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
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., qa – средневзвешенная грузоподъемность автомобиля, tэк – 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
![]() | (3) |
– для периода 10:00…15:00
![]() | (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