Обоснование рациональной грузоподъемности транспортных средств позволяет перейти к выбору типа подвижного состава.
При выборе типа подвижного состава необходимо руководствоваться тем, чтобы подвижной состав в наибольшей степени соответствовал характеру и структуре грузооборота, объемному весу перевозимых грузов, величине отправок и расстоянию перевозок, а также дорожным условиям.
Критериями правильности выбора являются минимальные затраты на перевозки и минимальные трудозатраты на них, расход топлива, обеспечение сохранности груза, своевременность его доставки и максимальной безопасности перевозок.
Системная связь факторов, определяющих выбор оптимальной разновидности транспортного средства, представлена на рис. 3.
Рисунок 3 — Системная связь факторов выбора транспортного средства
Для перевозки определенного вида груза в конкретных дорожных условиях может быть установлена одна или несколько разновидностей транспортных средств. Во втором случае для окончательного выбора оптимальной разновидности используются критерии, по которым оценивается эффективность автомобиля, т.е. минимум затрат на перевозки, максимальная производительность транспортного средства, минимальная трудоемкость его использования и т.п. Используя известные модели выработки и нормативные данные по затратам на выполнение перевозок, можно построить графики изменения выработки или затрат в зависимости от расстояния перевозки.
Рассмотрим пример. Допустим, что по решению задачи маршрутизации спроектирована микросистема, в которой необходимо осуществить перевозки строительных навалочных грузов.
В этой ситуации можно использовать, как однотипные по функциональному назначению, но разной грузоподъемности, так и различные типы подвижного состава рациональной грузоподъемности. В последнем случае выбор производится между транспортным средством общего назначения и специализированным, оснащенным средствами механизации погрузочно-разгрузочных работ. Эти средства хоть и уменьшают грузоподъемность, но зато способствуют сокращению времени простоя в грузовых пунктах.
Для выполнения расчетов, при определении более эффективной модели автомобиля, согласно транспортной системе, следует воспользоваться моделью микросистемы и графо-аналитическим методом сравнения выработки транспортных средств, в зависимости от расстояния перевозок (в качестве критерия принята максимальная выработка автомобиля). Согласно исследованиям, проведенным в СибАДИ, в качестве аргумента, в отличие от ранее выполненных работ, вместо lге необходимо применять lм — полную длину маршрута.
Исходные данные для расчетов, при сравнении применения бортового автомобиля ЗиЛ-433100 и автомобиля-самосвала ЗиЛ ММЗ-4508 при доставке песка на стройплощадки следующие qб=6 т; qс=5,5 т; tпвб=0,35 ч; tпвс=0,183 ч; Vтб=Vтс=30 км/ч; lм=2,..., 100 км; Тс=8 ч; gб=gс=1 (индексами б и с обозначены бортовой автомобиль и автомобиль-самосвал соответственно).
В теории автомобильных перевозок существует мнение, что эффект от применения автомобиля-самосвала проявляется на коротких расстояниях, и существует одно значение расстояния перевозок (равноценное расстояние), на котором выработка сравниваемых транспортных средств одинакова. Однако это, как будет видно из расчетов, далеко не так.
На основании результатов расчетов по модели микросистемы, построен график (рис. 4).
График свидетельствует о наличии диапазонов изменения lм, на которых выработка автомобилей постоянна, гиперболические зависимости, при пересечении которых определялась единственная точка, характеризующая равноценное расстояние перевозок, не проявляются. Согласно полученным в данном примере результатам можно утверждать, что существуют область I (см. рис. 4), где явное преимущество по количеству перевезенного груза имеет автомобиль-самосвал, и область II, где происходит чередование диапазонов превосходства по выработке одного и другого типа подвижного состава. Для наглядности фрагмент области II крупным планом представлен на рисунке 5, при этом шаг изменения lм был уменьшен до 1 км.
Рисунок 4 — Область применения бортового автомобиля и самосвала в микросистеме (перевозка нерудных стройматериалов: — 3иЛ-433100; ×—×. ЗИЛ-ММЗ-4508
Рисунок 5 — Изменение выработки бортового автомобиля и самосвала в зависимости от длины маршрута в микросистеме в интервале расстояний от 29 до 50 км: — ЗИЛ-433 100; ×—× 3ИЛ-ММЗ-4508
На нем четко прослеживаются интервалы изменения расстояния, на которых большую выработку имеет бортовой автомобиль (отмечены символом Б), и интервалы, где преимущество имеет автомобиль-самосвал (соответственно имеют символ С).
При этом сначала эффективен автомобиль-самосвал (см. рис. 5), затем бортовой автомобиль, далее снова самосвал, потом опять бортовой и так далее. Всего в данном примере наблюдается 10 диапазонов эффективного применения транспортных средств, из которых 5 относятся к самосвалу и 5 к бортовому автомобилю. Следует отметить, что интервалы изменения lм, на которых преимущество имеет то один, то другой тип подвижного состава, отличаются по длине, причем характер изменения их протяженности не удается описать с помощью известных математических законов.
На интервалах, отмеченных символом Δ, заранее нельзя сказать, какое транспортное средство будет иметь большую выработку, так как при заданном шаге изменения длины маршрута точно неизвестно, в какой именно точке, т.е. при каком значении lм произойдет падение выработки автомобилей, обусловленное снижением количества выполняемых ездок с грузом. Для то го, чтобы точнее определить данное значение длины маршрута, необходимо провести дополнительные расчеты в указанном интервале (уменьшить шаг изменения расстояния).
Таким образом, можно констатировать, что положение существующей теории о наличии единственного равноценного расстояния перевозок не подтверждается. Вместо этого существует область, где чередуются участки превосходства по выработке одного и другого типа подвижного состава. Отдельной области эффективного применения бортового автомобиля в данном примере не наблюдается.
Если на построенных графиках (рис. 4 и рис. 5) провести перпендикуляр из точки соответствующей длине lм, то его пересечение с одной из разрывных линейных зависимостей укажет какой конкретно тип автомобиля следует применять для перевозок груза в системе. Таким автомобилем будет такой, которому на данном расстоянии соответствует большая выработка.
Далее приведен пример сравнения в микросистеме бортового автопоезда КамАЗ-5320 с прицепом ГКБ-8350 и самосвального автопоезда КамАЗ-55102 с прицепом ГКБ-8527, осуществляющих доставку сыпучего строительного груза (щебня) на предприятия стройиндустрии. Для расчета выработки данных АТС были приняты следующие условия:
qапб=16 т; qапс=14 т; tпвапб=0,93 ч; tпвапс=0,47 ч; Vтапб=Vтапс=30 км/ч; lм=2,..., 100 км; Тс=8 ч; gапб=gапс=1
(индексами апб и апс обозначены соответственно бортовой и самосвальный автопоезда).
Для сравнения результатов построен график, характеризующий изменение выработки транспортных средств в системе при изменении длины маршрута (рис.6).
Результаты расчета по модели функционирования микросистемы свидетельствуют о том, что зависимость выработки сравниваемых АТС от длины маршрута соответствует кусочно-линейным функциям. В связи с этим, как и в первом примере, не наблюдается точки их пересечения, а соответственно, и равноценного расстояния перевозок.
В указанных пределах изменения lм существуют область I, где эффективность самосвального автопоезда выше эффективности бортового автопоезда, и область III, где наоборот, эффективность бортового автопоезда выше эффективности самосвального.
Кроме того, наблюдается также область II (см. рис. 6) чередования интервалов изменения длины маршрута, на которых превосходство по выработке имеет то один, то другой тип подвижного состава.
Таким образом, результаты, полученные в данном примере, позволяют говорить о том, что не существует двух областей эффективного применения транспортных средств, разделенных некоторым значением равноценного расстояния.
Рисунок 6 — Области применения бортового и самосвального автопоездов в микросистеме (перевозка нерудных стройматериалов): — КамАЗ-5320+ГКБ-8350 (расчет по формуле); ×-× КамАЗ-55102+ГКБ-8527 (расчет по формуле)
При других сочетаниях ТЭП при проведении расчетов для микро и особо малых систем (при маятниковой конфигурации) может оказаться, на достаточно большом диапазоне изменения lм выработка сравниваемых транспортных средств совпадает. Тогда нужно использовать другие критерии, например, дополнительно сравнивать расход топлива на выполнение транспортной работы. Более полный ответ может дать сравнение приведенных затрат.
В случае кольцевых схем транспортных систем применение графо-аналитического метода невозможно, т.к. логика требует разрушения маршрута. Поэтому в особо малых системах, где конфигурация маршрута соответствует кольцевому, речь должна идти не о произвольном изменении значения длины маршрута, а только об обосновании применения того или иного типа подвижного состава для выполнения перевозок в каждой конкретном случае (т.е. на определенное расстояние) на основе использования соответствующей модели функционирования системы.
Выполнив расчет для конкретной длины маршрута и сравнив выработку принятых автомобилей, определяют более эффективный.
В случае, когда спроектированная система является малой, то для расчетов применяется модель малой системы (насыщенной или ненасыщенной), при этом сравнение производится по группе автомобилей.
На практике при организации перевозок груза Q является фиксированной и заранее определенной, в соответствии со спроектированной автотранспортной системой.
В таком случае применение того или иного типа АТС не может увеличить суммарную выработку подвижного состава в системе. В то же время при этом возможно возрастание выработки отдельных транспортных средств, входящих в данную систему, а эффект от применения того или иного типа АТС может наблюдаться в виде сокращения их потребного количества для выполнения планового задания.
Потребное количество АТС для осуществления перевозок рассчитывается по определенной процедуре (см. п. 5.5). Рассмотрим пример сравнения эффективности использования в системе, где конфигурация маршрута соответствует маятниковому с обратным не груженым пробегом, бортовых автомобилей КамАЗ-5320 и автомобилей-самосвалов КамАЗ-55102, осуществляющих перевозку нерудных стройматериалов (песка, щебня гравия, глины) на предприятия промышленности строительных материалов.
Для этого были произведены расчеты при следующих условиях:
qб=8 т; qс=7 т; tпб=0,167 ч; tвб=0,233 ч; tпс=0,146 ч; tвс=0,087 ч; Vтб=Vтс=30 км/ч; lм=2,..., 100 км; Тс = 8 ч; gб=gс=1,0; Хп=Хв=1; Qпред=200 т.
По результатам расчетов построены зависимости количества автомобилей в системе от длины маршрута при использовании бортовых автомобилей и самосвалов (см. рис. 7).
Рисунок 7 — Изменение количества бортовых автомобилей и самосвалов в зависимости от длины маршрута в малой ненасыщенной системе с заданным объемом перевозок на маятниковом маршруте с обратным не груженым пробегом (перевозка нерудных стройматериалов): — КамАЗ-5320; ×—× КамАЗ-55102.
Анализ данных графика показывает, что с ростом длины маршрута происходит увеличение потребного количества автомобилей в системе, характер зависимости которого имеет вид кусочно-линейной функции. Количество это может быть как одинаковое, так и разное для бортовых автомобилей и самосвалов. Четкой границы эффективного применения транспортных средств определенного типа с точки зрения высвобождения автомобилей не существует, вместо этого наблюдается чередование диапазонов превосходства того или иного типа подвижного состава, а также их равенства по количеству. Следует отметить тенденцию снижения преимущества автомобилей-самосвалов с увеличением расстояния.
Аналогичные исследования были проведены для ситуаций, когда транспортные средства работают в малой ненасыщенной системе с заданным объемом перевозок на маятниковых маршрутах, где в обратном направлении также перевозится груз. Исходные данные для сравнения групп бортовых автомобилей КамАЗ-5320 и самосвалов КамАЗ-55102, занятых на доставке сыпучих строительных грузов:
qб=8 т; qс=7 т; tпб=0,167 ч; tвб=0,233 ч; tпс=0,146 ч; tвс=0,087 ч; Vтб=Vтс=30 км/ч; lм=2,..., 100 км; Тс = 8 ч; gб=gс=1,0; Хп=Хв=1; Qпред=200 т.
Рисунок 8 — Изменение количества транспортных средств в зависимости от длины маршрута в малой ненасыщенной системе с заданным объемом перевозок на маятниковом маршруте: — КамАЗ-5320; ×—× КамАЗ-55102.
Анализ графических зависимостей Аэ от lм (см. рис. 8) при использовании различных АТС показывает, что с ростом расстояния в системе увеличивается потребность в автомобилях (автопоездах) для выполнения планового объема перевозок, и зависимости эти описываются разрывными линейными функциями.
При этом вместо единственного значения расстояния, при котором потребность в сравниваемых АТС одинакова, существуют интервалы изменения длины маршрута, т.е. множество точек равенства количества транспортных средств. Кроме того, наблюдается чередование интервалов, на которых эффективнее тот или иной тип подвижного состава (при сравнении АТС общего назначения и специализированных).
Как показывают результаты расчетов для перевозок грузов, следует принимать тот тип транспортного средства, при использовании которого требуется их меньшее количество. А если потребность в автомобилях одинакова (см. рис. 8), то лучше использовать, например, тот тип автомобиля, у которого меньше расход топлива или лучше какие-либо другие показатели.
Аналогичные результаты были получены для всех малых систем с заданным объемом перевозок (маятниковых маршрутов) и при других сочетаниях ТЭП.
Таким образом, произведя расчеты по соответствующим моделям и построив графики для проведения анализа можно выбрать транспортные средства конкретной марки для осуществления перевозок по спроектированным, в результате решения задачи маршрутизации, транспортным схемам.