Транспортных сетей и определение кратчайших расстояний.

Общая постановка задач маршрутизации перевозок. Моделирование

1. Понятие о маршруте, транспортной сети, маршрутизации перевозок: постановка задачи маршрутизации.

2. Понятие модели, транспортная сеть как объект моделирования.

3. Транспортная задача, модификация транспортной задачи: постановка, способы решения.

4. Определение кратчайшего пути (кратчайшего маршрута следования: постановка задачи, способы решения).

Маршрут – путь либо множество путей (вариантов) перемещения грузов автотранспортом.

Маршрутизация – совокупность возможных путей транспортирования.

Транспортная сеть - совокупность мест свершения транспортных операций (узлов транспортной сети) и путей либо маршрутов, связывающих эти узлы, либо пунктов свершения операций.

Любую транспортную сеть можно представить в виде абстрактной модели. Наиболее подходящими для представления транспортной сети являются графовые и сетевые модели.

Граф либо графовая структура - структура, состоящая из узлов и так называемых ребер.

Узлы графа - элементы системы.

Ребра представляют собой взаимосвязи элементов внутри системы.

Сеть - совокупность узлов, объединенных связями (ребрами).

Сети бывают: простыми (по размерности и характеру связи) и сложными. Простые - небольшое количество узлов в сети и простые взаимосвязи узлов в сети. Сложные - наоборот.

Выбор оптимального маршрута по заданному критерию ( , минимальная температура, min топлива и т.д.) является задачей, которая относится к разряду сетевых либо транспортных задач.

Транспортная задача звучит так: имеется N узлов сети, объединенных М дугами либо ребрами сети. Рисунок сети с указанием узлов и взаимосвязей называется топологией сети. Узлы обозначают малыми латинскими буквами, а связи парами цифр либо латинских букв. Индекс 1 - пункт источника, индекс 2 - пункт приемника.

1. Нужно иметь топологию сети и разметить ее (узлы, связи).

2. По каждому узлу сети заносятся данные о количестве и характере перевозимых грузов с указанием маршрутов следования.

3. Ненулевое значение ячейки таблицы говорит о наличии связи либо маршрута в сети.

4. Определяется критерий выбора маршрута. Значения, подставляемые на ребрах графа при определении либо решении задач, представляют собой расстояния.

5. Определяются возможные маршруты перевозок грузов. Происходит выделение из общей транспортной сети подсети.

Первый способ решения транспортной задачи (перебор всех точек) самый непроизводительный. Он используется тогда, когда количество перевозок мало.

Второй способ - решение методом линейного программирования. Составляется система линейных алгебраических уравнений, решение которых производится итерационно (по шагам) методами линейного программирования и в результате получается множество решений.

Третий способ - собственно сетевые модели и аппарат графов и сетей.

Классификация маршрутов.

Маршрутом называется участок транспортной сети, специально оборудованный для перевозки груза прикрепленным на этом участке транспортным средством.

Маршруты классифицируются:

1. по видам транспорта:

- автомобильные;

- железнодорожные;

- другие;

2. по форме либо топологии:

- радиальные;

- диаметральные;

- кольцевые;

- хордовые;

- радиально-дуговые;

- продольные;

- диагональные;

- поперечные;

3. по характеру оборота транспортных средств:

- с оборотом на конечных пунктах (маятниковые);

- без оборота на конечных пунктах.

Система либо совокупность маршрутов, входящих в транспортную сеть, называется системой маршрутизации перевозок грузов.

Технологическая карта маршрута.

Любой маршрут кроме конфигурации характеризуется также технологией, сопутствующей процессу транспортировки. Топографические карты включают как характеристику маршрута в целом, так и технологию свершения операций на протяжении всего маршрута.

Принято выделять временные нормативы на свершение операций и технологические (порядок выполнения либо свершения операций).

Карта составляется на основе паспорта маршрута. В данный паспорт включаются сведения о всех пунктах свершения технологических операций (погрузка, выгрузка, осмотр и т.д.), характеристика каждого элемента маршрута (путь между двумя пунктами свершения технологических операций), характеристика транспортных средств.

Критерии оптимизации и организации маршрутов перевозок:

1. критерий пути;

2. критерий минимально времени следования на маршруте (критерий оптимального оборота транспортных средств);

3. ресурсосберегающий критерий;

4. критерий безопасности перевозок;

5. экологический.

Организация движения автомобилей по расписанию и часовым графикам.

Организацией движения грузов автомобилями по расписанию и часовым графикам занимается служба оперативного управления. Она целесообразна при наличии устойчивого грузопотока и маршрутов на перевозку. Существует специальный раздел математики (теория расписания), в котором в общем виде ставится задача и предлагается аппарат для решения данной задачи.

Расписание движения транспортных средств представляет собой табличную форму описания пунктов на маршруте следования транспортных средств с указанием выделенных отметок в самом общем случае о времени прибытия и отправления транспортных средств на конкретный пункт следования.

В отличие от расписания график движения автомобилей представляет собой графическую форму представления организации движения транспортных средств на маршруте, при этом по оси абсцисс откладываются временные значения, по оси ординат - пункты, входящие в данный маршрут.

На графике движения транспортный процесс перевозок грузов отмечается линиями хода, либо "нитками" движения транспортных средств.

Для составления технически обоснованного расписания используются:

1. контрольные поездки. Их цель:

- выяснить продолжительность характерных для данного маршрута операций погрузки, выгрузки, подготовки документов и др.;

- определить участковые и средние скорости по маршруту для данного вида подвижного состава;

2. аналитический расчет, времена свершения операций в пунктах на маршруте, выполненная последняя контрольная ездка;

3. комбинированный способ;

4. корректировка: принимается во внимание пропускная способность конкретного пункта на маршруте, т.е. проверяется условие соответствия пропускной способности промежуточного пункта по обслуживанию транспортных средств наличной с графиковой или полученной на основе расписания.

Графики должны предусматривать: ритмичную подачу подвижного состава под погрузку и разгрузку с учетом перерывов в работе, кроме того, перерывы на обед, которые планируются в зависимости от продолжительности работы водителей и последовательности расположения пунктов свершения операций на маршруте.

При помощи графиков могут быть определены как интервальные (временные) параметры, так и скоростные (участковая, техническая, ходовая скорости). При помощи графиков движения планируется интервал поступления подвижного состава под погрузку и выгрузку, который должен быть равен периоду работы погрузочно-разгрузочного пункта, т.е. интервал подачи подвижного состава под погрузку или выгрузку должен быть больше или равен времени погрузки или выгрузки.

Организация работы подвижного состава по графику в общем заключается в его прибытии в пункты погрузки-разгрузки в строго установленное время. Часовой график разрабатывается на АТП и согласуется с отправителями и получателями груза.

Преимущества работы по часовому графику:

1. организация равномерной работы погрузочно-разгрузочных механизмов;

2. достигается своевременная подготовка к приему и выдаче грузов, кроме того, повышается производительность подвижного состава за счет уплотнения рабочего дня, сокращения простоя под погрузкой и разгрузкой.

Часовые графики составляются, как правило, для однородных и мощных строительных грузопотоков.

Общие понятия о технологии и организации транспортного процесса.

Транспортный процесс - это процесс перемещения грузов в пространстве без изменения его геометрических форм, размеров, физико-химических параметров либо свойств грузов.

Транспортный процесс включает в себя собственно процесс транспортировки и начально-конечные операции.

К начально-конечным операциям относятся:

- подготовка груза к перевозке;

- погрузка;

- разгрузка;

- перегрузка;

- складирование;

- подача транспортного средства.

Транспортирование - перемещение груза по определенному маршруту от места погрузки до места разгрузки или перегрузки.

Погрузка - перемещение груза с места постоянного хранения или временного накопления на транспортном средстве.

Разгрузка - операции перемещения груза с транспортного средства на место постоянного хранения или временного накопления.

Перегрузка - перемещение груза с одного транспортного средства на другое или с одного места хранения на другое.

Складирование - это размещение груза в определенном порядке для хранения или временного накопления.

Транспортный процесс, как и любой другой, осуществляется в соответствии с технологическими схемами.

Технология - определенный порядок исполнения соответствующих операций с указанием их длительности, последовательности или параллельности, используемого инструмента и оборудования, затрат материалов и труда.

Технология транспортного процесса - понятие, отражающее наличие строгого регламентируемого порядка работ линейных транспортных предприятий при осуществлении ими перевозки грузов и пассажиров. Практически любой транспортный процесс является циклическим или периодическим, поэтому говорят о транспортном цикле.

Транспортный цикл - это законченный комплекс операций необходимых для доставки грузов и выполняемых с момента погрузки до момента следующей погрузки.

На автотранспорте под транспортным циклом понимается ездка.

Ездка - время, которое складывается из составляющих: время погрузки груза, перевозки либо движение с грузом, время разгрузки, время подачи транспортного средства под следующую погрузку.

В более общем виде время ездки складывается из времени движения транспортного средства на ездку и времени движения транспортного средства в груженом и порожнем состоянии.

Расстояние ездки (l_е) - расстояние, которое пробегает автомобиль за ездку либо в течение ездки.

Средняя скорость ездки (V_е):

.

Если за время работы автомобиль совершает несколько ездок при одинаковых условиях, то тогда общее количество перевезенного груза может быть определено как произведение количества ездок с грузом на среднюю массу перевозимого груза за ездку.

Количество перевезенного груза за смену:

,

где Z - количество ездок;

q - среднее количество груза за ездку.

Оборот транспортного средства - это совокупность одного или нескольких транспортных циклов с момента подачи транспортного средства в любой пункт маршрута до очередного возврата в этот же пункт.

Время оборота транспортного средства - это совокупные затраты времени на движение и погрузочно-разгрузочные операции.

,

где - среднее расстояние пробега транспортного средства;

- средняя скорость транспортного средства;

- продолжительность i операции погрузки-разгрузки.

Организация движения грузовых автомобилей.

Под организацией транспортного процесса в самом общем виде понимают комплекс принципиальных положений, методов и структурных схем, предусматривающих увязку длительности отдельных звеньев транспортного процесса при исполнении операций транспортирования, а также начально-конечных операций либо операций погрузки-выгрузки.

Маршрутом движения называется путь следования автомобилей при выполнении перевозки.

Количественной характеристикой маршрута является длина маршрута - расстояние, которое проходит автомобиль от начального пункта до конечного.

Интервал движения (I) - время между проездом любого пункта двумя следующими друг за другом автомобилей.

Величина, обратная интервалу движения, называется частотой движения, которая показывает, какое количество автомобилей проходит через любой пункт маршрута в единицу времени.

Выбор схемы маршрутизации в значительной степени влияет на производительность работы транспортного средства, время оборота транспортного средства, число и продолжительность непроизводительных задержек в движении транспортных средств, т.е. выбор вида либо конфигурации маршрута из множества возможных является важным звеном при организации перевозки грузов автотранспортом.

Классификация грузовых перевозок.

1. По принадлежности транспорта:

- перевозки транспортом общего пользования;

- перевозки транспортом ведомственного пользования;

2. По территориальному признаку:

- внутрипроизводственные;

- внешнехозяйственные (городские, междугородние (> 50 км), пригородные (< 50 км), междугородные);

3. По видам перевозимых грузов:

- тарные;

- бестарные;

- навалочные;

- скоропортящиеся;

- опасные;

- строительные материалы;

- сельскохозяйственные продукты;

4. По способу организации транспортного процесса:

- централизованные;

- децентрализованные;

5. По размерам партии груза:

- мелкопартионные (небольшие партии груза весом до 2 т);

- партионные (до 20 т);

- массовый груз (большие партии однородного груза);

6. По формам учета и оплаты:

- повременная;

- сдельная;

- почасовая;

- тарифная;

- покилометровая;

- постоянная;

- сезонная;

- премиальная.

Основой для организации перевозок грузов являются планы перевозок грузов:

1. текущий:

- годовой;

- месячный;

- декадный;

2. перспективный.

Планы перевозок составляются на основе договоров с заказчиками на перевозку груза и заключаются между АТП с грузополучателями или грузоотправителями.

Обязательство АТП: в установленные сроки принимать грузы к перевозке. Обязательство клиента: в установленные сроки предоставить груз к перевозке.

Годовой план либо договор может заключаться с организациями-посредниками - сбытовыми, снабженческими и др. На основе составленных планов определяется потребный парк автомобилей, мощность производственной либо ремонтно-технической базы, численность технического персонала. Этот же план составляется также для разработки заданий по обеспечению материальными ресурсами. Взаимоотношение между участниками перевозочного процесса регулируется Уставом автомобильного транспорта, утвержденным Советом министров РБ. Устав разграничивает функции общественного и ведомственного автотранспорта, определяет обязанности клиентуры при подготовке, приеме и отправлении груза, а также устанавливает порядок и правила организации погрузочно-разгрузочных работ. В Уставе предусматривается материальная ответственность всех звеньев транспортного процесса. На основании Устава автомобильного транспорта разрабатываются Правила перевозок грузов автомобильным транспортом.

Перевозка грузов автотранспортом осуществляется с обязательным оформлением двух документов: товарно-транспортной накладной (ТТН) и путевого листа (ПЛ).

ТТН служит для списания груза у грузоотправителя и оприходования груза у грузополучателя, а также служит для учета работы автотранспорта и составляется в трех экземплярах.

Путевой лист служит для учета работы конкретного автомобиля и водителя. Выпуск автомобиля на линию без путевого листа запрещен.

АТП общего пользования принимает заказ на перевозку груза как на основании постоянно действующих договоров, так и без договоров, т.е. осуществляет перевозки разного характера.

Показатели работы автомобилей и автотранспорта.

1. Количество перевезенного груза:

, т

2. Грузооборот - количество перевезенного груза на определенное расстояние:

, т·км

На АТП для учета выполненного объема перевозок грузов могут составлять две формы:

- пробежная таблица;

- диаграммы на перевозку грузов.

3. Средняя дальность перевозки 1 т груза:

.

4. Грузонапряженность на 1 км дороги:

.

Контейнерные и пакетные перевозки.

Грузовой контейнер - транспортное оборудование многократного применения с внутренним объемом 1 м³ и более, предназначенный для перевозки и временного хранения груза без промежуточных перегрузок и механизации ПРР. Основным достоинством является то, что груз не перегружается, упрощаются погрузо-разгрузочные работы.

Грузовые контейнеры классифицируются:

1. по назначению:

а) универсальные;

б) специализированные;

- групповые - для однородных по физико-химическим свойствам грузов;

- индивидуальные - для отдельных видов грузов со специфическими свойствами;

2. по конструкционным признакам:

а) открытые;

б) закрытые;

в) разборные;

г) складные;

3. по размерности:

а) малотоннажные - массой брутто до 2,5 т;

б) среднетоннажные - 2,5-10 т;

в) крупнотоннажные - свыше 10 т.

Упаковка - средство или комплекс средств, обеспечивающих защиту продукции от повреждения и потери, а окружающую среду от загрязнений.

Основой упаковки является тара. Она представляет собой изделие для размещения продукции.

Масса упаковки - это масса тары и упаковочных средств. Масса нетто - масса без упаковки, брутто - масса с упаковкой.

Тару делят на транспортную и потребительскую.

Допускаются следующие максимальные ускорения кузова при перевозке грузов:

1 категории - 6-9 м/с²;

2 категории - 9-15 м/с²;

3 категории - 15-21 м/с².

Автомобильные контейнеровозы делятся на:

1. обыкновенные;

2. самопогрузчики;

3. полуприцепы-контейнеровозы;

4. платформенные прицепы-контейнеровозы.

Основные преимущества перевозок грузов контейнерами:

1) сокращение простоя подвижного состава;

2) возможность осуществления комплексной механизации погрузо-разгрузочных работ;

3) сокращение затрат на тару и упаковку грузов;

4) повышение сохранности груза;

5) снижение затрат на перегрузку;

6) возможность использования более дешевого открытого подвижного состава;

7) возможность использования контейнеров для кратковременного хранения грузов;

8) возможность расширения перевозок в смешанном сообщении.

Перевозки в пакетах.

Пакет представляет собой специальный вид грузовых отправок, как правило, для мелкоштучных грузов. Для пакетных перевозок используются поддоны: ящичные и стоячные.

Механизация погрузо-разгрузочных работ ускоряет погрузку и разгрузку, сокращая время простоя автомобилей и увеличивая этим его производительность.

Все применяемые механизмы делят на:

1. стационарные - при массовых перевозках и стабильном грузопотоке;

2. передвижные - при массовых временных перевозках;

3. монтируемые на транспортных подвижных единицах - для погрузки штучных грузов при малом грузообороте и сильно разрозненной сети пунктов погрузки либо выгрузки, когда использование постоянных механизмов невозможно либо нецелесообразно.

В качестве механизмов, устанавливаемых на подвижном составе, используют:

1. легкие автокраны;

2. продольные либо поперечные порталы;

3. грузоподъемные борта;

4. лебедки и тали на подвесных балках.

Все применяемые механизмы можно подразделить на 2 группы:

1) механизмы периодического действия - когда погрузка или выгрузка производится в один или несколько повторяющихся циклов (краны, экскаваторы, вилочные и ковшовые погрузчики);

2) механизмы непрерывного действия - когда погрузочно-разгрузочная машина работает непрерывно либо постоянно (транспортеры, элеваторы, пневмопогрузчики).