств, омертвление капитала (грузы на колесах), порча грузов, просрочка их доставки, а, следовательно, необходимость иметь запасы
у грузополучателей и др.

К задачам оптимизации работы транспортных узлов можно отнести:

– организацию прямого варианта перевалки грузов (определение возможной доли перевалки грузов по прямому варианту, согласование подвода транспортных средств на перегрузку, выбор способа организации прямого варианта);

– выбор оптимальной очередности обработки транспортных средств различных видов транспорта;

– оптимизацию завоза-вывоза грузов в пункты стыкования железнодорожного и автомобильного транспорта.

В пособии дается методика решения некоторых задач оптимизации работы транспортных узлов, примеры их решения, а также варианты исходных данных для расчетно-графических работ.

Исходные данные принимаются в соответствии со значениями трех последних разрядов учебного шифра студента (нулевым, первым и вторым). Например, если шифром является номер зачетной книжки с номером 175326, то нулевой разряд – цифра 6, первый – 2, второй – 3.

 

 

 

Задача 1. Регулирование подвода автомобилей
к грузовым складам

 

Дать количественную оценку ожиданию автомобилями начала грузовых операций, вызванному их сгущенным под­ходом, путем имитационного моделирования поступления автотранспорта к складам на железнодорожных станциях. Такая оценка необходима при решении целого ряда задач, связанных с оптимизацией работы автомобильного и желез­нодорожного транспорта в пунктах их стыкования, в част­ности – при решении задачи регулирования подвода автомо­билей к грузовым складам.

При оформлении в товарной конторе станции документов на вывозимый или завозимый автомобилями груз не учиты­вается место его нахождения на складе. В результате на грузовых дворах станций возникают ситуации,
в которых автомобильный подвижной состав простаивает в ожидании обслуживания у одних секций склада, в то время, как другие секции склада свободны, и работающие в них механизмы и обслуживающий персонал ожидают поступления новых заявок (автомобилей) на обслуживание.

В рассматриваемой задаче необходимо сравнить две тех­нологии обработки автомобилей на грузовом дворе: регули­руемый подвод автомобилей к складам, когда документы на перевозимые грузы выдаются с учетом равномерной загруз­ки аппаратов обслуживания (секций склада), и нерегулируе­мый подвод автомобилей. Сравнение производится по сумме автомобиле-часов (или автомобиле-минут) простоя в ожида­нии грузовых операций в течение всего периода работы авто­транспорта за сутки для рассматриваемых вариантов. Эконо­мическая эффективность регулирования подвода автомобилей выражается разностью автомобиле-часов простоя при нере­гулируемом и регулируемом подводе.

Для расчета продолжительности простоя автомобилей у склада в ожидании обслуживания строится график их обра­ботки (рис. 1). График строится на основе моделирования интервалов подхода авто­мобилей к складу, а также данных о типах автомобилей, работающих на завозе-вывозе грузов, нормируемом време­ни их простоя под грузовыми операциями и доли ездок, вы­полняемых автомобилями различных марок. Моделирование интервалов поступления автомобилей к складу производится по формуле (1) в минутах.

 

, (1)

 

где – параметр Эрланга в распределении интервалов между прибытием автомобилей к складу; – среднечасовая интенсивность поступления автомобилей к складу, авт./ч; – случайное число, равномерно распределенное в интервале 0…1.

 

 

Следует учесть, что интенсивность поступления автомо­билей к складу различается по периодам суток. Так, напри­мер, в течение первых двух-трех часов работы автотранс­порта среднечасовая интенсивность прибытия автомобилей существенно превышает среднечасовую интенсивность по­ступления автомобилей в другие периоды суток. Поэтому в соответствии с заданием среднечасовая интенсивность поступления автомобилей
определяется отдельно для утренних часов работы транспорта и для остального времени работы по формуле

 

, (2)

 

где – общее число ездок, выполняемых автомобилями за сутки; –доля ездок автомобилей, приходящихся на рассматриваемый период суток; – рассматриваемый период суток,ч.

Одновременно с моделированием интервалов прибытия автомобилей составляется расписание их подхода к складу. Если принять, что первый автомобиль прибыл в 8:00, а смоделированный интервал, через который прибудет следу­ющий автомобиль, 13 мин, то время прибытия второго автомобиля будет 8:13,третьего – и т. д.

Моделирование марки прибывшего к складу автомобиля также может осуществляться с помощью таблицы случайных чисел (табл. 1) следующим образом. Если завоз-вывоз грузов производится автомобилями двух марок, например, ГАЗ-53А и ЗИЛ-130, причем доля ездок, совершаемых автомобилями ГАЗ-53А, равна 0,3, а автомобилями ЗИЛ-130 – 0,7, то попадание случайного числа в интервал от 0 до 0,3 соответствует прибытию автомобиля ГАЗ-53А, а в интервал от 0,3 до 1,0 – автомобиля ЗИЛ-130.

Аналогичным образом производится моделирование под­вода автомобилей к различным секциям склада при отсут­ствии его регулирования. Например, если на складе имеется три секции, то попадание случайного числа в интервал от 0 до 0,3333 означает поступление автомобиля к 1-й секции; попадание в интервал 0,3334…0,6666 – ко 2-й секции; в ин­тервал 0,6667…1,0 – к 3-й секции.

Для облегчения построения графика все расчеты сво­дятся в таблицу, в которой указываются интервалы между прибытием автомобилей, время их подхода к складу, марка автомобиля, продолжительность его обслуживания у склада и номер секции, к которой данный автомобиль поступает при нерегулируемом подводе.

При регулируемом подводе автомобилей каждый после­дующий автомобиль направляется к той секции склада, которая свободна от обслуживания или к той, где обслуживание автомобилей закончится в ближайшее время.

Таблица 1

Таблица случайных чисел

 

Случайные числа, равномерно распределенные в интервале 0…1
0,9209	0,0564	0,9774	0,0338	0,0112	0,0450	0,0562	0,1012	0,1574

 

После построения графика обработки автомобилей у склада производится подсчет автомобиле-часов простоя в ожидании обслуживания и рассчитывается экономическая эффективность регулирования подвода автомобилей.

 

Годовая экономия от сокращения времени простоя автомобилей у склада составит

 

,

 

где – стоимость автомобиле-часа простоя, руб./ч; – стоимость нахождения грузовой массы в течение одного часа на складе, руб/тч., q_a – средневзвешенная грузоподъемность автомобиля, t_эк – экономия времени простоя автомобилей при регулировании их подвода к складам.

Пример. Рассчитать экономическую эффективность регу­лирования подвода автомобилей ЗИЛ-130 и ГАЗ-53А к складу тарно-штучных грузов, имеющему две секции. Время работы автотранспорта с 8:00 до 15:00. Число ездок, выпол­няемых за сутки, равно 35, причем 60 % ездок выполняется автомобилями ЗИЛ-130. Продолжительность обслуживания автомобилей
у склада: автомобиль ЗИЛ-130 – 20 мин, авто­мобиль ГАЗ-53А – 14 мин.
С 8:00 до 10:00 осуществляется 40 % всех ездок автомобилей. Параметр Эрланга в распре­делении интервалов между прибытием автомобилей
в эти часы К = 2, а в остальные часы работы (с 10:00 до 15:00) – К = 3.

Решение. Результаты расчетов, необхо­димых для построения графика обработки автомобилей у склада, сводятся в табл. 2.

Интенсивность входящего потока автомобилей рассчиты­вается для двух периодов суток по формуле (2) и состав­ляет:

– для периода 8:00…10:00

авт/ч;

 

– для периода 10:00…15:00

авт/ч.

Моделирование интервалов поступления автомобилей (1-я графа табл. 2) производится также для двух периодов работы автотранспорта по формуле (1), которая для рассматриваемых условий работы имеет вид:

– для периода 8:00…10:00

мин;

(3)

– для периода 10:00…15:00

мин.

(4)

Таким образом, до 10:00 моделирование интервалов про­изводится по формуле (3), для чего из таблицы случайных чисел произвольно выбираются два случайных числа, перемножаются; берется натуральный логарифм их произведения и умножается на коэффициент 4,2857. Затем выбираются два других случайных числа, и операция повторяется. Аналогичным образом моделируются интервалы поступления автомобилей в период с 10:00 до 15:00, но уже путем перемножения трех слу­чайных чисел, соответствующих параметру Эрланга в рас­пределении интервалов между прибытием автомобилей к складу.

 

Таблица 2

Моделирование прибытия автомобилей к складу

 

Интервалы между прибытием автомобилей, мин	Время подхода автомобилей к складу	Марка прибывшего автомобиля	Продолжи-тельность грузовой операции, мин	Секция склада
	8:00 8:13 8:28 8:33 8:45 9:01 9:08 9:10 9:15 9:28 9:33 9:40 9:52 9:57 10:07 10:20 10:39 10:58 11:07 11:32 11:50 12:09 12:34 12:46 13:17 13:23 13:37 14:04 14:28 14:49	ЗИЛ-130 ЗИЛ-130 ЗИЛ-130 ГАЗ-53А ЗИЛ-130 ГАЗ-53А ЗИЛ-130 ЗИЛ-130 ГАЗ-53А ГАЗ-53А ГАЗ-53А ЗИЛ-130 ГАЗ-53А ЗИЛ-130 ЗИЛ-130 ГАЗ-53А ГАЗ-53А ГАЗ-53А ЗИЛ-130 ЗИЛ-130 ЗИЛ-130 ЗИЛ-130 ЗИЛ-130 ГАЗ-53А ЗИЛ-130 ГАЗ-53А ЗИЛ-130 ГАЗ-53А ЗИЛ-130 ЗИЛ-130

Марка прибывшего автомобиля в рассматриваемом при­мере определялась по таблице случайных чисел для условий: 0,6 для ЗИЛ-130; >0,6 для ГАЗ-53А. Секция назначения автомобилей определялась по таблице случайных чисел: для 0,5 – 1-я секция; для >0,5 – 2-я секция.

После заполнения табл. 2 строится график обработки автомобилей у склада тарно-штучных грузов (см. рис.1) и подсчитываются автомобиле-минуты простоя, которые составили:

– при нерегулируемом подходе автомобилей к складу – 181 мин;

– при регулируемом подходе автомобилей к складу – 73 мин.

Экономия от сокращения простоя автомобилей в ожидании обслуживания при регулировании их подвода к складу тарно-штучных грузов равна 108 мин в сутки или 1,8 автомобиле-часа.

Рассчитаем полученную экономию в денежном выражении.

Средневзвешенная грузоподъемность автомобиля равна

 

,

 

где , – соответственно грузоподъемность автомобилей ЗИЛ-130 и ГАЗ-53А;

т, т.

, – соответственно доли автомобилей ЗИЛ-130 и ГАЗ-53А в общем парке автомобилей.

Тогда

т.

 

руб/год.

 

Исходные данные принимаются из табл. 3.

 

 

Таблица 3	Исходные данные	Цифра в разряде учебного шифра		2,6	П р и м е ч а н и е.Время начала работы автотранспорта принять равным 8:00, стоимость автомобиле-часа простоя 300 руб./ч; стоимость нахождения грузовой массы в течение одного часа на складе 50 руб./тч.
	2,0
	1,5
	1,0
	2,4
	1,2
	2,5
	2,2
	1,8
	3,0
Показатель	Продолжительность работы автотранспорта, ч   Общее число ездок, выполняемых за сутки   Доля ездок (%), выполняемых: - автомобилями ЗИЛ-130 - автомобилями ГАЗ-53А   Время обслуживания у склада: - автомобилями ЗИЛ-130 - автомобилями ГАЗ-53А   Период сгущенного подхода автомобилей в начале их работы, ч   Доля ездок от общего их числа (%), приходящихся на период сгущенного подхода автомобилей   Параметр Эрланга в распределении интервалов между прибытием автомобилей: - в период их сгущенного подхода - в остальные часы   Количество секций на грузовом складе
Разряд цифры в шифре

Задача 2. Расчет объема перевалки грузов по прямому
варианту с водного транспорта
на железную дорогу

В результате неравномерного поступления судов и ваго­нов в порт возможности прямого варианта перевалки грузов из судна в вагоны ограничены. для обеспечения перевалки грузов по прямому варианту необходимо соблюдать следующие важные условия: у причала одновременно должны нахо­диться суда и вагоны, погрузочно-разгрузочные машины долж­ны быть в исправном состоянии, должна быть исключена вероятность перегрузки груза на склад для сортировки, взвешивания и других операций. При несоблюдении хотя бы одного из этих условий произво­дится перевалка грузов через склад.

перемещение груза, прибывающего в порт в судах и перегружаемого в вагоны через склады, или минуя их, и дальнейшее движение груза на железнодорож­ном транспорте можно представить в виде потокового графа, приведенного на рис. 2.

 

 

Рис. 2. Потоковый граф перевалки грузов с водного
на железнодорожный транспорт

 

Каждый вариант перегрузки характеризуется перераба­тывающей способностью грузового фронта П.

С учетом требований, предъявляемых к обеспечению прямого варианта перевалки грузов с водного транспорта на железнодорожный, его объем составит

 

, (1)

 

где – вероятность наличия судов у причала; – вероятность нали­чия вагонов у причала; – вероятность того, что не требуется перегруз­ки груза через склад для взвешивания и других операций; – вероятность безотказной работы погрузочно-разгрузочных машин и механизмов; – перерабатывающая способность грузового фронта по связи 1–3, т. е.
«судно–вагон».

Вероятность наличия судов у причала

 

, (2)

где – вероятность того, что в порт за сутки не прибудет ни одного судна; –доля грузопереработки по прямому варианту; – суточный объем перевалки груза с водного транспорта на железную дорогу; – перерабатывающая способность грузового фронта по связи 1–2, т. е. «судно–склад».

Вероятность наличия вагонов у погрузочно-разгрузочного фронта

, (3)

P = uiuoiuoo

 

где – вероятность того, что в порт за сутки не прибудет ни одной подачи; – перерабатывающая способность грузового фронта по связи 2-3, т. е. «склад-вагон».

При Пуассоновском входящем потоке судов и вагонов

, (8)

P =

, (9)

 

где – плотность потока подхода судов; – плотность потока подхода вагонов; – рассматриваемый период времени; е – основание натурального логарифма – 2,7.

Подставляя значения и из выражений (6) и (7) в формулу (5) и имея ввиду, что , получим

.

(10)

Обозначим

,

(11)

разделим обе части уравнения (10) на , тогда

.

(12)

Решив уравнение (12) относительно , определим долю грузопереработки по прямому варианту:

,

(13)

где А, В, С – коэффициенты, значения которых рассчитываются по формулам:

, , .

(14)

Общий объем груза, который будет перегружаться по прямому варианту за сутки в тоннах

.

(15)

Одновременно через склад будет перегружаться, т:

.

(16)

Суммарный объем грузопереработки в порту, выполня­емой погрузочно-разгрузочными машинами (без учета опе­раций по сортировке, взвешиванию и др.), составит

= .

(17)

Пример. Рассчитать объем перегрузки по прямому ва­рианту в порту при несогласованном поступлении судов и вагонов. Входящие потоки
судов и вагонов описываются законом Пуассона с интенсивностью
2 судна/сут и 5 подач/сут. Количество груза, которое может быть по­гружено в вагоны одной подачи, 1000 т, а грузоподъемность одного судна равна 2500 т. Перерабатывающая спо­собность погрузочно-разгрузочных машин по связям 1-3, 1-2 и 2-3 равна соответственно тыс. т, тыс. т, тыс. т. Вероятность безотказной работы погрузочно-разгрузочных машин 0,9. Вероят­ность того, что не требуется перегрузки груза на склад для взвешивания и других операций, 1.

Решение. Вероятность того, что в порт за сутки не при­будет ни одной подачи вагонов, рассчитывается по формуле (9) и составляет

 

.

Аналогично по формуле (8) рассчитывается вероятность отсутствия в порту судов

.

 

Параметр Р рассчитывается по формуле (11)

 

.

 

Коэффициенты А, В, С определяются по формулам (14)

 

,

,

.

 

Доля груза, поступающего на перевалку по прямому ва­рианту,

 

.

 

Таким образом, по прямому варианту будет перегружено

 

т.

 

Через склад будет перегружено

 

т.

 

Расчетный суточный объем грузопереработки в порту, выполняемый погрузочно-разгрузочными машинами (без уче­та операций по сортировке, взвешиванию и др.), составит

 

т.

 

Полученные параметры рассматриваемой системы могут быть использованы при расчете и проектировании склада, планировании потребности в средствах механизации и т. д.

Исходные данные принимаются из табл. 4.

 

 

Таблица 4	Исходные данные	Цифра в разряде учебного шифра		6,8     0,95     0,97   5,8 5,5 6,1	П р и м е ч а н и е.Входящий поток судов и вагонов описывается законом Пуассона
	7,6     0,97     0,95   6,3 6,8 7,4
	6,2     0,94     0,91   6,4 6,1 6,2
	7,2     0,90     0,99   5,9 5,4 5,3
	6,6     0,98     0,90   6,2 5,9 6,5
	7,0     0,93     0,98   6,8 5,2 6,6
	7,8     0,91     0,93   6,0 6,6 6,9
	6,4     0,96     1,00   6,7 6,3 5,8
	7,4     0,92     0,88   6,1 5,7 6,0
	6,0     0,99     0,96   6,5 6,0 6,7
Показатель	Интенсивность входящего потока судов, судов/сут   Интенсивность входящего потока вагонов, подач/сут   Количество груза, перегружаемого за сутки с водного транспорта на железную дорогу, тыс. т/сут   Вероятность безотказной работы погрузочно-разгрузочных машин   Вероятность того, что не потребуется перегрузка груза на склад   Перерабатывающая способность погрузочно-разгрузочных машин по связям 1-2 1-3 2-3
Разряд цифры в шифре

Задача 3. Построение контактного графика перевалки
грузов по прямому варианту с железной дороги
На водный транспорт

Пример. Составить контактный график взаимодействия речного и железнодорожного транспорта в порту при несогласованном поступлении су­дов и вагонов. Эксплуатационная про­изводительность при перевалке грузов по различным вариантам показана на рис. 3. Прибытие железнодорожного маршрута массой 2000 т ожидается в 2 ч 00 мин, а подача порожнего реч­ного состава из двух барж массой 2х1000 – в 6 ч 00 мин. Продолжитель­ность технологических операций по об­работке подвижного состава задана в табл. 5.

 

 

Рис. 3. Потоковый граф обработки подвижного состава в речном порту

 

Таблица 5

Продолжительность технологических операций
по обработке подвижного состава

 

операция	Продолжительность, ч
Обработка речного состава по прибытии	1,5
Обработка речного состава по отправлению	2,0
Обработка железнодорожных составов по прибытии	0,5
Обработка железнодорожных составов по отправлению	0,5
Формирование состава	0,5
Подача-уборка на причал	0,5

 

Решение. Из-за неравномерности поступления в пункт взаимодействия судов и вагонов, несогласованности расписаний движения только часть гру­зопотока может быть перегружена по прямому варианту. Кроме того, огра­ничение времени простоя подвижного состава в ожидании грузов приводит к тому, что часть грузопотока перегру­жается через склад, который играет роль накопителя. Графическая иллю­страция процесса взаимодействия же­лезнодорожного и речного транспорта при несогласованном подводе судов и вагонов в порт показана на рис. 4.

Рис. 4. Контактный график взаимодействия железнодорожного и речного транспорта в порту при несогласованном поступлении судов и вагонов
и использовании буферного склада

 

К моменту поступления ва­гонов на грузовой путь (3 ч 00 мин) на складе имеется переходящий остаток гру­за 1000 т. С 3 ч 00 мин (точка а) начинает­ся выгрузка груза из вагонов на склад, так как в порту отсутствует судно для перевалки груза по прямому варианту. Продолжительность выгрузки на склад определяется временным интервалом между подачей вагонов на грузовой путь 1 и швартовкой судна у причала. Учиты­вая, что речной состав прибывает в 6 ч 00 мин, а продолжительность обра­ботки по прибытии 1,5 ч, то прямой ва­риант перевалки можно организовать с 7 ч 30 мин (точка б). Таким образом,

, (18)

где – продолжительность выгрузки груза ч; , –соответственно моменты начала и конца операции выгрузки груза на склад.

За это время на склад поступит груз в количестве

.

(19)

Подставив исходные данные, получим

 

т.

 

К моменту остаток груза на складе

 

т.

 

В интервале времени ведется одновременная погрузка первой баржи речного состава и выгрузка подач вагонов 1 и 2, продолжительность этого интервала ч.

Процесс перевалки груза по прямому варианту закончится к моменту времени

В момент времени баржа 1 отшвартовывается и подается на рейд отправления, а баржа 2 пришвартовывается к причальной стенке. Продолжительность этих операций 0,5 ч, то есть ч. За это время на склад из вагонов будет выгружено т, а на складе к моменту времени остаток груза составит 1700 т ().

От до вновь идет непосредственная перевалка из вагонов в суда, а от до (отсутствие груза «на колесах») начнется погрузка в судно из склада.

Продолжительность интервала составит:

ч.

За это время будет закончена выгрузка вагонов.

Погрузка из склада в судно начнется в момент и закончится в . За это время () из склада необходимо погрузить 700 т. Продолжительность погрузки ч.

Анализ контактного графика взаимодействия показывает, что максимальное количество груза, накопившегося