CC BY
40
УДК 656.614.35
Е. В. Синельщиков Астраханский государственный технический университет
МЕТОДИКА РАЗГРУЗКИ СГУЩЕНИЯ ГРУЗОПОТОКОВ НА ОСНОВАНИИ ИХ РАЦИОНАЛЬНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МЕЖДУ ТЕРМИНАЛАМИ
Обработка статистических данных о поступлении грузов в Астраханский транспортный узел (АТУ) показала, что около 90 % всех грузов доставляется в портовые терминалы железнодорожным транспортом, где они перегружаются на автомобили и суда.
Степень согласованности работы различных видов транспорта на терминальных комплексах и в транспортных узлах увеличивает или уменьшает непроизводительные простои вагонов, автомобилей, судов, погрузо-разгрузочных механизмов. При их увеличении все участники транспортного процесса несут дополнительные логистические издержки, которые являются результатом нестабильной работы транспортного узла как системы обеспечения транспортного процесса.
Присутствие в транспортной системе логистических издержек позволяет в основу модели, описывающей распределительные процессы, положить принцип минимизации затрат основных участников транспортного процесса [1, 2].
В этом случае целевая функция С представляет собой суммарные расходы участников транспортного процесса при %-й загрузке портовых терминалов:
С = Д (сЬ) + Д (%|-) + Д (сЬ7) ® тт,
где %руе - количество груза Ь-го грузопотока, следующего |-м видом транспорта и перерабатываемого на е-м причале портового терминала; ДР (%р7) - расходы порта; ДС (%р7) - расходы перевозчика; Д*(%рг-) - дополнительные расходы, связанные с дроблением грузопотока.
Предложенная целевая функция позволяет оценить суммарные расходы участников транспортного процесса при рациональной загрузке перегрузочного комплекса из условия минимизации расходов участников транспортного процесса. Для этого необходимо найти такое соотношение Ь-го грузопотока, перерабатывающегося на е-м производственно-погрузочном комплексе 7-го порта и поступающего в АТУ на |-м виде транспорта - , которое минимизирует сум-
марные расходы участников транспортного процесса.
Для достижения поставленной цели при рациональном распределении грузопотоков между портами АТУ необходимо наилучшим образом увязать использование всех имеющихся технических средств (вагоны, краны, автомобили, суда) и производственных мощностей, обеспечивая рациональный выбор загрузки портов грузами, поступающими в АТУ.
Основным объектом исследования является порт как элемент общей системы, концентрирующий вокруг себя грузопотоки [3]. Поставленная цель может быть достигнута путем решения ряда задач, в которых учитываются специфика порта и система взаимодействующих терминалов как элементы сложной транспортной системы. Система состоит из множества подсистем, каждую из которых можно разбить на совокупность взаимодействующих элементов, обеспечивающих переработку и поступление грузопотоков на терминалы (рис. 1). Транспортный компонент системы состоит из железнодорожных и автомобильных путей сообщения между портами и основными магистральными путями. Водный путь, обеспечивающий движение судов типа «река» и «река-море», выполняет транспортную функцию доставки грузов речным и морским путями.
При описании транспортной структуры Астраханского порта целесообразно было воспользоваться методом декомпозиции системы для выявления характерных элементов (подсистем), принадлежащих данной структуре, исходя из функциональных особенностей исследуемой системы. В результате были выявлены основные компоненты, обеспечивающие функционирование АТУ (рис. 1):
— подсистема «железнодорожный транспорт» (Б1);
— подсистема «портовые терминалы» (Б2);
— подсистема «водный транспорт» (Б3).
Для описания математической модели предлагаемой схемы функционирования терминалов порта Астрахань проанализируем следующие параметры переменных, влияющих на функционирование транспортной системы АТУ (рис. 2).
Рис. 2. Схема распределения грузопотоков: Д 1, Д 2, Д 3 - затраты по дроблению грузопотоков
На железнодорожном терминале находятся вагоны различных типов т (т = 1, ..., М) с разного рода грузами п (п = 1, ..., И). Предполагается, что каждый вагон содержит грузы одного рода. Железнодорожный терминал в процессе обработки вагонов осуществляет их сортировку и формирование поездов для подачи на припортовые железнодорожные станции (вагоны могут быть порожними или с п-м родом груза). Подача осуществляется в различное время суток 7 (7 = 1, ..., Т) в 7-й (7 = 1, ..., I) терминал, где они в дальнейшем подаются на е-е (е = 1, ..., Е) погрузо-разгрузочные фронты и у-е портово-производственные комплексы (ППК) (у = 1, ..., ¥).
Разгрузка осуществляется погрузо-разгрузочными механизмами различного вида / (/ = 1, ..., 7), которые либо выгружают (загружают) грузы на складские площадки, либо работают
по прямому варианту, т. е. перегружают (выгружают) их из вагонов непосредственно на суда і (I = 1, ..., Ь) различных типов.
При построении математической модели необходимо ввести ряд ограничений, учитывающих специфику работы системы.
1. Суммарное число вагонов каждого типа, подаваемого с грузом «-го рода в 7-й терминал за весь период ґ, и вагонов, оставшихся на припортовой железнодорожной станции, которые не подали под погрузо-разгрузочные операции в связи с занятостью терминала или по другим причинам, равно общему числу вагонов т-го типа с грузом «-го рода, прибывших на железнодорожную станцию в рассматриваемый период ґ:
Xхт+ит _ хт, т_їм«=ї#; ґ_їт,
7
где хт - общее количество вагонов т-го типа с грузом «-го рода, имеющихся на станции на рассматриваемый период ґ; и«тґ - число вагонов т-го типа с грузом «-го рода, которые не были
X пі - чис-
7
ло вагонов т-го типа с грузом «-го рода, которые должны были быть поданы под погрузо-разгрузочные операции на 7-й терминал в рассматриваемый период ґ; Т - количество периодов работы за сутки.
2. Общее количество вагонов, подаваемых в один порт, соответствует условию
XXхт <х“гл, і = й; ґ _ їт,
т і
где хс°ш - количество вагонов подаваемых в 7-й терминал на основании узлового соглашения с портом, отвечающего ограничению, согласно которому общая длина вагонов, одновременно подаваемых в 7-й терминал, не превышает длину е-го грузового фронта:
XXьтхпт < К, 7=й; е = їЕґ _ 1Т,
т 7
где кт - длина вагонов т-го типа; ЯЄ - длина е-го грузового фронта в 7-м порту.
3. Технологический срок оборота одной подачи вагонов не должен превышать нормативного значения
X 1 X 1 т тр.ц хтґ < Т тех.об 7 її. ґ 1 Т
7 пі 7 ’ ’ ’ ’ ’
т 7
где Ттр'ц _ ^йНСП + ґпог"разг + ґвозвр - время, затрачиваемое на технологический оборот одной подачи вагонов; Т^ех'°б - нормативное время технологического оборота вагонов.
4. Условия взаимодействия порта с судами описываются системой ограничений следующего вида:
- общее количество грузов, перегружаемых на судно:
хт < XXут+XX<+XX^, ґ_їт, ф _їд е_їе .
І е ф е і і
- только по прямому варианту:
хт <XX<, ґ_їт,
і і
где - количество груза «-го рода, которое должно быть перегружено погрузо-
разгрузочными механизмами І-го вида на судно і-го типа из вагонов т-го типа, поданных на е-й фронт к моменту времени ґ; у«теІґ - количество груза «-го рода, которое должно быть выгружено из вагонов т-го типа на площадку е-го фронта погрузо-разгрузочным механизмом І-го ви-
да в ґ-й период; 5«фґ - количество груза «-го типа, обработанного е-м типом машин малой механизации на е-м фронте и перегруженного в ф-й тип склада на момент времени ґ;
- общее количество груза, перегруженного в конечный момент времени Т:
хт _ XX у» + XX ^+XX <' +5 т
ґ _ Т, ф» 1, Ф, е _ 1, Е,
Іе
ф е
і і
0Ш
пе - количество грузов п-го рода, которое останется не выгруженным из вагонов т-го типа, поданных под погрузо-разгрузочные операции на е-й фронт на момент времени Т.
5. Количество груза на оперативных складах:
- количество грузов в конце 7-го периода на складской площадке е-го фронта равно:
ппо+х! ут - ц < ± ц ф,
т ] 1 ] ф е
где V7пе является положительной величиной и не превышает вместимости площадки е-го грузового фронта; «±» - знакопеременное значение, которое обеспечивает поступление со складов долгосрочного хранения грузов на е-ю площадку фронта или наоборот;
О < У V7 < V ,
пе е ’
где V «е - планируемое количество груза «-го рода, расположенного на площадке е-го фронта в момент времени ґ; V«0 - начальное количество грузов «-го рода на е-м фронте; Уе - номинальный размер складской площадки на е-м фронте.
- количество груза на базисных складах долгосрочного хранения:
_ XX Я
ф е
где s>фt - количество «-го рода груза, ввезенного на ф-й тип склада 8-м типом машин малой механизации с е-го фронта в момент времени ґ; s*nf't - количество «-го рода груза, вывезенного с ф-го типа склада 8-м типом машин малой механизации на е-й фронт в момент времени ґ.
V «ф - величина положительная и не превышает вместимости ф-го типа склада:
< уф .
6. Число погрузо-разгрузочных механизмов каждого вида, используемых для погрузки-
выгрузки, не превышает их общего числа на каждом е-м фронте:
У «е ґ
V т «е
т і
Затраты 7-го терминала порта Астрахань по обработке Р-го грузопотока, пришедшего на у-м виде (у = 1) транспорта и раздробленного на е-е ППК, определяются выражением
к (сре) _ XXX
о«: + XXcneщy,n""+XXе«!-"1 Ю" +
т "
'!У "тҐЮ"тІҐ
+XXXc««
І і т
т
+XXCІ
е е
У.е е
«е «е
X
XXCn■lzlny+XX ат (1/ьт т+X
у і
«
V
«
«
+
«
т е
т
В формуле (1): C]ne - затраты хранения n-го рода груза на площадке e-го фронта; C1Jemj -затраты на выгрузку единицы груза из вагонов m-го типа погрузо-разгрузочными механизмами J-го вида; CП£'J - затраты на погрузку единицы груза с площадки на судно каждым видом по-грузо-разгрузочных механизмов; C^Jmt - затраты на перегрузку единицы груза из вагонов на
r^V e
судно каждым видом погрузо-разгрузочных механизмов; - затраты на перемещение n-го
рода груза s-м типом машин малой механизации на e-м фронте; CЩ'1 - затраты на швартовку судна l-го типа с грузом n-го рода; Zlne - число швартовок судна l-го типа с грузом n-го рода вывозимого (ввозимого) на у-й участок фронтального фронта; am - потери от простоя одного
тт
вагона в течение суток; Ln - количество грузов n-го рода в одном вагоне m-го типа.
Затраты p-го судна, работающего на f-й линии по перевозке b-го грузопотока, пришедшего в 7-й терминал порта Астрахань:
RC (%Ц ) = Qfp (Хр ) • ^фрахт (Хр ),
где Qpf (%pt ) - затраты p-го судна, работающего на f-й линии по перевозке b-го грузопотока, пришедшего в 7-й терминал порта Астрахань на момент t; ^фрахт (%р ) - стоимость фрахтсудная
для b-го грузопотока, пришедшего в 7-й терминал порта Астрахань на момент t.
Затраты перевозчика по железной дороге в данной методике не минимизировались. Предложенная математическая модель для оценки затрат при рациональном распределении грузопотоков, поступающих железнодорожным транспортом для портовых терминалов АТУ, позволит для каждого рода груза подобрать сочетание транспортных и технологических условий, чтобы обеспечить минимальные издержеки при максимально возможной загрузке портов. Расчеты позволят определить оптимальный режим взаимодействия железнодорожного транспорта с портовыми терминалами, пути наибольшего снижения суммарных издержек и выявить «узкие места».
Рациональное распределение грузопотоков между портовыми терминалами при ограниченном наборе ресурсов позволит организовать работу транспортного узла таким образом, чтобы максимально использовать существующие ресурсы при минимальных затратах со стороны участников транспортного процесса.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Степанов А. Л. Портовое перегрузочное оборудование: Учеб. для вузов. - М.: Транспорт, 1996. - 328 с.
2. Турпищева М. С., Синельщиков А. В., Синельщиков Е. В. Моделирование системы транспортировки грузов в смешанных перевозках типа река-море // Транспортное дело России. - 2005. - Спецвып. -№ 4. - С. 31-33.
3. Малаксиано А. А. Как рассчитать мощность порта? // Порты Украины. - 2003. - № 4. - С. 20-25.
Получено 21.12.2006
THE METHOD OF DISCHARGE OF CARGO FLOWS CONCENTRATION BASED ON THEIR RATIONAL DISTRIBUTION BETWEEN THE TERMINALS
E. V. Sinelshchikov
The method of cargo flows discharge is based on the transport system interaction mechanism with the port or terminal system when the delivery cargo rate by different kinds of transport exceeds port work capability. The grounds for the rational distribution criterion which takes into account the specific character of transport process participant expenses under the cargo flows concentration conditions are substantiated. The main port units which have an effect on its transshipment working capacity under the cargo flows concentration conditions are analyzed.
