CC BY
55
Экономические науки
147
УДК 622.014.5
О.А. Татаринова
ТРАНСПОРТНАЯ ЛОГИСТИКА НАЗЕМНЫХ ГРУЗОПЕРЕВОЗОК ПРИ ОСВОЕНИИ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
В процессе грузоперевозок транспортная логистика играет наиважнейшую роль. Задачами транспортной логистики являются выработка и эффективное применение оптимальных схем доставки грузов. Транспортная задача в классической постановке не дает возможности учитывать многие факторы, от которых зависит в итоге, эффективность организации перевозок. Учет всех факторов отражает тот важный факт, что планирование, организация перевозки должно быть построено на основе того представления, что логистика, является динамической категорией.
Отсюда следует, что необходима разработка новых подходов, математического инструментария, численных методов, алгоритмических процедур и программных продуктов, которые позволили бы в совокупности планировать с учетом динамики [1].
Как известно, одним из важнейших инструментов решения задач логического управления являются методы математического программирования.
В качестве алгоритма поиска построения поверхностной характеристики наиболее эффективным является метод динамического программирования, позволяющий достаточно точно найти несколько оптимальных вариантов трасс в условиях сложного рельефа поверхности и повышенной угленасыщенности.
Основное функциональное уравнение динамического программирования:
F. - minJ f..+F.\,i>- jj = 1,7V i [У J J
заключается в многошаговом процессе оптимизации целевой функции: Fi
Решение задачи оптимизации функции двух переменных основывается на вычислении ее последовательностей Fat(x<y), N= 1,2
fN(x,y) = minFn(jc,.xNx\y, yN>),
за переменные при оптимизации траекторий принимаются координаты X/ и yj вершин прямоугольной сетки
Рекуррентное соотношение (функция оптимальности Веллмана) принимает вид:
ч • Ы(х,у;х-1,у) +
f(x,y) = m m<! У
[d(х, у; х, у - 1) + /(х, у - 1)J
где: d(x,y;x -\,у) представляет собой расстояние между узлами сетки х, у и х — 1, у, определяемое по допустимому углу наклона железнодорожного полотна (Хо в условиях пересеченного рельефа поверхности. Введение ориентации достигается заданием направления по осям X и у в фиксированную точку на поверхности.
Расстояние /// между соседними узлами определяется из соотношения:
* Терсинскмй районов {Режим совместимости] * Microsoft Excel * Рецемзь
й 0 Q S й
Вставить ^ 1 буфер обмена г„ —Щ Anal Суг ж к н Шрифт Ш Ш 1 10 * А* а" “ ш * <3» - ^ * = s з ?£ S г. I Выравнивание Ы|- Щ ЗР Общий й' % 000 П | Число Tog 4» г. | -fc-1 _efel rSJ a“ Вставить * ДЭ Ш j* удалить. Условное Форматировать Стили ^ форматирование' как таблицу ячеек*- црФормат* Стили Ячейки а' АГ * Сортировка Найти и ^2 т и фильтр * выделить * Редактирование |
R20C1 Д 260 !—
1 | 2 1 3 4 5 6 I 7 | 8 9 ю 11 I 12 I 13 14 15 I 16 I 17 ] *=■
^ 1 200 200 200 220 300 280 300 260 220 240 220 200 300 280 260 200 2000
2 200 200 200 250 240 280 300 260 300 300 260 220 260 240 280 280 200 Ь
3 200 200 200 200 240 270 320 280 320 280 270 260 220 260 220 240 300
4 200 200 200 230 280 300 320 320 340 300 260 250 280 240 240 210 300
1 5 200 200 240 240 260 270 360 300 260 220 300 260 220 260 280 240 320
1 6 200 200 240 220 280 320 380 320 300 300 320 300 320 260 200 200 300
. 7 200 200 280 270 280 340 360 340 320 300 300 280 200 240 270 200 290
8 200 200 270 240 220 320 320 280 340 330 260 240 280 260 260 200 260
я 9 210 200 200 205 280 260 340 300 220 300 330 280 300 260 220 220 200
• 10 260 200 200 200 240 230 340 340 340 320 260 260 280 250 200 2000 2000
« 11 290 260 220 200 220 240 340 320 300 260 300 280 220 200 240 280 2000
4 12 240 220 230 200 220 220 260 320 290 240 250 310 300 280 260 220 2000
* 13 260 200 220 200 230 260 340 300 320 300 340 240 260 220 260 230 2000
1 14 280 260 240 200 260 310 340 280 300 306 260 200 240 320 310 240 2000
1 15 300 350 220 220 240 340 320 300 320 220 220 200 260 260 280 240 2000
« 1б' 200 200 210 300 340 340 200 240 260 230 200 210 200 240 270 240 2000
j 17 200 250 290 320 320 310 260 240 200 230 280 260 200 200 220 2000 2000
18' 220 220 230 230 310 340 320 260 220 320 300 280 260 240 2000 2000 2000
19 280 250 290 240 300 350 300 350 300 310 290 220 240 240 2000 2000 2000
20 | 2601 310 360 300 240 320 280 310 360 310 260 210 250 2000 2000 2000 2000
260 260 320 360 340 340 340 360 290 240 200 200 2000 2000 2000 2000
к < ► ►| Лисг1 Лист2 , ЛистЗ , О !П < I « I ►П
Готово 1 Щи !Э 100% ft V © .:
Рис. 1. Численная реализация модели построения поверхностных характеристик размещения коммуникационного коридора.
148
О.А. Татаринова
S при ао<ао
при Ctij > ССо
sin ССо
где а - угол подъема трассы между смежными узлами сетки, радиан;
(Хо - допустимый угол наклона для применяемого вида транспорта, радиан;
д- длина ребра сетки, м;
hij - высота точки ij над уровнем моря, м;
lij - приведенная длина ребра сетки, м;
А1А2- рабочие параметры;
ij - индексы узлов сетки размерностью N1 xN2.
Исходная матрица высот Н = tylij^n,n с учетом ограничений преобразуется в матрицу расстояний L = tyij^n,n, элементы которой, минимизируются на каждом этапе.
Наличие «запретных» зон можно обосновать тем, что в случае отсутствия связи между некоторыми точками х,у и х — 1,у (когда проведению трассы препятствует расположение зданий и сооружений на поверхности, инженерногеологические особенности грунта, расположение
водоемов и т.д.) мы будем считать соответствующее hij ^ оо, или очень большим положительным числом на компьютере.
Порядок счета с использованием данного метода выглядит следующим образом:
- проводится оцифровка поверхности с нанесением «запретных зон» (реки, населенные пункты, здания и т.д.) данные снимаются с топографических карт;
- преобразование значений координатной сетки в длины с учетом руководящего уклона (в нашем случае принимаем 0,01 радиан для железнодорожного транспорта);
- построение поверхности минимальных длин (рис.2.);
- нахождение точки примыкания и оптимальной трассы.
Операцию выбора кратчайшего расстояния производят графически на топографической поверхности, представленной в виде изолиний равных отметок, и при сравнении нескольких вариантов выбирается наиболее оптимальная трасса коммуникационного коридора [2].
При решении задач методом динамического программирования, как правило, используют вы-
Рис. 2. Численная реализация модели построения поверхностных характеристик с изолиниями равных
расстояний
Экономические науки
149
Рис. 3. Численная реализация модели построения транспортно-технологической характеристики.
числительные машины, обладающие достаточным объемом памяти для хранения промежуточных результатов решения, которые обычно получаются в табличной форме.
Для численной реализации метода разработано алгоритмическое обеспечение, реализующее данный метод в среде EXCEL. Это позволяет существенно снизить объем обработки информации и оперативно получать варианты размещения технологических объектов при введении новых ограничений.
На основании проделанных расчетов построена карта эквидистант (изолинии равных расстояний (рис.2))
Данный алгоритм позволяет рассчитать оптимальные трассы для различных видов транспорта между двумя или несколькими пунктами в условиях сложного рельефа местности, наличия «запретных зон» (построек, болот, оврагов и т.д.). Кроме построения оптимальных сетей дорог предусматриваются и решение частной задачи -оптимального примыкания новых коммуникаций к существующим магистралям.
Предлагаемый метод решения задачи состоит в том, что коммуникационный коридор
"конструируется" из отдельных отрезков. Этот подход использует принцип оптимальности динамического программирования. Исходя из принципа оптимальности Веллмана, методом пошаговой оптимизации в результате будет получена оптимальная, в смысле выбранного критерия, трасса коммуникационного коридора.
Для решения задачи размещения трассы коммуникационного коридора на поверхности Тер-синского геолого-экономического района использован метод динамического программирования в модификации [3].
В результате использования метода была получена транспортно-технологическая характеристика на поверхности Терсинского ГЭР. Найдена оптимальная точка примыкания коммуникационного коридора к первоочередному участку Уваль-ный Южный. Следовательно, промышленную площадку следует закладывать в этой точке. В этом случае все затраты по работе транспорта будут минимальными. Также при решении данной задачи можно оценить любую точку в пределах просчитанного участка.
Построение трассы коммуникационного коридора на всей территории месторождения повыша-
150
О.А. Татаринова
ет наглядность результата и способствует принятию оптимальных решений на этапе проектирования горнодобывающих предприятий.
В Институте угля СО РАН продолжены работы по решению задач оптимизации выбора расположения коммуникационного коридора и мест примыкания новых коммуникаций к существующим, при освоении новых угольных месторождений, методом динамического программирования
[4].
По результатам технологической оценки всего Терсинского ГЭР определены первоочередные участки для освоения. Освоение ГЭР рекомендовано начать с участка Увальный Южный. Строительство угледобывающего комплекса (УДК)
"Увальный" предлагается на запасах геологических участков Увального 1-4 и Увального-Южного, которые располагаются в Терсинском геолого-экономическом районе Кузбасса [5].
Приведенный метод реализации модели можно применять в условиях любого рельефа поверхности и произвольного распределения «запретных» зон, что дает возможность использовать его не только при компоновке комплекса поверхности шахты, но и при составлении техникоэкономического обоснования строительства железных дорог.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта №13-05-98030 р_сибирь_а.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Доенин В.В. Динамическая логистика транспортных процессов. М.Издательство «Спутник+», 2010.-246с.
2. Стрекачинский Г.А., Ордын А.А., Федорин В.А. Оптимальное размещение транспортных сетей на поверхности шахт . - Новосибирск: Наука, 1981. - С.84.
3. Стрекачинский Г.А. Теория и численные модели вскрытия месторождений. - Новосибирск: Наука СО, 1983.237 с.
4. Клишин В.И., Ордин А.А., Ческидов В.И., Федорин В.А. Основы концепции оценки предельных объемов добычи угля открытым и подземным способами в Кузбассе. Отдельный выпуск Горный информационно-аналитический бюллетень. М.: Горная книга - ОВ №7. - 2009. - С 47 52.
5. Федорин В.А., Татаринова О.А. Оптимальное расположение коммуникационного коридора с учетом очередности освоения геологических участков и схем вскрытия угольных пластов. // Вестник КузГТУ. - 2014. - №4. - С 49 53.
Автор статьи
Татаринова Оксана Андреевна младший научный сотрудник Института угля СО РАН, E-mail: [email protected]
