Формирование множества оптимизируемых технико-технологических параметров контейнерного терминала и их допустимых значений

В общем случае к оптимизируемым (варьируемым) параметрам КТ можно отнести:

- тип погрузочно-разгрузочных машин ;

- количество погрузочно-разгрузочных машин (ПРМ) ;

- количество подач вагонов на грузовой фронт ;

- количество ярусов складирования контейнеров ;

- срок хранения контейнеров на площадке по прибытию и до

отправления ;

- время работы грузового фронта и др.

Следует отметить, что в конкретном случае моделирования не все параметры выступают в роли варьируемых. Некоторые имеют строго определенную функциональную связь. Например, параметр ПРМ может однозначно задавать параметр ширины склада . Такая же зависимость существует между параметрами, , и .

К неуправляемым параметрам относятся: технические характеристики ПРМ и подвижного состава, стоимостные показатели, экономические нормативы и др.

- 10 -

Оптимальные значения оптимизируемых параметров необходимо определять среди их допустимых. Множество допустимых значений параметров определяется системой ограничений, включающей функциональные, параметрические и критериальные ограничения.

Функциональное (2.4)

Параметрические ; (2.5)

, (2.6)

где		– перерабатывающая способность КТ;
		– среднесуточный контейнеропоток;
		– коэффициенты, характеризующие соответственно среднесуточную, внутринедельную неравномерность, а также сгущение подвода контейнеров ко времени отправления контейнерного поезда;
		– вид инвестирования.

Функциональное ограничение определяет требования к необходимому уровню перерабатывающей способности КТ в условиях неблагоприятных факторов, связанных с неравномерностью размеров входящих контейнеропотоков. Причем, значения коэффициентов, характеризующих соответственно среднесуточную, внутринедельную неравномерность, а также сгущение подвода контейнеров ко времени отправления контейнерного поезда получаются на основе анализа характеристики контейнеропотоков конкретных КТ.

Критериальные ограничения могут использоваться в случаях, когда некоторые критерии оптимальности могут быть переведены в разряд ограничений.

Максимальные значения оптимизируемых параметров, которые в данном случае относятся к параметрическим, при учете коэффициента резерва могут быть выражены через критериальное ограничение. То есть критерий, выражающий уровень эксплуатационной надежности, переводится в разряд ограничений, и при помощи коэффициента резерва задаются возможные значения эксплуатационной надежности, которые хотелось бы достичь. Кроме того, максимальные значения этих параметров определяются наличием ресурсов.

Величину среднесуточных контейнеропотоков по прибытию и отправлению можно определить на основе годовых объемов перевозок грузов в контейнерах.

1. Суточные контейнеропотоки определяются по формуле:

(2.7)

	- 11 -

; (2.8)

(2.9)

где		– соответственно годовые груженые (по прибытию и оправлению) и порожние контейнеропотоки, конт / год;
		– соответственно суточные груженые (прибытие или оправление) и порожние контейнеропотоки, конт / сут.
		– коэффициент неравномерности перевозок, характеризующий колебания поступающего контейнеропотока на станции; принимается в пределах .

2. Тип погрузочно-разгрузочных машин .

, (2.10)

Где

– количество типов ПРМ, которое может быть использовано для переработки контейнеров.

Тип погрузочно-разгрузочных машин выбирается с учетом их назначения, режима эксплуатации, требуемой грузоподъемности, а также исходя из типа перерабатываемых на КТ контейнеров по рекомендациям в литературе [5], [6].

3. Количество погрузочно-разгрузочных машин .

Количество ПРМ можно рассчитать на основе объема переработки и производительности выбранных типов машин, технические характеристики которых приведены в Приложении 1, 3. В связи с тем, что ПРМ является варьируемым параметром, то рассматривается как минимум два типа ПРМ, перерабатывающих контейнеры.

Минимально необходимое количество кранов и других машин, необходимых для переработки заданного объема контейнеров, определяется годовым объемом контейнероопераций и составляет:

, (2.11)

где		– количество машин, которое рассчитывается исходя из объема грузопереработки;
		- 12 - – годовой объем переработки контейнеров, конт / год;
		– средняя продолжительность нахождения ПРМ во всех видах ремонта за год;
		– число смен работы ПРМ за сутки; принимается в пределах от 1 до 3;
		сменная производительность ПРМ, конт / смену.

На контейнерных площадках ПРМ обслуживают, как правило, два потока транспорта (вагоны и автомобили), при этом перегрузка контейнеров может осуществляться по прямому варианту («вагон – автомобиль» и наоборот).

В этом случае годовой объем переработки составляет:

(2.12)

где		– коэффициент, учитывающий дополнительные операции, выполняемые с контейнерами на контейнерных площадках (КП); ;
		– коэффициенты непосредственной перегрузки контейнеров по схеме «вагон – автомобиль» и наоборот, «автомобиль – вагон», соответственно по прибытию и до отправления; ;
		– коэффициенты непосредственной перегрузки для порожних контейнеров; если если

Сменная производительность ПРМ определяется по следующей формуле:

, (2.13)

где		– техническая производительность ПРМ, конт / ч; определяется исходя из рабочего цикла ПРМ;
		– продолжительность рабочей смены, ч;
		– время на технологические перерывы в работе, ч,
		- 13 - – коэффициент внутрисменного использования ПРМ по времени; определяется отношением времени работы в течение смены к ее продолжительности, .
		– коэффициент использования ПРМ по грузоподъемности, определяется отношением массы груза, перемещаемой в среднем за один рабочий цикл, к номинальной грузоподъемности; принимается .

Техническая производительность ПРМ зависит от количества груза, которое может переработать данная ПРМ за 1 ч непрерывной работы в условиях максимальной загрузки и определяется по формуле:

, (2.14)

где		– количество одновременно перемещаемых единиц груза (контейнеров) за один цикл
		– продолжительность рабочего цикла ПРМ, которое отсчитывается от момента захвата одной порции груза до захвата следующей, с. Наиболее точно определяют хронометражными наблюдениями.
		– продолжительность рабочего часа, с.

С учетом варьирования других параметров КТ минимально необходимое количество ПРМ можно определить по формуле:

, (2.15)

Максимальное число ПРМ можно рассчитать по условиям:

а) ограничения на выделяемые ресурсы;

б) обеспечение минимально необходимой длины грузового фронта , обслуживаемого каждой машиной при беспрепятственной и безопасной работе соседних. Величина зависит от типа ПРМ. Так, например, при использовании козлового крана , а при использовании погрузчиков типа «Кальмар»

Таким образом

- 14 -

, (2.16)

где		– доля ресурсов, которая может быть выделена на приобретение ПРМ;
		– стоимость одной ПРМ, руб.

Определяющим параметром КТ является вместимость его площадок в условных контейнеро-местах. Условным контейнеро-местом для крупнотоннажных контейнеров считается площадь, занимаемая одним 20-футовым контейнером. Все другие параметры (длина площадок, подкрановых путей и др.) при принятых типах ПРМ зависят от [7], [8].

Общая емкость (вместимость) контейнерной площадки (КП) (контейнеро-мест) рассчитывается в зависимости от суточных контейнеропотоков для каждого класса контейнеров по формуле:

, (2.17)

где		– емкость секций для хранения контейнеров с грузом;
		– емкость секций для хранения порожних контейнеров;
		– емкость секций для ремонта неисправных контейнеров.

(2.18)

(2.19)

(2.20)

С учетом неравномерности прибытия, отправления контейнеров, уменьшения их завоза и вывоза в выходные дни, а также с учетом формул (2.18) – (2.20) получаем:

(2.21)

где		– коэффициент, учитывающий необходимый резерв свободной площади в связи с уменьшением завоза и вывоза контейнеров автотранспортом в выходные и праздничные дни;
		- 15 - – коэффициенты неравномерности объема выгрузки и погрузки контейнеров;
		– продолжительность хранения контейнеров на площадке соответственно по прибытию и до отправления, принимается или по отчетным статистическим данным о простое контейнеров; или согласно ПТНПСУ [7] или по Прил. 2;
		– продолжительность хранения порожних контейнеров на площадке;
		– доля контейнеров, требующих ремонта;
		– средняя продолжительность ремонта;

Полезная площадь склада для хранения рассчитанной емкости КП определяется по формуле:

, (2.22)

Общая площадь с учетом проходов и проездов:

, (2.23)

где		– коэффициент, учитывающий дополнительную площадь для проходов работников и проезда ПРМ и автотранспорта, а также зазоры между контейнерами; зависит от планировки площадки, выбранного типа ПРМ и вида контейнеров (Прил. 2);
		– площадь основания контейнера i –го типа, м ^2.

Наиболее распространенными контейнерами являются контейнеры массой брутто 30 и 20 – 24 т, с неизменной шириной 8 футов (2,438 м). При расчетах рекомендуется пользоваться данными контейнера «IC» с размерами по длине 20 футов (6,06 м) и «IA» с размером по длине 40 футов (12, 19 м).

Типоразмерный ряд крупнотоннажных контейнеров представлен в Приложении 4.

Также может определяться при помощи метода элементарных площадок, который приводится в ряде источников [5], [9] – [10].

Размещение контейнеров на площадке определяется:

- типом и параметрами перегрузочного оборудования;

- расположением железнодорожных погрузочно-выгрузочных путей;

- расположением автопроездов для завоза – вывоза контейнеров;

- способом застропки и отстропки контейнеров и т.д.

Технологические схемы размещения контейнеров приведены в [6], [8].

- 16 -

Ширина КП определяется пролетами мостового или козлового кранов . Типы кранов выбираются студентом.

Общая длина КП определяется соотношением для пролетных кранов

, (2.24)

где

– пролет мостового или козлового крана, зависит от типа ПРМ, м.

Если общая длина контейнерной площадки превышает 350 ¸ 400 м, то целесообразно ее разделить на несколько параллельных секций длиной не более 250 – 300 м. Это позволит ускорить загрузку и разгрузку вагонов, сократить пробеги автомобилей, обеспечить более удобное размещение КП на территории грузового двора и ускорить выполнение маневровой работы на КП.

При применении на КТ контейнерных погрузчиков повышенной грузоподъемности типа «Кальмар» или «Валмет» (Прил. 3) необходимо учитывать площадь, занятую проездами и проходами. Размер проходов (ширина) и проездов на контейнерных площадках зависит от габаритных размеров хранящихся контейнеров и подъемно-транспортных средств, интенсивности работ и расположения склада.

Проезды между штабелями для автопогрузчиков определяют следующим образом (рис.3). При взятии контейнера из штабеля или укладке его в штабель погрузчик разворачивается в проезде на 90°. Ширина проезда, расстояние между штабелями определяется по формулам, приведенным в [10].

Практика показывает, что наиболее целесообразно первый ряд контейнеров в штабеле со стороны захода погрузчика располагать под углом 30-45° к проезду.

В этом случае ширину проезда можно значительно сократить благодаря уменьшению угла поворота погрузчика. Если обозначить угол, под которым в проезде устанавливают контейнеры через , то необходимая ширина проезда будет . Расположение транспортных проездов и проездов с разворотом влияет на использование площади склада, и поэтому их схема разрабатывается также с учетом условий эксплуатации погрузчиков.

, (2.25)

где		– ширина транспортных средств, м;
		– ширина зазоров между транспортными средствами и контейнерами, м;

- 17 -

Рисунок погрузчика

 

 

 

	- 18 -

4. Количество подач вагонов на грузовой фронт .

При условии, что длина грузового фронта ограничивает длину подачи, то

, (2.26)

где

– длина вагона (платформы) (Прил. 5).

Суточные вагонопотоки с гружеными и порожними контейнерами определяются по следующей формуле:

; (2.27)

(2.28)

где

– количество условных контейнеров, размещаемых в вагоне типа i, конт / ваг.

В зависимости от используемых вагонов, количество размещаемых на них контейнеров различно. Крупнотоннажные контейнеры перевозятся полными комплектами на переоборудованных из универсальных в специализированные платформы-контейнеровозы и на специальных платформах с удлиненной базой.

Так, например, комплект крупнотоннажных контейнеров на переоборудованных платформах, состоит из двух 20-футовых контейнеров 1СС. На специализированных платформах, длина базы которых равна 14720 мм, размещаются три контейнера. Взамен двух контейнеров 1СС (1С) может быть также установлен один контейнер 1АА (1А) массой брутто 30,48 т. Основные характеристики платформ для перевозки контейнеров приведены в Приложении 5.

Если - максимальные ресурсы локомотиво-часов, которые можно использовать для подачи вагонов на грузовой фронт, то

(2.29)

где

– затраты времени на подачу и уборку вагонов у грузового фронта, ч;

 

 

	- 19 -

5. Количество ярусов складирования грузов .

Минимальное значение величины может быть определено из условий:

- ограничения на максимальную величину площади, выделяемой под

склад;

- ограничения на максимальную длину склада , рекомендуемую

ПТНПСУ.

Таким образом

(2.30)

Величина определяется максимально возможной высотой поднятия груза конкретного типа ПРМ.

6. Срок хранения груза на станции .

Величина для расчетов принимается в соответствии с [7]. На величину может быть наложено ограничение по максимальной величине площади, которая выделяется для размещения зоны хранения.

Исходя из этого

,

(2.31)

где		– максимальная величина площади территории, которая может быть выделена для размещения зоны хранения, м^2;
		– максимальная сумма средств, выделенная на сооружение зоны хранения, руб.

 

	- 20 -

7. Время работы грузового фронта и зоны хранения в течение суток.

Величина может изменяться от часов до часа, то есть

(2.32)

Важно отметить, что при определении допустимых значений варьируемых параметров, необходимо учитывать их взаимозависимость

,

(2.33)