Управление транспортным процессом

Содержание 

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

1 Анализ особенностей завоза груза на приток………………………………..…4

2  Выбор и описание возможных схем завоза груза……………………………....6

3 Составление  временного ряда длительности  периода с гарантированными глубинами на притоке……………………………………………………………...12

4 Аналитическое выравнивание временного ряда. Расчет  функции тренда….15

5 Интервальные оценки путевых условий. Прогноз средних и индивидуальных значений уровня ряда продолжительности периодов навигации………...……..17

6  Расчет длительности круговых рейсов ………………………………...………19

7  Определение потребности во флоте……………………………………………21

8 Определение критерия эффективности и разработка экономико-математической модели задачи завоза груза на приток. Определение содержания судов в эксплуатации…………………………………………...……24

Заключение………………………………………………………………………….28

Список использованных источников………………………………………..…….29

Приложение А. Схемы завоза груза………………………………………………30

Приложение  Б. Динамика длительности периодов с гарантированными глубинами на притоке за 10 лет…………………………………………………...32

Приложение  В. Динамика длительности периодов с  гарантированными глубинами на притоке  за 11 лет…………………………………………………...33 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ  

   Внутренний  водный транспорт является одним  из ведущих видов транспорта, способствует нормальному производству и обращению продукции и удовлетворяет население в перевозках по водным путям.

   Речной  транспорт имеет следующие преимущества:

• высокая провозная способность на глубоководных реках;
• невысокую себестоимость перевозки;
• небольшие капитальные вложения на обустройство судоходных путей.

   Недостатками  речного транспорта является:

• неравномерность глубин рек;
• сезонность работы;
• небольшие скорости доставки грузов.

    Вследствие  этих недостатков возникает проблема доставки груза на малые реки. Поэтому остро стоит проблема повышения эффективности использования транспортной системы и как одной из ее составляющих речного транспорта. Одним из методов повышения эффективности работы является моделирование и применении в расчетах грузопотоков математических методов. Этим объясняется актуальность данного курсового проекта. Цель курсового проекта -  выполнить обоснование схемы завоза грузов на приток в меженный период навигации.

    Задачи:

• выбор и описание схемы завоза грузов;
• анализ временного ряда длительности периода с гарантированной  глубиной на магистрали и малой реке;
•   аналитическое выравнивание временного ряда и расчет линии тренда;
• определение технической скорости судов;
• определение потребности во флоте;
• определение стоимости судов в эксплуатации.

1 АНАЛИЗ ОСОБЕННОСТЕЙ ЗАВОЗА ГРУЗА НА ПРИТОК 

         Сначала следует упомянуть об особенностях грузов, предъявляемых к перевозке, а именно мазута.

      Мазут – жидкий продукт темно-коричневого цвета, остаток после выделения из нефти или продуктов ее вторичной переработки бензиновых, керосиновых и газойлевых фракций, выкипающих до 350—360°С. Мазут это смесь углеводородов (с молекулярной массой от 400 до 1000 г/моль), нефтяных смол (с молекулярной массой 500—3000 и более г/моль), асфальтенов, карбенов, карбоидов и органических соединений, содержащих металлы (V, Ni, Fe, Mg, Na, Ca). Физико-химические свойства мазута зависят от химического состава исходной нефти и степени отгона дистиллятных фракций и характеризуются следующими данными: вязкость 8—80 мм²/с (при 100 °C), плотность 0,89—1 г/см³ (при 20 °C), температура застывания 10—40°С, содержание серы 0,5—3,5 %, золы до 0,3 %, низшая теплота сгорания 39,4—40,7 МДж/моль. [1]

      Все нефтепродукты в зависимости  от их свойств делят на пять групп:

- сырая  нефть

- темные  нефтепродукты (мазут)

- светлые  нефтепродукты (диз. топливо)

- бензин

- масло

      Перевозки опасных грузов морским и речным транспортом регулируются рядом  международных и национальных нормативных  актов, в числе которых: Правила  перевозок грузов, утвержденные приказом Минречфлота РСФСР и переизданные в 1989 году, Европейское соглашение о международной перевозке опасных грузов по внутренним водным путям, Правила морской перевозки опасных грузов, Правила безопасности морской перевозки незерновых навалочных грузов, общие и специальные правила перевозки наливных грузов.

      Нефтеналивные суда, прибывающие под слив-налив, подготавливаются к погрузке нефтепродуктов в соответствии с требованиями стандарта  и иметь градуировочные таблицы  на грузовые танки.

      По  степени огнеопасности нефтепродукты, перевозимые на танкерах, подразделяются на три разряда: с температурой вспышки 28°С и ниже; от 28°С до 65°С; 65°С и выше.

      Для перевозки нефтегрузов используются суда двух категорий: суда, перевозящие  нефтегрузы с температурой вспышки до 45°С включительно, и суда, перевозящие нефтегрузы с температурой вспышки выше 45°С.

      При сливе и наливе нефтепродуктов с  температурой вспышки паров 120°С и  ниже должны применяться закрытые сливо-наливные устройства. Для нефтепродуктов с температурой вспышки паров выше 120°С и мазутов допускается негерметизированная погрузка-выгрузка судов.

      Погрузка  и выгрузка судов производится через  стационарные или плавучие, а при необходимости и бункеровочные причалы. На закрытых от волнения рейдах сливоналивные операции могут производиться на беспричальных устройствах через подводные трубопроводы.

      В зависимости от конструкции причала, габаритов судов, скорости течения  воды причалы должны иметь боковые  заграждения и устройства сбора  нефтепродуктов с поверхности водоемов.

      Для определения возможности слива-налива нефтепродуктов пришвартовавшееся  нефтеналивное судно тщательно  осматривают представители пароходства, нефтебазы и ведомственной пожарной охраны (либо лицом ответственным  за пожарную безопасность нефтебазы).

      В случае, когда судно в следующем  рейсе предназначается под нефтепродукт, налив которого требует специальной  подготовки судна (удаление остатка, промывка, дегазация и т.п.), то такая подготовка (зачистка) производится грузовладельцем и пароходством. Объем и перечень работ по зачистке устанавливается в договорах. 

2 ВЫБОР И ОПИСАНИЕ ВОЗМОЖНЫХ СХЕМ ЗАВОЗА ГРУЗА 

     Для выбора возможных схем завоза груза  необходимо определить эксплуатационную загрузку крупного и мелкого судов  по участкам работы по формуле:

где - эксплуатационная загрузка судна на участке работы, т;

- регистровая загрузка судна,  т;

- эксплуатационная осадка судна,  м;

- регистровая осадка в грузу,  м;

- осадка порожнем, м.

     Определяем  эксплуатационную осадку судна по участкам по формуле:

      Т_э = h_г – Dh                                                          (2.2)

где - гарантированная глубина судового хода, м;

- запас воды под днищем, м.

     Расчет:

     для магистрали:

     для притока:

     Если  эксплуатационная осадка больше регистровой  , то за эксплуатационную принимаем , т.е. . Если же эксплуатационная осадка меньше регистровой , то принимаем полученное значение .

     Расчет:

     для крупного судна:

     для мелкого судна:

     Рассчитав эксплуатационную загрузку, определим  скорости судов относительно воды в зависимости от загрузки:

                                                                              _(2.3)

где - скорость судна относительно воды, км/ч;

- скорость порожнем, км/ч;

- скорость с грузом, км/ч.

Расчет: для крупного судна:

        для мелкого судна:

     Рассчитаем  техническую скорость судов по участкам:

где - средняя скоростная потеря (приращение) при движении, км/ч.

    Объединим полученные результаты скорости движения «крупного» и «мелкого» судов в таблицу 2.1 и 2.2 соответственно.

Таблица 2.1 – Техническая скорость «крупного» судна

Таблица 2.2 – Техническая скорость «мелкого» судна

     Исходя из полученных скоростей и загрузки судов по участкам работы, выберем схемы завоза груза на приток.

    Существуют  следующие возможные схемы завоза грузов на приток.

1. Маршрутная с использованием на всем пути «крупного» судна с 
   полной загрузкой.
2. Маршрутная с использованием на всем пути «крупного» судна с 
   неполной загрузкой.
3. Немаршрутная   с   перевалкой   в   устьевом   порту   всего   груза  из «крупного» судна в «мелкое».
4. Немаршрутная   с   отпаузкой   в   устьевом   порту   части   груза   из 
   «крупного» судна в «крупное».
5. Маршрутная с использованием на всем пути следования «мелкого» 
   судна с полной загрузкой.
6. Маршрутная с использованием на всем пути следования «мелкого» судна с неполной загрузкой.
7. Немаршрутная   с   перевалкой   в   устьевом   порту   части   груза   из «крупного» судна в «мелкое».
8. Немаршрутная с отпаузкой в устьевом порту части груза из «мелкого» судна в «мелкое».
9. Немаршрутная с перевалкой в устьевом порту части груза из «мелкого» судна в «крупное».

      Под паузкой понимается частичная отгрузка из судна с целью уменьшения его осадки. Перевалка - это выгрузка груза из одного судна и загрузка его в другое судно.

    Выбор схемы зависит от типа судна и  участка работы. При завозе грузов на приток габариты судового хода не позволяют использовать регистровую грузоподъемность судов.  Поэтому, проанализировав все возможные варианты схем завоза груза, наиболее приемлемыми являются:

    1) немаршрутная схема с отпаузкой в устьевом порту части груза из «крупного» судна в «крупное»;

    2) немаршрутная схема с перевалкой в устьевом порту части груза из «крупного» судна в «мелкое»;

    3) маршрутная с использованием на всем пути «крупного» судна с 
неполной загрузкой;

    4) маршрутная с использованием на всем пути следования «мелкого» судна с неполной загрузкой;

    5) немаршрутная схема с отпаузкой в устьевом порту части груза из «мелкого» судна в «мелкое»;

      6) немаршрутная с перевалкой в устьевом порту части груза из «мелкого» судна в «крупное», но т.к. крупному судну придется ждать в устьевом порту 5 мелких судов, то данная схема не целесообразна и рассчитывать ее не будем.

    Схема 1 -  немаршрутная с отпаузкой в устьевом порту части груза из «крупного» судно в «крупное».

     Из  пункта А в пункт В необходимо перевезти 57 тыс. т мазута. Всё количество груза будет перевозиться крупным судном до устьевого порта Б, где осуществляется паузка на второе крупное судно, которым дальше перевозится до пункта В.

     Максимальное  количество, которое можно загрузить  в крупные суда: для первого судна соответствует его регистровой грузоподъемности 3000 т, а крупное будет частично загружено с условием габаритов судового хода – 166,67 т. Из пункта А в пункт Б первое крупное судно идет полностью груженым по магистрали протяженностью 1200 км по течению. В пункте Б находится устьевой порт, где осуществляется отпаузка на второе мелкое судно, которым дальше перевозится до пункта В по притоку - 700 км против течения. В порту В мазут выгружается.

     В обратном направлении оба судна  идут порожними. Первое возвращается по притоку по течению в устьевой порт Б, а второе возвращается по магистрали против течения в пункт А.

    Схема 2 – немаршрутная с перевалкой в устьевом порту части груза из «крупного» судна в «мелкое».

     Из  пункта А в пункт В необходимо перевезти 57 тыс. т мазута. Всё количество груза будет перевозиться крупным  судном до устьевого порта Б, где осуществляется перевалка на мелкое судно, которым дальше перевозится до пункта В.

     Максимальное  количество, которое можно загрузить  в крупное и мелкое суда: для  крупного судна соответствует его  регистровой грузоподъемности 3000 т, а малое будет частично загружено с условием габаритов судового хода - 300 т. Из пункта А в пункт Б крупное судно идет полностью груженым по магистрали протяженностью 1200 км по течению. В пункте Б находится устьевой порт, где осуществляется перевалка на мелкое судно, которым дальше перевозится до пункта В по притоку - 700 км против течения. В порту В мазут выгружается.

     В обратном направлении крупное и  мелкое суда идут порожними. Мелкое судно  по притоку по течению возвращается в устьевой порт Б. Крупное возвращается по магистрали против течения в пункт А. 

      Схема 3 – маршрутная с использованием на всем пути «крупного» судна с неполной загрузкой.

     Из  пункта А в пункт В необходимо перевезти 57 тыс. т мазута. Всё количество груза будет перевозиться крупным судном на заданное расстояние без остановки на отпаузку или перевалку груза в устьевом порту Б.

     В прямом направлении судно по магистрали пойдет по течению, а по притоку –  против; в обратном же – наоборот.

     Максимальное  количество груза, которое можно  загрузить в крупное судно при перевозке по данной схеме - 166,67 т.

      Схема 4 – маршрутная с использованием на всем пути следования «мелкого» судна с неполной загрузкой.

     Из  пункта А в пункт В необходимо перевезти 57 тыс. т мазута. Всё количество груза будет перевозиться мелким судном на заданное расстояние без остановки на отпаузку или перевалку груза в устьевом порту Б.

     В прямом направлении судно по магистрали пойдет по течению, а по притоку –  против; в обратном же – наоборот.

     Максимальное  количество груза, которое можно загрузить в мелкое судно при перевозке по данной схеме – 300 т (50% загрузки мелкого судна от его регистровой грузоподъемности).

      Схема 5 – немаршрутная с отпаузкой в устьевом порту части груза из «мелкого» судно в «мелкое».

     Из  пункта А в пункт В необходимо перевезти 57 тыс. т мазута. Всё количество груза будет перевозиться мелким судном до устьевого порта Б, где осуществляется отпаузка на второе мелкое судно, которым дальше перевозится до пункта В.

     Максимальное  количество, которое можно загрузить в мелкие суда: для первого судна соответствует его регистровой грузоподъемности 600 т, а мелкое будет частично загружено с условием габаритов судового хода – 300 т. Из пункта А в пункт Б первое крупное судно идет полностью груженым по магистрали протяженностью 1200 км по течению. В пункте Б находится устьевой порт, где осуществляется отпаузка на второе мелкое судно, которым дальше перевозится до пункта В по притоку - 700 км против течения. В порту В мазут выгружается.

     В обратном направлении оба судна  идут порожними. Первое возвращается по притоку по течению в устьевой порт Б, а второе возвращается по магистрали против течения в пункт А.

    Схемы завоза грузов представлены в ПРИЛОЖЕНИИ А.

3 СОСТАВЛЕНИЕ ВРЕМЕННОГО РЯДА ДЛИТЕЛЬНОСТИ ПЕРИОДА С ГАРАНТИРОВАННЫМИ ГЛУБИНАМИ НА ПРИТОКЕ 

     Для сравнения длительности гарантированных  глубин на притоке необходимо рассчитать точечный и интервальный прогноз.

     Более совершенный метод обработки  рядов динамики в целях устранения случайных колебаний и выявления  тренда – выравнивание уровней ряда по аналитическим формулам. Суть аналитического выравнивания заключается в замене эмпирических (фактических) уровней теоретическими , которые рассчитаны по определенному уравнению, принятому за математическую модель тренда, где теоретические уровни рассматриваются как функция времени:

     Для расчета точечного прогноза периода навигации на 11 год с гарантированными глубинами на притоке необходимо выбрать уравнение тренда. По мнению Г.Л. Громыко, выравнивание по прямой линии (линейной функции) эффективно для рядов, уровни которых изменяются примерно в арифметической прогрессии, то есть когда первые разности уровней (абсолютные приросты) более или менее постоянны. В нашем случае имеется именно такой ряд.

     Линейная  зависимость – наиболее часто  используемая форма связи между  двумя коррелируемыми признаками, и выражается она уравнением прямой:

где - теоретические (выравненные) уровни;

- параметры  аналитических функций;

- условное обозначение времени. [4]

     Данное  линейное уравнение является уравнением регрессии. Регрессия служит для  установления соотношения между  явлениями для определения наличия или отсутствия связи. Уравнение регрессии должно определить, каким будет среднее значение результативного признака при том или ином значении факторного признака , если остальные факторы, влияющие на и не связанные с , не учитывать, то есть абстрагироваться от них. В нашем случае присутствует парная регрессия, так как очевидно наличие связи только между двумя признаками: результативным и факторным.

       и  - это коэффициенты регрессии, причем, - параметр уравнения регрессии, который показывает усредненное влияние на результативный признак не учтенных факторов; - параметр уравнения регрессии, который показывает влияние факторного признака на результативный признак.

     Найдем  уравнение  с помощью метода наименьших квадратов (МНК).

     При этом методе учитываются все эмпирические уровни и должна обеспечиваться минимальная сумма квадратов отклонений эмпирических значений уровней от теоретических, то есть:

     В частности, при выравнивании по прямой вида параметры и определяются путем решения системы нормальных уравнений, полученной МНК:

где - количество уровней ряда;

- порядковый номер в условном  обозначении периода или момента  времени;

- уровни эмпирического ряда.

     К факторным признакам относятся:

• изменение скорости течения. Увеличение скорости течения приводит к меньшему осаждению частиц ила и песка на дне реки. Следовательно, будет наблюдаться уменьшение наносов и увеличение глубины судового хода. А уменьшение скорости течения приводит к оседанию частиц ила и песка на дне реки и, следовательно, к увеличению наносов и уменьшению глубины судового хода;
• технические возможности поддержания глубин в судоходном состоянии, то есть наличие в устьевом порту необходимых дноуглубительных и землечерпательных снарядов (технических средств) для поддержания гарантированных глубин судового хода.

   К неучтенным факторам относятся:

• сезонные климатические особенности данного региона. Этими особенностями могут быть: количество осадков в различное время года, температурный режим, влажность и т.д.;
• установление технических сооружений вне границы района плавания судов, таких как плотины или водохранилища вблизи истоков рек.

     Таким образом, данные факторные и не факторные  признаки, оказывают различное воздействие  на результативный признак, что приводит к его изменению, то есть происходит увеличение или уменьшение глубин судового хода, следовательно, изменяется продолжительность периодов навигации. Следует помнить, что если параметры и положительны, то увеличение факторных или не факторных признаков приведет к увеличению результативного признака. Если параметры и отрицательны, то увеличение факторных или не факторных признаков приведет к уменьшению результативного признака.  

4 АНАЛИТИЧЕСКОЕ  ВЫРАВНИВАНИЕ ВРЕМЕННОГО РЯДА. РАСЧЕТ  ФУНКЦИИ ТРЕНДА  

     Согласно  заданию курсового проекта имеется  временной ряд длительности периодов с гарантированными глубинами на притоке за 10 лет. Он приведен в таблице 4.1.

      Цель составления временного  ряда – установление длительности  периода с гарантированными глубинами,  для того чтобы сделать прогноз  на будущий период навигации. 

Таблица 4.1 – Расчет значений абсолютного прироста продолжительности навигации цепным методом