Проектирование транспортной системы доставки массовых навалочных грузов

Содержание 

     I. Пояснительная записка:

     Задание на проектирование……………………………………………….…...…..2 

   Введение………………………………………………………………………...…..3 

1. Разработка  и анализ ситуационного плана  города…………………………….4

2. Микрорайонирование  и определение центров тяжести микрорайонов……...5

3. Составление  модели транспортной сети и  расчёт кратчайших расстояний 

       между пунктами транспортной  сети…………………………………………..8

4. Закрепление  грузоотправителей за грузополучателем…………………...….10

5. Оптимизация  порожних пробегов………………………………………….…12

6. Разработка  маршрутов перевозки грузов………………………….………….14

7. Закрепление маршрута за АТП………………………………………………..18 

   Заключение……………………………………………………………………..….20

   Литература……………………………………………………………………...…20 

     II. Графическая часть:

1. Ситуационный план города
2. Граф транспортной сети (приложение №1)

Задание на проектирование: 

         Спроектировать транспортную систему  доставки массовых навалочных  грузов по следующим исходным  данным:

- суточный объём  перевозок  – А = 2100 т.;

- площадь региона обслуживания  – F = 65 ;

- количество  грузоотправителей  – 10;

- количество  грузополучателей  – 30;

- количество  микрорайонов  – 10;

- количество  видов груза  – 3;

- количество  автотранспортных предприятий   – 2. 

          Остальные данные принять самостоятельно. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение. 

     Автомобильный транспорт – одна из важнейших отраслей народного хозяйства – развивается как неотъемлемая часть единой транспортной системы страны. Он обеспечивает наряду с другими видами транспорта рациональное производство и обращение продукции промышленности и сельского хозяйства, удовлетворяя потребности населения в перевозках. 

     Производственное  значение транспорта определяется объективной  необходимостью перемещения грузов от места производства к месту потребления.

     На  транспорте производственным процессом  является перемещение грузов и людей  – транспортный процесс. Высокие темпы роста промышленного производства привели к увеличению объемов перевозок.     В настоящее время особое внимание уделяется повышению их эффективности.

     Главной задачей транспорта является своевременное, качественное и полное удовлетворение потребностей народного хозяйства  и населения в перевозках.

     Вследствие  развития специализации и кооперации предприятий объем транспортных работ увеличивается более высокими темпами, чем объем выпускаемой продукции. Поэтому темпы роста производительности труда на транспорте должны быть выше, чем в основном производстве.

     Развитие  всех отраслей народного хозяйства  в условиях непрерывного увеличения и усложнения межпроизводственных связей в значительной степени зависит от четкой, увязанной с технологическим процессом производства работы автомобильного транспорта.

     Методы  организации автомобильных перевозок  разрабатываются с учетом требований систем производства и потребления, обслуживаемых автомобильным транспортом, и на основе координации действий всех участников транспортного процесса – автотранспортных и транспортно- экспедиционных предприятий, складов, снабженческо-сбыточных и торговых организаций. Разработка и внедрение технологических процессов обеспечивают ускорение продвижения грузов и наиболее эффективное использование технических средств транспорта.

     Эффективность организации транспортного процесса и управления им, а в конечном счёте и дальнейшее развитие автомобильного              транспорта в значительной степени определяются подготовкой высококвалифицированных инженеров.

     Теория  транспортного процесса рассматривает присущие ему закономерности и методы оптимизации. На базе этой теории строится организация перевозок и осуществляется управление ими.

     В теории транспортного  процесса грузовых и пассажирских перевозок есть много общих вопросов, для которых характерны одни и те же закономерности. Принципиальное различие между ними заключается в том, что транспортировка грузов является продолжением производственного процесса. Этим и определяется фундаментальные положения теории транспортного процесса грузовых перевозок, вытекающее из исследования функционирования системы «производство – транспортировка - потребление».

     Планирование  перевозок осуществляется на основе заявок грузоотправителей с учетом провозных возможностей автотранспортных предприятий. И чем больше заявок включено в разрабатываемый план, тем он будет оптимальнее.

     Основные  вопросы теории связаны с системным представлением циклов перевозок – совокупностей элементов, образующих законченные операции доставки грузов и организации транспортного процесса в целом. Решение комплексной задачи эффективного транспортного обслуживания базируется на моделировании процессов формирования и накопления требований на перевозки в транспортно-технологических системах. 

1. Разработка  и анализ ситуационного  плана города.

     Ситуационный  план города выполняется на листе  формата А1. На ситуационном плане  города должны быть обозначены: существующая сеть дорог, по которой могут осуществляться перевозки, пункты отправки и получения грузов, а так же автотранспортные предприятия.

     Разработка  ситуационного плана города осуществляется следующим образом:

• на листе формата А1 чертится рамка с основной надписью по ГОСТ 2.104.68 формат 2.
• затем наносятся оси координат
• после этого произвольно наносим сеть дорог, по которым будут осуществляться перевозки грузов (ширина дорог 5 – 6 мм)
• обозначаем условными знаками естественные преграды (водоемы, лесопарковые зоны и др.)
• после этого разбиваем город произвольно на 10 микрорайонов с учетом границ дорог. Районы обозначаем римским цифрами.
• затем с помощью условных знаков наносим пункты отправки грузов, пункты получения грузов и АТП, и обозначаем их.
• просчитываем масштаб.

2. Микрорайонирование  и определение  центров тяжести  микрорайонов. 

     Микрорайонирование – разбивка всей территории выполнения перевозок на микрорайоны и сведение всех расположенных в каждом из них грузоотправителей и грузополучателей в условные центры тяжести. Это делается в целях сокращения числа рассматриваемых транспортных связей. Микрорайонирование позволяет значительное количество транспортных связей между грузоотправителями и грузополучателями заменить агрегированными связями сравнительно малого числа микрорайонов, что существенно упрощает расчеты. 

     Территорию  разбивают на микрорайоны, соблюдая следующие правила:

• внутри микрорайона должен обеспечиваться свободный проезд транспортных средств между его точками без пересечения его границ.
• если есть естественные заграждения (водоемы, лесопарковые зоны и др.), то они будут служить границами микрорайонов.
• в городах границы микрорайонов должны проходить параллельно улицам, а не по их оси, для того, чтобы улица или её отрезок принадлежали одному микрорайону.
• площадь городского микрорайона должна быть в пределах 3 – 5 км².

     Проектирование  транспортных систем доставки массовых грузов начинается с систематизации транспортных связей в регионе выполнения перевозок, который необходимо рассматривать как большую транспортную систему. Кроме ситуационного плана исходными данными для проектирования является планируемый объем производства перевозимых грузов с разбивкой по видам груза и конкретными отправителям в виде таблицы.  

Координаты центров тяжести микрорайонов относительно выбранной системы координат определяются по формуле:

                       ,

   где x_j и y_j – координаты j-того грузополучателя, км

   j – номер грузополучающего пункта

   Q_j – объем завоза груза в j-й пункт, т 
 

   I ПУНКТ:

   II ПУНКТ:

      III ПУНКТ:

      IV ПУНКТ:

      V ПУНКТ:

      VI ПУНКТ:

      VII ПУНКТ:

      VIII ПУНКТ:

      IX ПУНКТ:

      X ПУНКТ:

     Так как полученные в результате  расчетов положения центров тяжести  не связаны с сетью дорог,  в качестве центров тяжести обычно принимают ближайшие к расчетным значениям координат опорные точки на сети дорог либо или пункты поставки и приема грузов. 

План  производства и план-заявка на перевозку  грузов с разбивкой по видам груза  и конкретным грузоотправителям  представлены в таблицах 2.1 и 2.2:

Таблица 2.1 – План суточного производства грузов 

Таблица 2.2 – План-заявка на перевозку грузов 

3. Составление модели  транспортной сети  и определение  кратчайших расстояний. 

     Транспортная  сеть представляет собой систему дорог и улиц, которые пригодны к конкретным условиям движения (качество дорожного покрытия, пропускная способность, средства регулировки дорожного движения) для выполнения перевозок грузов. транспортная сеть состоит из совокупности вершин и звеньев.

     Вершины транспортной сети представляют собой точки на топографической схеме региона выполнения перевозок (грузообразующие и грузопоглощающие пункты, АТП и др.) наиболее важные для определения кратчайших расстояний между всеми объектами ситуационного плана. Участки транспортной сети, по которым осуществляется движение транспортных средств между двумя соединенными вершинами, называются звеньями.

     В транспортных сетях количество вершин может достигать нескольких сотен, поэтому существует множество вариантов маршрутов движения подвижного состава и возникает необходимость определения наиболее оптимального маршрута. Очень часто критерием оптимальности берут минимизацию пробега, так как при одинаковых условиях движения маршрут, оптимальный по пробегу будет минимальным по затратам времени и производительности, а самое главное и по себестоимости перевозок.

     Определение кратчайших расстояний между вершинами  транспортной сети является важным этапом проектирования транспортной системы доставки грузов.

     Составим  таблицу кратчайших расстояний с  помощью метода потенциалов:

• вершине от которой требуется определить кратчайшее расстояние, присваивается потенциал v_i = 0;
• просматриваем все звенья, начальные вершины которых имеют потенциал, а конечные нет;
• из всех полученных потенциалов выбирается наименьший, и его значение присваивается соответствующей конечной вершине.

     Принимая  за начало кратчайшей связывающей сети последовательно каждую вершину, и  выполняя расчеты по методу потенциалов, получим таблицу кратчайших расстояний между всеми вершинами транспортной сети. 
 

     Таблица 3.1 – Кратчайшие расстояния между объектами

       ситуационного плана: 

     4. Закрепление грузоотправителей  за грузополучателями 

     В зависимости от взаимного расположения пунктов поставки и потребления  грузов возникает направленное перемещение  грузов – грузопоток. грузопоток характеризуется количеством перевезённого груза за единицу времени (обычно за сутки).

     Для оптимального закрепления грузополучателей за грузоотправителями применяется  транспортная задача линейного программирования, которая позволяет решать неопределенную систему линейных уравнений, с бесконечным множеством решений.

     Составляем  первоначальный план закрепления грузоотправителей  за грузополучателями для каждого  вида груза в отдельности. Решение  этой транспортной задачи сводится к  минимизации транспортной работы. Для  решения данной задачи используем метод двойного предпочтения. 

          В основе метода двойного предпочтения  лежит анализ элементов целевой  матрицы – по строкам и столбцам  таблицы, в процессе которого  выявляются клетки с оптимальным  (как по строке, так и по столбцу) элементом. Эти клетки загружаются каким-либо численным значением объема перевозки с учетом ограничений по спросу и предложению, после чего свободные клетки строчек и столбцов, которые исчерпали свои возможности, зачеркиваются.

           Количество загруженных клеток всегда должно равняться величине базиса В: 

                                                                                 (4.1) 

где    n – число строк матрицы;

         m – число столбцов матрицы;

          z – число загруженных клеток. 

            В случае, когда равенство (4.1) не соблюдается, необходимо дополнительно  загрузить недостающее количество  клеток загрузкой «0». При этом  условие (4.1) будет соблюдено, но  баланс по строкам и столбцам  матрицы не будет нарушен.  
 

     Закрепление грузополучателей песка  за грузоотправителями: 

     В первую очередь загружается клетка с минимальным как по строкам, так и по столбцам значением целевого элемента.

     Таблица 4.1 – Опорный план закрепления  грузополучателей песка за грузоотправителями 

     Таблица 4.2 – Опорный план закрепления  грузополучателей гравия за грузоотправителями 

     Таблица 4.3 – Опорный план закрепления  грузополучателей щебня за грузоотправителями 

5. Оптимизация порожних  пробегов 

     Минимизация пробегов – это составление маршрутов движения подвижного состава или его порядка следования между корреспондирующими точками (грузоотправителями и грузополучателями).

     По  одному маршруту могут провозиться  различные грузы, которые должны удовлетворять условию: по технологическим  свойствам их транспортировку можно  осуществлять одним и тем же подвижным составом. Следовательно, маршрутизацию перевозок грузов можно выполнять только при наличии групп грузов, требующих для перевозки однородный подвижной состав и не вызывающих необходимости в дополнительной его обработке.

     В связи с этим первым шагом работы по составлению рациональных маршрутов является классификация всех грузов предъявленных к перевозке, на группы, однородные с точки зрения возможности их перевозки одним и тем же подвижным составом.