Взаємодія видів транспорту

Вступ

У місті А будують завод. Поклади сировини знаходяться від заводу на відстані lmin – lmax.Річний обсяг споживаної заводом сировини змінюється в діапазоні Qmin - Qmax.Вихід готової продукції складає 20% від обсягу сировини. Готова продукція: тарно-штучний вантаж з середньою масою вантажної одиниці gв та розмірами a x b x h.

Проектом заводу передбачена наявність під’їзних залізничних колій, автомобільної дороги та причалу.

З введенням у дію заводу кількість жителів міста А становитиме Nж .

Завод повинен постачати η % середньорічного обсягу продукції, що випускається, підприємствам міста В. Місто В займає площу Sв .Одержувачі вантажів розташовані рівномірно по території міста, а їч загальна кількість – No .Відстань між м.А та найближчою до м.В залізничною станцією – Lз , портом – Lп .Залізнична станція знаходиться на відстані lз від межі міста, порт на відстані – lп . Відстань між заводом та межею м.В по автомобільній дорозі – La . Завод, залізниця і водний транспорт працюють цілодобово. Тривалість роботи  автотранспорту та складів вантажоодержувачів – Та   годин на добу.

Необхідно визначити ефективні транспортно-технологічні схеми доставки сировини та тарно-штучних вантажів. Визначити характеристики пасажирського транспорту м.А.

1.     ВИБІР ПРОМИСЛОВОГО ВИДУ ТРАНСПОРТУ

Вибір транспорту, що забезпечує у визначених умовах найбільшу економічну ефективність, передбачає порівняння ряду варіантів та потребує  значних витрат часу. Суттєве зменшення обсягів роботи та виключення можливих помилок досягається при наявності графіку областей ефективного використання різних видів транспорту, який дозволяє зменшити кількість варіантів, які потрібно розглядати, але не дає підстав для остаточного вибору конкретного виду транспорту, так як він не враховує всю палітру факторів, що характеризують умови використання різних видів транспорту у кожному конкретному випадку.

Практичне значення графіку області використання різних видів транспорту полягає в тому, що на основі заданих умов використання і специфічних особливостей кожного із видів транспорту, він принципово визначає місце кожного з них серед інших.  Це дозволяє завчасно обмежити кількість варіантів, які порівнюються і цим самим полегшити на прискорити виконання розрахунків, пов’язаних з вибором найбільш ефективного виду транспорту.

Області ефективного використання різних видів  транспорту визначаються порівнянням витрат при заданих умовах роботи. Витрати визначають фактори, які мають найбільший вплив на їх формування, а саме Q  і  L. Графічний спосіб визначення областей ефективного використання видів транспорту базується на розрахунку витрат, який виконується прямим обчисленням по статтях капітальних та експлуатаційних витрат.

Графічний спосіб передбачає поетапне виконання роботи:

1. По заданим видам транспорту необхідно обчислити витрати, які припадають на 1 тонну транспортування сировини. Для розрахунків використовуються залежності витрат, наведені в таблиці 1.1.

                                                                                                    Таблиця 1.1

Залежності для визначення витрат на перевезення

Одиниці виміру:      L - км,  Q - млн.. тон,   В – у.о. (умовні одиниці)

Результати розрахунків за комбінацією видів транспорту, яка визначена індивідуальним завданням, зводимо у таблицю 1.2.

                                                                                                   Таблиця 1.2.

              Витрати на перевезення різними видами транспорту.

2.                      За результатами розрахунків (таблиця 1.2.) будуємо сумісні графіки витрат В = f (Q) при постійному значенні L. На рис. 1 - 6 наведені графіки витрат для трьох видів транспорту при перевезенні вантажу на відстань 1, 5, 10, 15, 20, 25 км.

Рис 1.1. Графік залежності витрат від обсягу перевезень при

відстані доставки вантажу L=1 км

Рис 1.2. Графік залежності витрат від обсягу перевезень при

відстані доставки вантажу L=5 км

              Рис 1.3. Графік залежності витрат від обсягу перевезень при

відстані доставки вантажу L=10 км

Рис 1.4. Графік залежності витрат від обсягу перевезень при

відстані доставки вантажу L=15 км

Рис 1.5. Графік залежності витрат від обсягу перевезень при

відстані доставки вантажу L=20 км

Рис 1. 6. Графік залежності витрат від обсягу перевезень при

відстані доставки вантажу L=25 км

3. Найдешевший вид сполучення визначається прямою витрат, розташованою найближче до осі абсцис. Точки перетину ліній функцій В = f (Q) при    L = const  порівнюваних видів транспорту є точками рівності їх витрат на перевезення. Відсутність точок перетину свідчить про вигідність використання  одного виду транспорту при будь-яких значеннях вантажопотоку.

4. Точки рівновигідності перевезень розглядуваних видів транспорту перенесемо на новий графік Q = f(L). З’єднанням між собою нанесених точок, отримують лінію рівновигідності перевезень порівнюваних видів транспорту, яка розмежовує області ефективного використання кожного виду транспорту.

На графіку Q = f(L) зображають прямокутник з координатами lmin -  lmax,  Qmin -  Qmax, що визначає умови роботи транспорту у заданих умовах. Найбільша площа прямокутника, якщо через нього проходить лінія розмежування, визначає вид транспорту, який доцільно використовувати при технологічних перевезеннях в заданих умовах. Графік наведено на рис 1.7.

Отже, доцільним є використання залізничного та трубопровідного виду транспорту виду транспорту.

2.     ВИЗНАЧЕННЯ ХАРАКТЕРИСТИК ПАСАЖИРСЬКОГО ТРАНСПОРТУ МІСТА

Організація міських перевезень передбачає визначення кількості маршрутів, типу та кількості необхідного рухомого складу.

Характеристики маршрутної мережї можна визначити за наступними формулами:

Забудована площа міста, кв. км:

SM  = 25 + 1,5 × 10-4 × NЖ

Середня довжина міського маршруту, км:

Де: w – коефіцієнт, що враховує планувальну забудову міста (для розрахунків приймається w = 0,25).

Мінімальна кількість маршрутів визначається з умови охоплення сполученням всіх транспортних мікрорайонів міста:

Максимальна кількість маршрутів визначається з умови забезпечення пасажирів всіх транспортних мікрорайонів сполученням без пересадок. З точністю достатньою для практичних розрахунків максимальна кількість маршрутів обчислюється за залежністю:

Сумарна максимальна довжина маршрутів, км:

Мінімальна довжина маршрутної мережі, км:

Сумарна довжина k маршрутів, км:

Коефіцієнт пересадочності:

Щільність дорожньо-вуличної мережі, км/кв. км:

Маршрутний коефіцієнт:

Щільність маршрутної мережі, км/кв. км:

Середня відстань переміщення пассажира, км:

Середня відстань поїздки пассажира, км:

Витрати часу на підхід до зупинки, год:

Де: – швидкість пішохода ( = 4 км/год)

Витрати часу на очікування рухомого складу, год:

Де: Ve – експлуатаційна швидкість (Ve = 22+10×ln(lд)).

Середня довжина перегону lд =0.7 км.

- розрахункова кількість рухомого складу:

Витрати часу на пересадку, год:

Витрати часу на рух, год:

Де: Vс – швидкість сполучення (Vс = 1,2 ×Vе).

Сумарні витрати часу на переміщення, год:

Проведемо обчислення для визначення характеристик маршрутної мережі для заданих умов:

Забудована площа міста, кв. км:

SM  = 25 + 1,5 × 10-4 × NЖ =  25 + 1,5 × 10-4 ×1000000=175 (кв.км)

Середня довжина міського маршруту, км:

(км)

Мінімальна кількість маршрутів, шт.:

(шт)

Максимальна кількість маршрутів, шт.:

(шт)

Сумарна максимальна довжина маршрутів, км:

(км)

Мінімальна довжина маршрутної мережі, км:

(км)

Наступні показники необхідно розрахувати для десяти значень довжини маршрутів. Крок розрахунку визначають:

Δ L = 0,07 × Lmax -  0,1 × Lmin = 0,07 × 5813,9 -  0,1 × 192,726 = 387,7.

Результати обчислень занесені до таблиці 2.1.

                                                                                               Таблиця 2.1.

Результати розрахунку показників маршрутної мережі

Як приклад, покажемо порядок розрахунку для L= 1743,6 км.

Сумарна довжина k маршрутів, км:

(км)

Коефіцієнт пересадочності:

Щільність дорожньо-вуличної мережі, км/кв. км:

(км/кв.км)

Маршрутний коефіцієнт:

Щільність маршрутної мережі, км/кв. км:

(км./кв. км)

Середня відстань переміщення пассажира, км:

(км)

Середня відстань поїздки пассажира, км:

  (км)

Витрати часу на підхід до зупинки, год:

(год)

Витрати часу на очікування рухомого складу, год:

  (год)

(шт)

Витрати часу на пересадку, год:

(год)

Витрати часу на рух, год:

(год)

Сумарні витрати часу на переміщення, год:

(год)

На основі даних таблиці 1.2 на одному графіку (рис. 2.1) будують залежності tn=f(Lk), tо=f(Lk), tnр=f(Lk), tр=f(Lk), t=f(Lk).

Рис. 2.1. Графік залежності витрат часу від сумарної довжини маршрутів

Мінімальне значення t за графіком t=f(Lk) визначає оптимальну маршрутну мережу загальною довжиною Lопт. У даних умовах оптимальне значення сумарних витрат часу на переміщення становить 0,496 год, за умови, що Lk дорівнює 1743,6 км. Розрахунок оптимальних характеристик маршрутної мережі: kпер, kм, σмм, lп, lc при Lk= Lопт. = 1743,6 наведено вище.

Середня добова рухомість населення, поїздок:

(їздки)

Вибирають та обгрунтовують мінімальний - Іmin, максимальний – Іmax, та середній – Іc  інтервали руху транспортних засобів на маршрутах

Мінімальний інтервал руху транспортних засобів на маршрутах становить 2 хв = 0,03 год, так як організовувати менший інтервал руху транспортних засобів неможливо, внаслідок відхилень від графіку руху транспортних засобів на маршруті. Максимальний інтервал приймається рівним 15 хв = 0,25 год, так як саме стільки максимум буде чекати пасажир на зупинці, після чого, найімовірніше, віддасть перевагу іншому виду транспорта. Середній інтервал руху приймаємо рівним 5 хв = 0,08 год. Саме цей час забезпечить достатню високу якість перевезень.

Середня місткість рухомого складу, пас:

(пас.)

Де: КН – коефіцієнт, що враховує нерівномірність пасажиропотоку у часі (КН = 2,5 – 2,8);

γ – середньодобовий коефіцієнт використання місткості рухомого складу (γ = 0,2 - 0,3);

Тп – час роботи транспорту на маршрутах міста (Тп = 18 год).

Математичне очікування середньої добової потужності пасажиропотоку на маршрутах, пас.км/км:

Припустивши, що А розподілено за нормальним законом і σ = А/3,

визначимо необхідний інтервал місткості рухомого складу.

Задача розв’язується графічним шляхом. Графік розподілу потужності пасажиропотоку f(A) поєднують із шкалою місткості рухомого складу. Точка середньої розрахункової місткості сполучається із значенням середньої потужності пасажиропотоку. Потім знаходять найближчу місткість автобуса – q1, від цієї точки проводять лінію паралельно штриховій лінії. Вона визначає А1. Величинам А1 та q1 приписуються перевезення з інтервалом Іс.

З умови пропорційності пасажирообігу інтервал руху визначають:

Якщо знайдений таким шляхом інтервал Аmin -  Аmax  покриває всю площу графіку, то для освоєння пасажирських перевезень на всіх маршрутах достатньо мати єдину модель рухомого складу із середньою місткістю q1 Якщо площа графіка не перекрита, то необхідно визначити середню місткість рухомого складу розташовану на кордонах інтервалу Аmin -  Аmax. Для цього нижній межі інтервалу приписують пасажироперевезення з інтервалом та визначають:

А2 проектуючи на вісь q і знаходять точку q’. Найближча до цієї точки місткість рухомого складу – q2 визначає другу модель транспортного засобу. Проекцією точки q2 на вісь А одержують точку А3. Підстановкою значення А3 замість А1 у формули, визначають кордони потужностей пасажиропотоку (Аmin -  Аmax), який може бути засвоєний другою моделлю рухомого складу. Автомобіль пасажиромісткістю q = 70 пасажирів – ЛАЗ -А.144, а пасажиромісткістю q = 12 пасажирів – «ГАЗель» - 32213.

Аналогічні операції виконують до тих пір, поки не буде покрита вся площина графіка інтервалами потужності пасажиро потоку з різними середніми значеннями, які визначають доцільні для використання моделі рухомого складу. При цьому кордони потужності пасажиро потоку, що засвоюються рухомим складом різної місткості, мають дещо перекриватись.

Зони перекриття ділять вертикальними лініями В-В на дві частини. Місце проведення цих ліній визначають з урахуванням можливих інтервалів руху автобуса на маршрутах. Лінії поділу зон перекриття визначають кордони використання рухомого складу різних марок.

Імовірність попадання випадкової величини в кожний із визначених інтервалів:

Де: Ф(-) – функція нормального закону розподілу;

α та β – нижній та верхній кордони інтервалу.

=Ф(-1,54) – Ф(-3) = 0,0618 – 0,0014 = 0,0604

= Ф(3) – Ф(-1,54) = 0,9986 – 0,0618 = 0,9368

Необхідна кількість рухомого складу:

1) од.

Кількість автобусів за моделями:

Де: Рі визначається за залежністю

1) Nai = 1048*0,9368 = 982 од.          

2) Nai = 1048*0,0604 =  66 од.

Отже, це значить, за заданою ймовірністю необхідно обрати 982 автомобілів пасажиромісткістю q = 70 пасажирів і 66 автомобілів  пасажиромісткістю q = 12 пасажирів.

3. Вибір транспортно-технологічної схеми доставки вантажів у магістральному сполученні

Основними елементами обґрунтування вибору транспортно-технологічної схеми доставки вантажів є: вирішення транспортної підготовки вантажів (використання засобів укрупнення вантажних місць), розгляд прямого (автомобільного) і змішаного (водно-автомобільного і залізнично-автомобільного) сполучень, вибір найкращого виду сполучення, оптимізація обсягу поставки.

Середньорічний обсяг сировини, яку потребує завод, млн.т.:

Qср =(Qmin + Qmax)/2 = (3+6)/2 = 4,5 млн т.

Вихід готової продукції, млн.т.:

Qг = 0,01*ξ* Qср  = 0,01*5*4,5 = 0,225 млн т.

Річна поставка вантажу в м. В, млн.т.:

Q = 0,01* η* Qг = 0,01*5*0,225= 0,011 млн т, де η = 5 %.

Поставка вантажу на добу, т:

Qд = (Q*1000000)/365 = (0,011*1000000)/365 = 30,822 т

Обсяг вантажу, який прибуває на адресу одного споживача, т:

g = Qд /N0 = 30,822/10 = 3,082 т

Об’єм вантажного місця, м³:

Vвм = a*b*h = 0,1*0,3*0,4 = 0,012 м³.

Кількість вантажних місць в поставці одному споживачу:

nг = g/gв = 3,082/0,024 = 129

Об’єм поставки вантажу одному споживачу, м³:

Vв = nг* Vвм = 129*0,012 = 1,548 м³.

Для забезпечення механізації навантажувально-розвантажувальних робіт та збереження вантажу використовуються засоби укрупнення вантажних місць з огляду на масу відправки одному споживачу і її об’єм приймаємо контейнер УУК-5, вантажопідйомністю 5 т.,розміри якого 2,6х2,1х2,4 , власна маса якого становить 1т.

Схема розміщення вантажу в контейнері:

Nl= L/l=2,6/0,1 = 26

Nb= B/b=2,1/0,3= 7

Nh= H/h=2,4/0,4= 6

Загальна кількість місць у контейнері:

N= Nl+ Nb+ Nh= 26*7*6=1092

Так, як 1092>129, 5>3,082 для выдправлення на адресу одного споживача достатньо одного контейнера.

Потрібно визначити альтернативні транспортно-технологічні схеми доставки вантажу за участю різних видів транспорту.

Пряме автомобільне сполучення

Для транспортування вантажу і формування укрупнених вантажних місць надалі будуть використовуватись контейнери УУК-5 вантажопідйомністю 5 т, з об’ємом 28,224 м³ і власною вагою 1 т. Такий вид ЗУВМ вимагає мінімум часу на навантаження/розвантаження та забезпечує зберігання вантажу в процесі доставки. Цей варіант вибору ЗУВМ є також найдоцільнішим з точки зору тарифу за користування.

Оскільки вага вантажу, що має надходити на одного вантажоотримувача, дорівнює 3,082 т, а вага контейнера 1 т, то вага укрупненого вантажного місця становитиме 4,082 т. Вантажопідйомність контейнера 5 т, отже, на одного клієнта потрібно один неповністю завантажений контейнер УУК-5.

Оскільки вантажоотримувачів 10, то для транспортування вантажу використовується 10*1=10 неповністю завантажених контейнерів.

Для транспортування вантажу найкраще підходить автомобіль ЗІЛ –4331 вантажопідйомністю 5 т. Габарити : довжина – 4,682 м, ширина - 2,356 м, висота – 2,81 м. Габарити дозволяють транспортувати контейнер на одному транспортному засобі (адже габарити контейнера 2,6х2,1х2,4).

Необхідна кількість транспортних засобів: 10 автомобілів по 1 контейнеру УУК-5 в кожному.

Коефіцієнт статичного використання вантажопідйомності автомобіля визначається за середньозваженими величинами:

γа =qвм/qa =4,082/5 = 0,816

де      

qвм -   вага укрупненого вантажного місця, т;

qa -   вантажопідйомність автомобіля, т.

1. Витрати на формування засобу укрупненого вантажного місця, млн. у.о.: