Определение оптимальных параметров грузового фронта

В соответствии с заданием преподавателя студент обязан произвести оптимизационные расчеты для одного из заданных видов груза.

Задача оптимизации заключается в том, чтобы выбрать такое техническое оснащение грузового фронта (число погрузочно-разгрузочных машин), при котором суммарные приведенные расходы будут минимальны. Кроме технического оснащения, определяется оптимальное количество подач вагонов на грузовой фронт.

В качестве критерия оптимизации принимаются приведенные расходы, которые включают в себя затраты, зависящие от оптимизируемых параметров (число погрузочно-разгрузочных машин – z и число подач - х). Расчеты выполняются для детерминированного или недетерминируемого режимов работы грузового фронта по указанию преподавателя.

В курсовом проекте рассматриваются следующие виды затрат:

Расходы на амортизацию и ремонт погрузочно-разгрузочных машин

где Z - число погрузочно-разгрузочных машин;

К_м – стоимость погрузочно-разгрузочных машин, руб.;

А - норма годовых отчислений на амортизацию и ремонт машин;(А=0,227)

Е - коэффициент эффективности капитальных вложений (Е = 0,12);

Расходы, связанные с простоем вагонов под грузовыми операциями

Где Х - количество подач вагонов на грузовой фронт;

где a_в-ч - стоимость одного вагоно-часа простоя, руб. (a_в-ч = 29 руб/ч);

Q_э- часовая эксплуатационная производительность погрузочно-разгрузочных машин или установок, т/ч;

Расходы, связанные с простоем вагонов в ожидании подачи на грузовой фронт

где _в- коэффициент вариации вагонопотока на грузовой фронт (значение _в равно дробной части коэффициента к_н для этого груза).

Расходы, связанные с маневровыми локомотиво-часами на подачу и уборку вагонов с грузового фронта

Где t_м - затраты времени на подачу и уборку вагонов с грузового фронта;

a_л-ч- стоимость одного локомотива-часа маневровой работы, руб. (a_л-ч = 960 руб/ч).

Расходы, связанные с простоем вагонов в ожидании выполнения с ними грузовых операций

где Т - время работы грузового фронта в течение суток, ч;

К_д - коэффициент дополнительных грузовых операций, (К_д= 1,15 );

Q_сут - суточный объем переработки, т/сут,

Расходы, связанные с простоем автомобилей под грузовыми операциями,

где t_a - время погрузки – выгрузки одного автомобиля, ч;

q_a - средняя масса груза на автомобиле, т;

a_a_-ч - стоимость автомобиле-часа простоя, руб/а-ч (а_а-ч =250 руб/ч);

_a - коэффициент вариации, _a = 0,3;

N_a - число автомобилей, поступающих за сутки на грузовой фронт,

Таким образом, критерий оптимизации R(X,Z) при недетерминированном режиме работы грузового фронта с учетом вышеизложенных зависимостей имеет вид

R(X,Z)=a₁*Z+a₂/X*Z+a₃/X+a₄*X+a₅/

X*Z*(T*Q_э*Z–Q_сут)+a₆/2*(T*Q_э*Z–Q_сут) (3.56)

Если режим работы грузового фронта детерминированный, то функционал имеет более простой вид

R ( X,Z ) = a₁*Z + a₂/ X*Z + a₃/X + a₄*X(3.57)

Задача сводится к нахождению таких X и Z, при которых функция R(X,Z) достигает своего минимума, и решается при следующих ограничениях.

Количество подач вагонов на грузовой фронт изменяется в следующих пределах: минимальное количество подач определяется длиной фронта, максимальное количество подач – наличием маневровых ресурсов (но не более 6).

где Т_м - суточные маневровые ресурсы выделенные на обслуживание данного грузового фронта, ч (Т_м=3ч);

Минимальное число погрузочно-разгрузочных машин равно

Максимальное число погрузочно–разгрузочных машин, если нет ограничений на выделяемые ресурсы, можно рассчитать по минимальной длине фронта l_min, обслуживаемого каждой машиной при беспрепятственной и безопасной работе соседних

При решении оптимизационной задачи используется метод направленного перебора вариантов. Алгоритм решения состоит в следующем:

1. В качестве исходных данных принимаются минимальные значения

Х и Z.

2.Полагая Х постоянным (Х = Х_min), последовательно увеличиваем параметр Z на единицу и для каждого значения этого параметра определяем величину R (X,Z). Перебор значений производим до Z_max.Фиксируем значение минимальных приведенных расходов по строке Х_min.

3.Увеличиваем величину Х на единицу (Х = Х_min + 1) и вновь повторяем процесс перебора Z. Фиксируем минимальное значение R* по строке Х = Х_min + 1 .

4.Сравниваем значение функции R*при Х и Х_min+1. Если при Х = Х_min+1, приведенные расходы меньше, переходим к следующему шагу расчетов, принимая Х = Х_min+2.

5.Повторяем расчеты, описанные в пунктах 3 и 4, до тех пор, пока приведенные расходы R* не начнут увеличиваться.

6.Значения Х и Z, при которых приведенные расходы будут минимальными R**, соответствуют искомому решению.

Описанный процесс расчетов представляется в виде табл. 3.1.

По данным табл. 3.1 студент строит график зависимости приведенных расходов от количества погрузочно-разгрузочных машин и числа подач вагонов на грузовой фронт с выделением оптимальных параметров.

Таблица 3.1.

Определение оптимальных параметровХ и Z

Число подач Х	Количество машин Z
	Z min	Z min +1	Z min + 2	Z max
X min	R (1, 1)	R (1, 2)	R (1, 3)^*	R (1, 4)
X min +1	R (2, 1)	R (2, 2)	R (2, 3)^*	R (2, 4 )
X min + 2	R (3, 1)	R (3, 2)^**	R (3, 3)
X min + 3	R (4, 1)	R (4, 2)^*	R (4, 3)