1 Моделирование транспортной сети и определение

Содержание

Введение 3

1 Моделирование транспортной сети и определение

кратчайших расстояний 4

1.1 Составление модели транспортной сети и разработка

исходного варианта 4

1.2 Улучшение исходного варианта сети и определение

кратчайших расстояний 7

1.3 Определение маршрутов и показателей транспортной работы 11

2 Закрепления потребителей груза за поставщиками при

оптимальных грузопотоках 14

2.1 Составление первоначального базисного распределения 15

2.2 Выбор маршрутов 19

Заключение 27

Список литературы 28

Введение

Автомобильный транспорт – важнейшая из отраслей народного хозяйства. Рост объема перевозок требует совершенствования организации транспортного процесса и на базе этого – повышение эффективности автомобильных перевозок, что в значительной степени определяется подготовкой квалифицированных инженеров, владеющих научной теорией. Такая теория рассматривает закономерности, присущие транспортному процессу и методу их оптимизации.

В решении задач качественного и полного удовлетворения потребностей народного хозяйства и населения в перевозках важную роль играет автомобильный транспорт. Расширение оптовой без фондовой торговли и развитие экономических методов управления вызывает уменьшение размеров партий грузов и повышение требований к стоимости доставки и срокам. Эти обстоятельства обуславливают расширение сферы деятельности автомобильного транспорта и определяют необходимость применения в этой отрасли новой техники, технологий и принципов управления.

2 Закрепление потребителей груза за поставщиками при оптимальных грузопотоках

Целью данного раздела является приобретение навыков в составлении оптимальных маршрутов по закреплению потребителей груза за поставщиками, выбора и распределения подвижного состава.

Груз, сосредоточенный в пунктах А_i (А1, А2, …, Аi, … Am) в количествах Qi (Q1, Q2, …, Qi, …, Qm), необходимо доставить в пункты Bj (B1, B2, …, Bj, …, Bn) в количествах Qj (Q1, Q2, …, Qj, …, Qn) тонн. Объем перевозок из i-го пункта отправления в j-ый пункт назначения равен Qij тонн. Для удобства решения поставленной задачи примем, что для перевозок используются условные однотонные автомобили. Исходя из объема перевозок Q, в дальнейшем выбираем необходимую марку подвижного состава.

При выполнении перевозок в пункт Вj доставляется Qj тонн груза, то для пунктов А1, А2, …, Am необходимо подать Q1, Q2, …, Qm порожних автомобилей под погрузку.

(2.1)

Расстояния (l_ij = l_ji) от каждого поставщика А_i до каждого потребителя B_j известны.

Требуется определить количество Х_ij подач порожних условных однотонных автомобилей от j-го пункта разгрузки в i-ый пункт погрузки, чтобы общий пробег автомобилей был минимальным. То есть, необходимо составить оптимальный план возврата (подачи) порожних автомобилей. Порожний пробег из j-го в i-ый пункт условных однотонных автомобилей равен l_ij×X_ji км. Их суммарный пробег равен:

. (2.2)

Поскольку количество ездок равно Хji/q×g_ст, то фактический пробег автомобилей с заданной грузоподъемностью q равен

. (2.3)

Таким образом, требуется определить совокупность величин Х_ji ³ 0 (план возврата порожних автомобилей), удовлетворяющих условиям

(2.4)

Эти условия должны минимизировать функцию

. (2.5)

Поскольку количество отправленного груза равно количеству принятого, то справедливо равенство

. (2.6)

Таблица 2.1 – Заявки на перевозки грузов и расстояния

Грузополучатель В	Грузоотправитель
Род груза и его количество, А
Уголь	Песок	Гравий	Щебень	Уголь	Песок	Гравий
А1	А2	А3	А4	А5	А6	А7
В1
В2
В3
В4
В5
В6
В7
В8
В9
В10
В11

2.1 Составление первоначального базисного распределения

Составляем таблицу 2.2 (матрицу) по закреплению маршрутов методом минимальной стоимости. Для этого отмечаем клетки по столбцам и строкам, имеющие наименьшие расстояния. В первую очередь заносим корреспонденцию в клетки с самым малым расстоянием, затем в другие клетки с наименьшим расстоянием. Загружаем корреспонденцию в отмеченные клетки. Загружаем корреспонденциями Qji клетки в порядке возрастания в них расстояний lij.

Объем корреспонденции Qji заносим в клетку ji, определяем как минимум объема по строке и объема по столбцу с учетом ранее назначенных других перевозок.

Таблица 2.2 – Первоначальное базисное распределение возврата автомобилей

2.1.1 Определение числа загруженных клеток базисного распределения.

Подсчитаем количество занятых клеток (N) матрицы и сравним с числом i + j –1. В полученной матрице базисного распределения N = 17 занятых клеток.

В нашем случае N = i + j – 1 и далее определим вспомогательные величины (потенциалы).

N = 11 + 7 – 1 = 17.

Если N < i + j – 1 (случай вырождения), то необходимо загрузить клетки нулями, поскольку невозможно определить потенциалы некоторых строк. Заполним нулем клетку, лежащую на пересечении строк (столбцов), не имеющих потенциалов со столбцами (строками), для которых потенциалы уже найдены и при наименьшем расстоянии lij.

При N > i + j – 1 (случай наличия циклов) необходимо из некоторых клеток исключить объемы перевозок, поскольку потенциалы Ui и Uj определяются неоднозначно. В этом случае составляется контур для вырождаемой клетки с целью ее ликвидации.

2.1.2 Расчет вспомогательных величин. Если из расстояний каждой i-ой строки вычесть Ui и из расстояний каждого j-го столбца вычесть Uj, то относительной оценкой любой клетки может вместо lij служить параметр Uij

Uij = lij - Ui – Uj (2.6)

Для клетки B6A2, B3A1 и B3A3

U₆₂ = 16 - 7 - 6 = 3

U₃₁ = 10 -0 +5 = 15

U₃₃ = 15 -8 +5 = 12

Принимая для загруженных клеток Uij = 0, определим значения Ui и Uj

Ui = lij - Ui – Uij = lij – Uj,

Uj = lij - Uj – Uij = lij – Ui. (2.7)

При этом потенциал для первой строки принимаем равным нулю.

Например, потенциал столбца А7 равен

U₇ = l₇₁ - U₁ = 12- 0 = 12,

потенциал строки В7

U₇ = l₇₇ - U₇ = 10 - 12 = -2.

Потенциалы остальных столбцов и строк определяются аналогично.

2.1.3 Расчет оценочного параметра. Оптимальность базисного распределения возврата автомобиля определяется оценочным параметром Uij.

Если для свободной клетки Uij ³ 0, то клетка не является потенциальной (закрепление выполнено оптимально).

Если Uij < 0, то клетка является потенциальной, необходимо улучшить вариант распределения автомобилей.

Клетки имеют значение Uij < 0, следовательно, необходимо перераспределение корреспонденции базисного варианта. В случае не оптимальности распределения необходимо выявить наиболее потенциальную клетку с минимальным значением Uij и ее загрузить.

2.1.4 Улучшение базисного распределения. Наличие потенциальных клеток говорит о возможности улучшения базисного распределения, т.е. снижения порожних пробегов. С этой целью рассмотрим перемещение загрузки в клетки с меньших расстоянием. При этом сумма расстояний, указанных в клетках, у которых уменьшается загрузка, должна быть больше суммы расстояний в клетках, в которых загрузка увеличивается. Перемещение загрузки возможно как по строкам, так и по столбцам. Перемещаем из клетки А7В3 в А6В6 44 авто-т, компенсируя это перемещение из А6В5 в А7В5 44 авто-т.

Для проверки оптимальности распределения определяем вспомогательные величины Ui и Uj, а затем определяем оценочные параметры Uij, определив предварительно N и сравнив его значение с i + j –1. Значения этих величин приведены в таблице 2.3.

Таблица 2.3 – Улучшенный вариант распределения

2.2 Выбор маршрутов

Для выбора маршрутов используем метод совмещения планов. Для этого, дополнив таблицу 2.3 данными об объемах перевозок от поставщика Ai потребителю Вj, получим матрицу совмещенного плана (таблица 2.4). В ней объем перевозок занесен в левый верхний угол ячеек. Для клеток, где имеется объем перевозок и возврат авто-тонн, применяем маятниковые маршруты.

Количество тонн грузов, перевозимых на каждом маятниковом маршруте, определяется меньшей из двух цифр в клетках, указываем объем завоза и потребность в порожних автомобилях (авто-т). Результаты сводим в таблицу 2.5. Когда все маятниковые маршруты определены, в матрице строят четырехугольный контур, все вершины которого лежат в загруженных клетках. Вершины, находящиеся в клетках с объемом перевозок, должны чередоваться с вершинами, находящимися в клетках с количеством авто-тонн порожних автомобилей.

Таблица 2.4 – Совмещенный план

После выполненного распределения грузополучателей маятниковые маршруты отсутствуют. Приступаем к составлению кольцевых маршрутов.

Таблица 2.5 – Выбор кольцевых маршрутов

Из таблицы 2.5 получаем следующие кольцевые маршруты

1. А1-В1-А7-В11-А4-В6-А1-В6-А1

Объем перевозок 28 т, длина маршрута 73 км

2. А4-В7-А5-В8-А6-В10-А4

Объем перевозок 56 т, длина маршрута 60 км

Таблица 2.6 – Выбор кольцевых маршрутов

Из таблицы 2.6 получаем следующие кольцевые маршруты

3. А1-В2-А4-В6- А1

Объем перевозок 40 т, длина маршрута 50 км

4. А2-В3-А6-В4-А5-В9-А2

Объем перевозок 42 т, длина маршрута 68 км

Таблица 2.7 – Выбор кольцевых маршрутов

Из таблицы 2.7 получаем следующие кольцевые маршруты

5. А2-В3-А6-В10-А4-В7-А5-В9-А2

Объем перевозок 12 т, длина маршрута 71 км

6. А3-В5-А7-В11-А3

Объем перевозок 34 т, длина маршрута 52 км

Таблица 2.8 – Выбор кольцевых маршрутов

Из таблицы 2.8 получаем следующие кольцевые маршруты

7. А3-В5-А6-В10-А4-В6-А5-В9-А3

Объем перевозок 14 т, длина маршрута 107 км

8. А4-В7-А7-В11-А4

Объем перевозок 4 т, длина маршрута 44 км

Таблица 2.9 – Выбор кольцевых маршрутов

Из таблицы 2.9 получаем следующие кольцевые маршруты

9. А3-В5-А7-В11-А6-В10-А4-В7-А5-В9-А3

Объем перевозок 6 т, длина маршрута 117 км

10. А3-В5-А6-В10-А4-В7-А5-В9-А3

Объем перевозок 2 т, длина маршрута 93 км

Таблица 2.10 – Выбор кольцевых маршрутов

Из таблицы 2.10 получаем следующие кольцевые маршруты

11. А3-В5-А7-В11-А6-В7-А5-В9-А3

Объем перевозок 4 т, длина маршрута 96 км

Таким образом, процесс составления маршрута закончен, так как в матрице не осталось ни одной загрузки.

Для каждого маршрута необходимо определить коэффициент использования пробега. Если на выбранном кольцевом маршруте коэффициент использования пробега b £ 0,5, то такой маршрут нецелесообразен. Здесь лучше использовать маятниковые маршруты.

После того, как установлены маршруты, зная объем перевозок и род груза, выбирается марка подвижного состава на каждый маршрут и его грузоподъемность. Зная нормативное время погрузки и разгрузки выбранного подвижного состава и техническую скорость, определяем эксплуатационную скорость Vэ на маршруте и определяем необходимое количество автомобилей Аэ на маршруте. Количество автомобилей и их грузоподъемность желательно подбирать таким образом, чтобы они были задействованы на данном маршруте в течение всей смены с учетом возможного количества совершаемых ими оборотов за смену. Для одного кольцевого маршрута приводим все численные расчеты, а результаты расчета для остальных маршрутов сводим в таблицу 2.11.

Расчеты проводим для маршрута №2 А4-В7-А5-В8-А6-В10-А4.

Длина маршрута – 60 км.

Объем перевозок – 56 т.

Марка автомобиля для перевозки данного объема груза – МАЗ-5335

Номинальная грузоподъемность – 8 т.

Эксплуатационная скорость

Vэ = Lм/(Lм/Vт+Z×t_п-р),

где Lм – длина маршрута, км;

Vт – средняя техническая скорость автомобиля, принимаем Vт = 50 км/ч;

Z – количество ездок с грузом на маршруте;

t_п-р – время погрузки-разгрузки на одну ездку, принимаем t_п-р = 1 мин/т.

Vэ = 60/(60/50+3×8/60) = 37,50 км/ч

Коэффициент использования пробега

b = Slег/Lм,

где lег – длина маршрута с грузом, км.

b = 36 / 60 = 0,60

Количество оборотов, необходимых для перевозки груза

n_об = Q / q_авт ,

где Q – объем перевозимого груза, т;

q_авт – грузоподъемность автомобиля, т.

n_об = 56 / 8 = 7 оборот.

Продолжительность смены

Тcм = (Lм / Vэ) × n_об = (60 / 37,5) × 7 = 11,2 час.

Расход топлива на маршруте

Qм = q_л × Lм/100 + k × Pф/100 + С × Z,

где q_л – норма расхода топлива на 100 км пробега, л/100 км, для МАЗ-5335 q_л = 23,4 л;

k – норма расхода топлива на 100 т.км транспортной работы, л/100 т.км;

Рф = å lег × q – выполненная транспортная работа за оборот на маршруте;

С – норма расхода топлива на разгрузку самосвалом, С = 0,25 л.

Qм = 23,4 × 60/100 + 1,3 × 36 × 8/100 + 0,25 × 3 = 18,53 л.

Таблица 2.11 – Итоговая таблица выбора маршрутов и перевозки грузов по оптимальному варианту

На маршрутах № 5 и 7 автомобиль работает следующим образом: сперва автомобиль 3,77 часа работает на маршруте № 5; затем автомобиль − 5,21 часа − на маршруте № 7.

На маршрутах № 6 и 9 автомобиль работает следующим образом: сперва автомобиль 6,37 часа работает на маршруте № 6; затем автомобиль − 2,84 часа − на маршруте № 9.

На маршрутах № 8 и 11 автомобиль работает следующим образом: сперва автомобиль 1,01 часа работает на маршруте № 8; затем автомобиль − 2,19 часа − на маршруте № 11.

Заключение

В процессе выполнения курсовой работы была смоделирована транспортная сеть и определены кратчайшие расстояния. Кратчайшие расстояния определяли по теории графов.

Во второй части курсовой работы были приобретены навыки составления оптимальных маршрутов по закреплению потребителей груза за поставщиками, выбора и распределения подвижного состава. В этой части были использованы три метода определения маршрутов движения автомобилей. Первоначальное базисное распределение строили методом минимального элемента. Улучшение базисного распределения проводили методом потенциалов. Для выбора маршрутов использовали метод совмещенных планов.

Список литературы

1 Воркут, А. И. Грузовые автомобильные перевозки: Учебн.пособие для ВУЗов / А. И. Воркут. – Киев: Высш. школа, 1979. – 399 с.

2 Ванчукевич, В. Ф. Автомобильные перевозки: Учеб. для сред. учебн.заведений / В. Ф. Ванчукевич, В. Н. Седюкович. – Мн.: Вышэйшая школа, 1988. – 274 с.

3 Палий, А. И. Автомобильные перевозки. Задачник: Учебн. пособие для автотранспортных техникумов / А. И. Палий, З. В. Половинщикова. – М.: Транспорт, 1982.

4 Автомобильные перевозки, дорожные условия и безопасность движения. Методические указания к курсовой работе и контрольным работам № 1, № 2 для студентов специальности 1-37 01 06 «Техническая эксплуатация автомобилей» / Состав. Трофименко И.Л. – Могилев: Белорусско-Российский университет, 2005. – 37 с.

Дата добавления: 2015-11-04