CC BY
45
УДК 621.86
В.А. Шестаков, канд. тех. наук, доц., (4872) 33-22-88, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ),
В.И. Ануфриев, канд. техн. наук, доц, (4872) 33-22-88 (ТулГУ)
ПОИСК ОПТИМАЛЬНЫХ РЕШЕНИЙ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ПРОЕКТА ОРГАНИЗАЦИИ РАБОТ ПО РИХТОВКЕ НАПРАВЛЯЮЩИХ КРАНОВЫ1Х ПУТЕЙ
Представлены результаты оптимизации при разработке проекта организации работ по приведению планового положения надземных крановых путей (рихтовки) л соответствие с требованиями норм, с применением возможностей среды MS Office Excel.
Ключевые слова: крановые пути, ремонт, техническое состояние, безопасность, оптимизация.
В настоящее время в системе обеспечения промышленной безопасности в России работает рад лицензированных экспертных организаций, которые занимаются экспертной проверкой опасных производственных объектов. К опасным производственным объектам относятся грузоподъемные краны. Для их безопасной эксплуатации проверяются не только сами краны, но и крановые пут. Цель экспертизы - оценка технического состояния кранового пути и соответствия его требованиям нормативной документации Ростехнадзора и требованиям Федерального Закона №2 116-Ф3 от 21.07.1997г. «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» в части обеспечения организацией, владельца крана, безопасной эксгшуатации кранов, передвигающимся по крановым путям.
По результатам экспертизы и планово-высотной инструментальной съемки выдается заключение о необходимости приведения пространственного положения кранового пути в соответствие с нормативными требованиями путем рихтовки направляющих.
Рихтовк (исправление положения) направляющи кранового пути, особенно для надземного пути, это ответственна, трудоемка и опасна работа, которая требует оптимальной организации и систематического контроля. Для выполнения рихтовки необходим проект организации работ, в котором еле дет обеспечить выполнение требований не только безопасности производства работ, но и экономичности. Экономичность (оптимальность) в данном случае будет обеспечена разработкой такого плана рихтовки, при котором исправлять положение направляющих необходимо в наименьшем количестве точек пути и с наименьшим перемещением направляющих.
Данная задача является задачей оптимизации. Для ее решения предлагается использовать возможности программы электронных таблиц
MS Office Excel, в частности, одной из ее надстроек, которая называется «Поиск решения». Преимущество выбора этого средства для решения очевидно. Офисный пакет Microsoft Office ста общепризнанным стандартом для подготовки деловой документации. Этот пакет устанавливается на компьютер пользователя сразу после установки операционной системы от Microsoft. То есть программа MS Office Excel всегда под рукой и разработка оптимального плана рихтовки может быть выполнена на тех же рабочих листах, на которых составлялся отчет по результатам обследования кранового пути.
Рассматривается случай рихтовки планового положения надземных крановых путей на конкретном примере. Исходные данные для рара-ботки плана рихтовки представлены на графиках рисунка.
Графики отклонения (мм)рельсовых нитей и осей подкрановых балок от прямой в горизонтальной плоскости
Как следует из рисунка 1, рассматриваемый крановый путь имеет превышения предельных значений отклонений по сужению-уширению колеи по всей дине пути и по отклонению от прямой лини - в осях 3^6 по ряд «А».
Нарушение норма'тивных требований по отклонению от прямой линии можно устранить, как правило, без всякой рихтовки. Дело в том, чо условные прямые, от которых измеряется отклонение в горизонтальной
275
плоскости, геодезисты обозначают произвольно. Они намечают эти прямые на крановых путях так, чтобы расстояние между ними было равно колее крана. Тогда, измерив отклонение направляющих от этих условных прямых с помощью теодолита и рейки, отклонение колеи от проектного значения уже можно и не измерять, так как эти отклонения можно вычислить как сумму отклонений от прямых линий по каждому ряду. При этом можно воспользоваться методом наименьших квадратов, то есть переставить прямые необходимо так, чтобы сумма квадратов указанных отклонений направлющих была бы наименьшей. Тогда новое положение прямых можно вычислить по формуле.
bo = Zy, (i)
ni=i
где b0 - искома величина перемещения прямых в пане; n - количество точек контроля положения направляющих в горизонтальной плоскости; yi - первоначаьное (измеренное) отклонение направляющей от прямой линии (Р4) в i-той точке контроля (см. строку 2 таблицы 1).
В таблице 1 приведены результаты расчетов по формуле (1), окончательные рекомендации по оптимаьной рихтовке и конечные значения параметров планового положения кранового пути. При подстановке исходных данных рисунка 1 в формулу (1) получается b0=20 мм. Результаты пересчета покаателей положения направляющих в плане при b0=20 мм приведены в строке 2 таблицы 1.
После этого необходимо составить пан рихтовки для устранения превышения предельных значений отклонений по сужению-уширению колеи (строка 1 таблицы 1). Обозначаем величин рихтовки на каждой оси черезХь Х,---, Х12, см. строку 5 таблицы 1, и намечаем оптимаьный план рихтовки с использованием возможностей надстройки «Поиск решения» программы MS Office Excel.
В таблице 2 приедена заполненная стандартная таблица программы MS Office Excel. Результаты расчета показаны в строке «Значение». Эти результаты автоматически переносятся в строку 7 таблицы 1, а в строках 8 и 9 программа автоматически рассчитывает окончательные поклатели планового положения направляющи с учетом оптимальной рихтовки. Цветом выделены значения отклонений, превышающие предельные значения. Шаг колонн 6 м, ша точек наблюдения 3 м.
Как видно, выделений цветом (признаков недопустимых отклонений) больше нет. Целева функция F в данном варианте решения представлена в виде:
i =12
F = Zxi ^min (2)
i=1
Таблица 1
Результаты расчетов
Наименование параметра
1 2 3 4 5 6
Значения величин для точек наблюдения
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1) Сужение (-), уширение (+) колеи Р3, мм, предельное значение 15 мм 20 23 24 26 29 26 23 24 24 22 19
2) Отклонение направляющей от прямой линии (Р4), предельное значение 30 мм (+) в сторону уширения, (-) в сторону сужения пролета По ряду А -1 2 4 9 14 18 21 21 20 16 11
По ряду Б 21 21 20 18 15 9 2 3 4 6 8
3) Несоосность направляющей с подкрановой балкой, мм (Р7), предельное значение 30 мм для стальных и 60 мм для ж/б баок, (+) в сторону уширения, (-) в сторону сужения пролета По ряду А І 00 1 І І І 1 І І І 1 ОО
По ряду Б І т і І О 1 І> І 1 Ю І О Ю 1 о 1
4) Отклонение (мм) оси подкрановой балки от той же прямой линии, что и в строке 2 данной таблицы По ряду А 10 10 8 16 23 30 35 30 24 14 3
По ряду Б 45 44 42 38 32 21 8 3 -2 8 18
5) Обозначение величины рихтовки на каждой о си По ряду А Х Х2 Х3 Х4 Х5 Х6
По ряду Б Х7 Х8 Х9 Х10 Х11 Х12
6) Предельна величина рихтовки направляющих, мм По ряду А І 1 Ю 1 т і 1 ОО 1 ю І 1 І т 1 00 т 1
По ряду Б Ю І |> 1 ОО 1 о і т і ОО 1 І О т і Ю т і 00 1 О 1
Окончание таблицы 1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
7) Оптимальные значения перемещений рельсов в результате рихтовки на каждой о си, мм По ряду А 5 7 9 10 11 10 8 9 9 8 6
По ряду Б 0 0 0 1 3 1 0 0 0 0 0
8) Отклонение направляющей от прямой линии (Р4) после рихтовки, мм По ряду А ■ ю 1 1 1 т 00 т - 00
По ряду Б 21 21 20 16 12 7 2 3 4 6 8
9) Сужение (-), уширение (+) колеи, (Р3) мм, (по проекту оптимизации) после рихтовки, предельное значение 15 мм 15 15 15 15 15 15 15 15 15 14 13
Система ограничений (таблица 2) состоит из 34 неравенств. Первые 12 ограничений составлены на основании того, что каждое перемещение направляющих ограничивается предельным значением несоосности рельса и подкрановой баки. Эти значения заносятся в таблицу 2 из строки 6 таблицы 1. Ограничения 13^24 это ограничения вида (например, для оси 1) 5 <Х+ Х7 < 20 указывает на то, что сумма перемещений на оси 1 должна обеспечить устранение недопустимых отклонений направляющи по су-женшо-уширению колеи. Ограничения 25^-34 обеспечивают в пределах нормативных требований показатель кривизны направляющих. Для этого разность отклонений в горизонтальной плоскости на соседних колоннах в одном ряд не должна превышать 12 мм [1].
Таблица 2 представлена в том виде, который она имеет после выполнения программы «Поиск решения». До начаа работы этой программы графы таблицы дляХі^Х7 в пределах ограничений 25^-34 имеют нулевые значения.
Таблица 2
Поиск решения
Имя Х1 Х2 Хз Х4 Х5 Хб Х7 Х8 Х9 Х10 Х11 Х12
Значение 5 9 11 8 9 6 0 0 3 0 0 0
Нижн. гр. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Верхн. гр. 19 26 21 16 26 38 6 8 13 24 36 20
коэф. в ЦФ 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 51
Ограничения
Вид лева часть Знак правая часть
ОГР.1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 *1 < 19
ОГР.2 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 < 26
ОГР.3 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 *3 < 21
ОГР.4 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 *4 < 16
ОГР.5 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 *5 < 26
ОГР.6 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 *6 < 38
ОГР.7 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 Х7 < 6
ОГР.8 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 *8 < 8
ОГР.9 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 *9 < 13
ОГР.10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 *10 < 24
ОГР.11 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 *11 < 36
ОГР.12 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 X12 < 20
ОГР.13 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 *1+ *7 > 5
ОГР.14 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 *2+ *8 > 9
ОГР.15 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 *3+ *9 > 14
ОГР.16 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 *4+ *10 > 8
ОГР.17 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 *5+ *11 > 9
ОГР.18 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 *6+ *12 > 6
ОГР.19 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 *1+ *7 < 20
ОГР.20 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 *2+ *8 < 24
ОГР.21 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 *3+ *9 < 29
ОГР.22 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 *4+ *10 < 23
ОГР.23 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 *5+ *11 < 24
ОГР.24 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 *6+ *12 < 19
ОГР.25 -1 4 1*1- *,! < 12
ОГР.26 4 14 |*2- *3І < 12
ОГР.27 14 21 |*3- *4| < 12
ОГР.28 21 20 І*4- *5І < 12
ОГР.29 20 11 |*5- *6І < 12
ОГР.30 21 20 |*7- *8| < 12
ОГР.31 20 15 |*8- *9| < 12
ОГР.32 15 2 |*9- *10| < 12
ОГР.33 2 4 *10- *111 < 12
ОГР.34 4 8 *11- *12| < 12
Таким образом, оптимальным вариантом плана будет рихтовка с одной стороны, со стороны рада «А» по всем контрольным точкам (строка 7 таблицы 2) и по раду «Б» - на 3 мм только в одной точке по оси 3 (точа «Б3»). Но поскольку в «Б3» требуется незначительное перемещение рельса, можно и не переходить с рихтовкой на другую сторону кранового пути, а скорректировать восстановление колеи за счет увеличения перемещения рельса в точке «А3 » с 11 мм до 14 мм.
Список литературы
1. РД 50:48:0075.03.05. Рекомендации по устройству и без пас ной эксплуатации надземных крановых путей: согласован Госгортехнадзором России 26.11.2002 письмом J№ 12-07/103. - М. : ЗАО Научно-производственный центр «Путь», - 180 с.
V. Shestakov, V. Anufriev
Search of optimum solutions by development of the organization project of works for leveling gantry rail guiding ways
Results of optimization by development of the organization project of works for adjust in accordance scheduled regulations of terrestrial gantry rail (leveling) with requirements, by means of opportunities of MS Office Excel environment are presented.
Получено 07.04.09
