ПОШУК ОПТИМАЛЬНОї КіЛЬКОСТі ВАРіАНТіВ ТРАНСПОРТНИХ ОДИНИЦЬ КОМБіНОВАНИХ ПЕРЕВЕЗЕНЬ ВАНТАЖіВ Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

УДК 656.073

DOI: 10.15587/2313-8416.2015.40226

ПОШУК ОПТИМАЛЬНОÏ К1ЛЬКОСТ1 ВАР1АНТ1В ТРАНСПОРТНИХ ОДИНИЦЬ КОМБ1НОВАНИХ ПЕРЕВЕЗЕНЬ ВАНТАЖ1В

© О. С. Крашешнш, О. О. Шапатша

У cmammi розглядаються тдходи щодо вибору KrnbKocmi eapianmie транспортних одиниць K0M6iH0eaHux перевезень вантажiв в залежностi eid eidcmaHi перевезень та Heo6xidHoï вантажопiдйомностi транспортних одиниць.

Наведено методику вибору K^m^i варiантiв транспортних одиниць комбiнованих перевезень ванта-жiв для конкретних умов та обмежень за допомогою методiв випадкового пошуку та тдукци для ви-значення мiнiмальних сумарних експлуатацшних витрат

Ключовi слова: комбтоват перевезення, транспорты одиницi, функщя потреби, метод випадкового пошуку, метод тдукци

The article examines approaches to select the number of options of transport units of combined cargo transportation depending on transportation distance and the necessary capacity of transport units.

The choice method of number of options of transport units of combined cargo transportation to specific conditions and restrictions by the methods of random search and induction to determine the minimum total operational costs is described

Keywords: combined transportation, transport units, function of necessity, method of random search, method of induction

1. Вступ

Досввд ряду кра!н показуе, що перехвд на логь стичш принципы транспортного забезпечення перед-бачае оптимальный виб1р шлькосп вар1ант1в нетягового рухомого складу.

2. Постановка проблеми у загальному ви-гляд^ й' зв'язок з важливими науковими та прак-тичними завданнями

Зпдно 1з Законом Укра!ни «Про комплексну програму затвердження Укра!ни, як транзитно! дер-жави в 2002-2010 роках» одним 1з основних напрям-к1в розвитку зал1зничних перевезень е розвиток лоп-стики комбшованих перевезень [1].

Вщповщно до цього одним з основних завдань транспортно! лопстики е виб1р типу та виду транспортних засоб1в для оптим1зацИ процесу комбшованих перевезень [2].

Першому перюду, що характеризувався за-безпеченням конкурентоспроможносл галуз^ при-таманний пошук р1зноман1ття рухомих одиниць для перевезень ванташв. В цей перюд кожна пере-в1зна ф1рма разом з ушверсальним рухомим складом створювала багато спещал1зованого рухомого складу ввд вимог кл1ент1в. За перевагою техшчно-го, технолопчного 1 економ1чного чиннишв цей фактор деякий час дозволяв обирати власний шлях для розвитку полггики перевезень 1 розвитку ш-фраструктури.

За останш роки домшування окремих транспортних ф1рм обмежуються як економ1чними, так 1 стратепчними обставинами. В цих умовах доцшь-но ор1ентуватися на врахування реальних потреб 1 можливостей як перев1зника, так 1 користувача транспорту. З точки зору перев1зника це означае пошук балансу м1ж р1зномаштшстю транспортних

одиниць комбшованих перевезень 1 витратами на !х утримання.

Кр1м цього важливо визначити, як1 параметри рухомого складу дозволять скоротити сумарш експлуатацшних витрати на перевезення.

3. Анатз останнiх досл1джень i публжацш

Питаниями удосконалення комбшованих, ш-термодальних перевезень займалися так1 вчеш: Буть-ко Т. В., Дьомш Ю. В., К1рпа Г. М., Котенко А. М., Ломотько Д. В., Мироненко В. К., Миротш Л. Б., Ре-зер С. М., Шибаев О. Г. та шш1 вичизняш та закор-донш вчеш.

У кра!нах Свропи у зв'язку з законодавчим обмеженням щодо пропуску вантажних автомобшв широкого застосування набули комбшоваш перевезення, як1 е бшьш еколопчними 1 мають менший вплив на дорожне полотно [3, 4].

Оргашзащя змшаних перевезень вантажв е одним 1з головних напрям1в сучасно! европейсько! транспортно! полггаки. М1жнародна практика св1д-чить, що в останш роки дв1 третини перевезень ван-таж1в у м1жнародному сполученш здшснювалось у змшаних сполученнях за принципом «ввд дверей до дверей» [5, 6].

Анал1з рiзномаиiтних систем перевезень ван-таж1в комбiнованим транспортом наведено у робот [7], де вказано, що при iснуючiй структурi витрат комбiнованi перевезення е економiчно бiльш виправ-даними у порiвняннi з автомобiльними.

Таким чином, маючи велику рiзномаиiтнiсть транспортних одиниць комбшованих перевезень ван-таж1в, необхiдно обирати найбiльш вiдповiдний варь ант для перевезення вантаж1в при конкретних умовах та обмеженнях, враховуючи ввдстань та обсяг перевезення.

4. Мета статт

Метою статп е обгрунтування оптимально! кь лькосп варшнпв транспортних одиниць комбшова-них перевезень вантаж1в в залежносп в1д дальносп перевезень та необхщно! вантажощдйомносп транспортно! одинищ.

5. Методика вибору транспортноТ одиницi комбшованих перевезень вантаж1в

Транспорт виконуе функщю поеднання вироб-ника продукци 1 !х користувача, що звичайно перед-бачае забезпечення дальносп перевезень 1 необхвдно! вантажошдйомносп транспортно! одинищ, що вико-ристовуеться.

Тобто тип транспортно! одинищ в основному визначаеться двома аргументами: дальшстю перевезень х^ 1 вантажошдйомшстю ук. А функщя потреби представляе собою функщю двох аргуменпв Р (X, у) [8].

Приймемо наступи позначення: Зр (х, у) - ва-рт1сть розробки, випробування 1 поставки на вироб-ництво транспортно! одинищ; Зо (х, у) - вартють

виробництва транспортно! одинищ; Зх (х, у) - вар-

т1сть експлуатацп транспортно! одинищ в оди-ницю часу.

Загальш витрати з урахування визначення ви-трат можна представити наступним чином

N

N

3n = Z 3Р (x, Ук)+Z \_F (xi+i' yt+i) - F (xk , Ук)] • Зо (xi+i, yt+i)+ к=1 к=0

T N

^JX

0 к=0

1 _N

+JZÜF(xk+1,Ук+1)-F(xk,Ук)] • Зх (xk+1,Ук+1 )dt. (1)

n0Tpi6H0 визначити Ha6ip xk, yk, що MirnMi3ye Зд,. В розглянутш 3aAa4i транспортну одиницю мож-на застосовувати тшьки при значеннях аргуменпв, що не перевищують !х допустимих пaрaметрiв.

Якщо фyнкцiю потреби представити в дифере-нцiйнiй формi ф (x, y), то при ф (x, y) = 0 отримуемо

y = ф2 (x) i необхщно, щоб для всiх виконувалася умова

max ф2 (x) < max ф ; xo < x < xk; к < j < N. (2)

чисел, рiвномiрно розподшених в iнтервaлi 0 - У = ф2 (xk ) , а Ум =ф2 (xN ) .

Якщо фyнкцiя y = ф (x) е убутною, то в якос-ri yk ухвалюються ф2( xk^).

У загальному випадку (функщя ф2 (x) мае ма-ксимуми або мiнiмyми) найбшьш простим алгоритмом визначення yk буде вибiр його iз сукупносп рiвномiрно розподiлених чисел на iнтервaлi

0 - max ф2 (x) з наступною перевiркою умови (2) i

[x0 ;xk ]

збiльшення, якщо буде потреба, yk до виконання цiе! умови.

6. Апробащя результа^в дослiдження

Розрахунки ведуться при фiксовaних значеннях N iз запам'ятовуванням кращого результату з найменшим значенням SN.

Провiвши серiю розрахунк1в при рiзних N, вибираемо оптимальну величину N i ввдповвдний !й оптимальний ряд.

Розглянемо ршення зaдaчi за наступних умов.

Нехай

F (x, y) = bxy, коли 0 < x < xM; 0 < y < yM; F (x, y) = bxNyN, коли x > xn; y > yn;

F(x,y) = 0, коли x < 0; y < 0 . (3)

Приймемо, що витрати можна ощнити з зале-жностей

Зр (x, p) = Зр; (4)

З0 (x, y) = axy; (5)

3x (x) = ex. (6)

Коли N = 1

3N = [F ( xN, Ум )-F ( X0, y0 ЖЗ„ ( xN, Ум ) + 3x (xN )]+ 3p (^ y0 ) =

= bxNyN

axNyN + J exdt

+ 3p = abxNyN + bxNyN • eT + 3p . (7)

Коли N = 2

3N = [F (x1, У1) - F (x0 , У0 )] • [3o (x1, У1 ) + 3x (xN )] -- [F (xN , Ум ) - F (x1, y1)] • [3o (xN , Ум ) + 3x (xN )] + 3p (x1, У1 ) + 3p (x0 , У0 ) = = [bx1y1 - 0] • [ax1y1 + eT] + [bxNyN - bx1y1 ] • [axNyN + eT] + 3p + Зр =

Одним з ефективних методiв ро-зв'язання цього завдання е метод випа-дкового пошуку. Задаемося N =1, 2, 3 i т. д. При кожному N одержуемо N -1 випадкових чисел, рiвномiрно розподi-лених в iнтервaлi в1д x до xw, i, додавши до них xw , пiсля розташування в порядку зростання визначаемо варь ант за аргументом х.

Дал^ якщо фyнкцiя y = ф2 (x) е неубутною, то Продиференцюемо цю зaлежнiсть по х

y визначаеться як випадкове число iз сyкyпностi ab (2x1 y12 - y1xNyN)- by1eT = 0.

= abx\y2 + bxyeT + abx2Ny2N - abxxyxxNyN + bxNyN • eT - bxtyteT + 23 =

= ab (x12У12 - ЗДxNyN + x2yN ) + b (xNyN - ) eT + 23p .

3n = ab (x12 У12 - x У^мУм + xnУм ) + b (xnУм - x1 У1) eT + 23р . (8)

Зввдси

_xNyx yN + y eT _xNyN | eT

x = .2 = т.. о. .2

2 у

2y 2У

TT". (9)

Значения другого додатку в р1внянн1 прир1в-нюеться нулю у зв'язку з тим, що у >> eT .

Зввдки x— < x < x.r, а x =

2 N 1

Остаточно

I yi J2

2 У1

3W = ab

XNyN , 2 2

- • У1XN yN + XNyN

2 y

b (xNyN - 'NyN • y I eT + 2Зр =

= ab

2 yN ^y J' 1

2 2 2 2 2 2

XNyN XNyN + XNyN

b • • eT + 23p = 3 abxNyN + + 23p.

3n = 3 abxN yN + + 2 3p.

(10)

Ще раз перепишемо р1вняння (7) i (10) i, вико-ристовуючи метод iндукцil, запишемо, коли N = 1

3n = abxNyN + bxNyN •eT + 3p =

= 1 + -

eT

3

axNyN abxNyN

■ = 1 + K;

N = 2

beTXNyN

3n =- abxN yN + ~NJN + 2 3 = - + - + 2 K .

2

3 L

4 2

Тобто, коли N = N

0 1 + N L X, =-+ — + KN,

де L =

eT

K = ■

2N N

3„

(11)

a'NyN ab'N yN

Ввдзначимо, що значення аргументiв при дода-

x, y,

тковiй умовi — = —- будуть оптимальними, коли

xn yn

yn

4K

4N

4N '

Як видно з залежиостi (11) першi двi складовi сумарних експлуатацшних витрат зворотно пропор-цiйнi N, а третя складова прямо пропорцшна N. Тобто при даному N значення Зд, досягне свого мшмального значення, що буде оптимальним зна-ченням кiлькостi варiантiв транспортних одиниць.

Графiчно цю залежшсть можна представити у наступному виглядi (рис. 1).

Для визначення i конкретизацп чинник1в, що впливають на ошгашзацш ряду транспортних одиниць комбшованих перевезень вантажiв розглянемо формальний приклад, який отриманий в результата розрахунк1в на ЕОМ i наведений в табл. 1.

xk =

Таблиця 1

Результати розрахунюв_

a =1 a =3 a =5 a =10 a =1 a =3 a =5 a =10 a =1 a =3 a =5 a =10

N =106 3р =0,5-106 3p =1,5-106

1 1,4 1,134 1,08 1,040 1,2 1,07 1,04 1,02 1,6 1,2 1,12 1,06

2 1,55 1,017 0,91 0,830 1,15 0,88 0,83 0,79 1,95 1,15 0,99 0,87

о m 3 1,867 1,067 0,907 0,787 1,27 0,867 0,797 0,73 2,47 1,267 1,03 0,847

4 2,25 1,158 0,945 0,785 1,43 0,892 0,785 0,705 3,03 1,425 1,1 0,865

5 2,6 1,267 1 0,800 1,6 0,933 0,8 0,7 3,6 1,6 1,2 0,9

6 2,98 1,383 1,063 0,823 1,78 0,98 0,823 0,703 4,2 1,78 1,3 0,943

Залежшсть 3N = f (N, a), яка побудована за

розрахунками, що наведет в таблиц 1, зображена на рис. 2.

Рис. 2. Залежшсть сумарних експлуатацшних витрат ввд параметру а при а - 3 =106; б - 3 =0,5^106;в - 3 =1,5406

7. Висновки

1. Оскшьки визначення шлькосп вар1ант1в ряду зал1зничних транспортних одиниць комбшованих

перевезень вантаж1в залежить ввд велико! к1лькост1 складових, пошук оптимального вар1анту слщ прово-дити для конкретних умов i обмежень, що накладае реальна ситуащя.

2. Обмеження варiантiв вибору транспортних одиниць в значнш мiрi залежить вщ параметрiв a i b , тобто витрат на будову транспортно! одинищ З0 = f ( a, x, y ) i витрат на його ремонт Зр = f (b, x, y).

L/

3. Вплив складово!

'N

значно залежить вщ

досягнутого значення eT i безумовно при тдвищен-нi ефективностi використання транспортних одиниць комбiнованих перевезень до умовних скорочуеться к1льк1сть !х варiантiв.

Лiтература

1. Закон Украши «Про Комплексну програму утве-рдження Украши, як транзитно1 держави у 2002-2010 роках» [Текст] / ВВРУ. - 2002. - № 24.

2. Кальченко, А. Г. Лопстика: Шдручник [Текст] / А. Г. Кальченко. - К.: КНЕУ, 2003. - 284 с.

3. Railway Gazzette International [Text] / 2013. -Vol. 6. - P. 56-59.

4. Carriere, B. Rail-route. Une part encore tres reduite du trafic [Text] / B. Carriere // La Vie du Rail. - 2001. -Vol. 205. - P. 22-23.

5. Seidelmann, Ch. Basic results of BIC study on European Intermodal loading units [Text] / Ch. Seidelmann // Containers. - 2004. - Vol. 1-2. - P. 12-15.

6. Авдеев, С. Комбинированный транспорт - реальность завтрашнего дня? [Текст] / С. Авдеев // Украшсью залiзницi. - 2014. - № 1(7). - С. 30-32.

7. Ruger, B. Kombinierter Verkehr als Rettung des Schienenguterverkehrs [Text] / B. Ruger // Technische Universität Wien (Institut fur Eisenbahnwesen, Verkehrswirtschaft und Seilbahnen). - 2003. - Vol. 5. - P. 1-27.

8. Шор, Д. Б. Статистические методы анализа и контроля качества и надежности [Текст] / Д. Б. Шор. - М.: Изд-во «Советское радио», 1962. - 552 с.

References

1. Law of Ukraine «On approval of the Comprehensive Program of Ukraine as a transit country in 2002-2010» (2002). PU, 24.

2. Kalchenko, A. (2003). Logistics: Textbook. föev: KNEU, 284.

3. Railway Gazzette International (2013). 6, 56-59.

4. Carriere, B. (2001). Rail-route. Une part encore tres reduite du traffic. La Vie du Rail, 205, 22-23.

5. Seidelmann, Ch. (2004). Basic results of BIC study on European Intermodal loading units. Containers, 1-2, 12-15.

6. Avdeev, S. (2014). Combined transport reality of tomorrow? Ukrainian railways, 1 (7), 30-32.

7. Ruger, B. (2003). Kombinierter Verkehr als Rettung des Schienenguterverkehrs. Technische Universitat Wien (Institut fur Eisenbahnwesen, Verkehrswirtschaft und Seilbahnen), 5, 1-27.

8. Shor, D. (1962). Statistical methods for analysis and control of quality and reliability. Moscow: Radio Sovetskoe, 552.

Дата надходження рукопису 16.03.2015

Крашеншш Олександр Семенович, доктор техшчних наук, професор, кафедра «Експлуатащя та ремонт рухомого складу», Украшська державна академiя залiзничного транспорту, площа Фейербаха, 7, м. Харшв, Украша, 61050 E-mail: glelan@mail.ru

в

Шапатша Ольга Олександрiвна, астрант, асистент, кафедра «Управлшня вантажною i комерцшною роботою», Укранська державна академiя залiзничного транспорту, площа Фейербаха, 7, м. Харшв, Укра-!на, 61050

E-mail: olga-paradigma@yandex.ru

УДК 339:623(470.26)

DOI: 10.15587/2313-8416.2015.40920

ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРИНУДИТЕЛЬНОЙ КОНВЕКЦИИ В ЧЕРНОМ МОРЕ В РАЙОНЕ НОВОРОССИЙСКА

© М. Б. Капочкина, В. Ю. Зорин

Принудительная конвекция используется для снижения мутности придонных слоев при проведении поисковых работ в районе Багамской банки. В Черноморском регионе провоцирование конвекции связано с необходимостью снижения концентраций сероводорода и повышения Eh глубинных вод. Выполнено математическое моделирование принудительной конвекции в районе Новороссийска. Указано на негативные побочные эффекты в виде формирования Новороссийской боры

Ключевые слова: глубоководные поисково-спасательные работы; принудительная конвекция; сероводород; апвеллинг; Новороссийская бора

Forced convection is used to reduce turbidity of bottom layers during search operations in the area of Bahama Bank. Provoking convection in the Black Sea region associated with the need to reduce the concentration of hydrogen sulfide and improve Eh of deep waters. Mathematical simulation offorced convection near Novorossiysk is developed. It is indicated on the negative side effects such as the formation of Novorossiysk bora Keywords: deep-emergency rescue work; forced convection; hydrogen sulfide; upwelling; Novorossiysk bora

Рис. 1. Карта верхней границы слоя аэробных вод [1]

1. Введение

Проведение морских поисково-спасательных работ в различных районах Мирового океана имеют свою специфику. Наиболее часто, препятствием для проведения глубоководных работ являются оптические характеристики морской воды. В качестве примера можно привести неблагоприятные оптические условия в придонном слое морей Карибского бассейна, особенно в районе Багамской банки, вызванные явлением - повышенной мутностью придонных слоев в связи с процессом растворения-осаждения карбонатов над коралловой отмелью. Для улучшения оптических характеристик придонного слоя в подводных водолазных работах используют специальные насосы, закачивающие в придонный слой прозрачные поверхностные воды.

В Черном море специфика проведения поисково-спасательных работ глубже 150 м обусловлена гидрохимическими особенностями - высокими концентрациями сероводорода и низкими значениями ЕЙ глубинных вод. Восстановительные условия морской среды вызывают активизацию коррозионных и других негативных процессов, что ограничивает ресурс используемой глубоководной техники. Неблагоприятные геохимические условия на внешней бровке шельфа начинаются с глубины 150 м и с глубины 120-130 м в центральной части моря. На рис. 1 показана карта верхней границы слоя анаэробных вод в Чёрном море.

Актуальность выполнения глубоководных работ в сероводородной зоне Черного моря имеет обоснование. Приведем конкретный пример. Во время проведения учений вооруженных сил противовоздушной обороны России и Украины 4 октября 2001 года самолет рейса Тель-Авив - Новосибирск был сбит и упал в море. Корабли ВМС Украины были вытеснены из района катастрофы кораблями ВМФ РФ. В предполагаемом месте падения самолета с использованием глубоководной техники РФ был обследован квадрат 5 на 5 км [2], но корпус самолета так и не был найден [3]. Выполненный нами аналитиче-