Организация использования транспортных средств при комплексной механизации дорожных работ

Размещено на http://allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра СДМ и ГС

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

по дисциплине «Комплексная механизация, автоматизация и механовооруженность строительства»

«Организация использования транспортных средств при комплексной механизации дорожных работ»

Выполнил студент Ануфриев Н.Н.

Руководитель В.И.Крысенко

Иркутск 2012



СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. Постановка задачи и исходные данные

2. Построение начального плана

3. Проверка оптимальности полученного распределения

4. Улучшение полученного распределения

5. Определение эффективности от применения оптимального распределения

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список литературы



ВВЕДЕНИЕ

Научная дисциплина «Комплексная механизация, автоматизация и механовооруженность строительства» представляет систему знаний в процессах функционирования средств механизации и совокупность методов для эффективного решения задач комплексной механизации, автоматизации и механовооруженности строительства. Основная задача данного курса - привести в необходимое соответствие средства механизации и выполнения работы.

В современных условиях возрастает разнообразие объектов и условий строительства, расширяется номенклатура строительных и дорожных машин и оборудования, повышается их уровень автоматизации, расширяется сфера использования, ускоряется темп сменяемости моделей машин и темп выполнения строительно-монтажных работ.

Курсовая работа ставит своей целью приобретение студентами навыков применения современных методов оптимизации при организации оптимального использования строительно-дорожных машин, излагаемых в курсе лекций «КОМПЛЕКСНАЯ МЕХАНИЗАЦИЯ, АВТОМАТИЗАЦИЯ И МЕХАНОВООРУЖЕННОСТЬ СТРОИТЕЛЬСТВА»



1. Постановка задачи и исходные данные

Дорожно-строительная организация ведет строительство пяти автомобильных дорог, для которых поставляется песчано-гравийная смесь из четырех карьеров местных строительных материалов.

Расстояние между соответствующими карьерами и дорогами известно и обозначено L ij - расстояние от i -го карьера до j- ой дороги.

Расстояние между карьерами и строящимися дорогами Lij (км) приведено в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Поставщики	Потребители
	Д1	Д2	ДЗ	Д4	Д5
К1	8	12	7	9	17
К2	12	10	11	14	20
К3	15	14	19	16	19
К4	23	11	14	18	20

Требуется определить оптимальное распределение объемов песчано- гравийной смеси между потребителями с учетом имеющихся ограничений, исходя из минимальных затрат транспортной работы, выраженной в [т км]

Таблица 1.2 Исходные данные:

№	Поставщики Vi ; тн	Потребители Wj ; тн	Отсутствует подъездной путь между К и Д
1	600	600	500	200	100	500	600	600	300	К1	Д1

В данном случае между карьером К₁ и дорогой Д₁, отсутствует подъездной путь и доставка этой дорогой груза из данного карьера невозможна.

Имеет место ограничения в т:



где n - число карьеров;

m - число дорог.

600+600+500+200 < 100+500+600+600+300

2. Построение начального плана

Т.к. отсутствует подъездной путь между поставщиком К₁ и потребителем Д₁ необходимо в клетку К₁Д₁ поставить вместо действительно расстояния на порядок больше самого большого расстояния в матрице и тем самым выполнить условие математической записи отсутствия проезда

К₁Д₁ = L₁₁ =8*10=80км > ?

В данном случае объем разрабатываемой песчано-гравийной смеси меньше количества, необходимого для строительства дорог, поэтому в матрицу необходимо ввести так называемого «фиктивного» поставщика, для которого вводится отдельный столбец. Его наличие груза над суммарным объемом поставок. Вместо расстояния в клетках этого столбца матрицы записывается произвольное значение пути, обычно равное 0;

Из условий решаемой задачи известно, о превышении поставляемого объема разрабатываемой песчано-гравийной смеси над потребляемым, и об отсутствии подъездного пути между поставщиком К1 и потребителем Д1, тогда исходная матрица может быть записана в виде табл. 2.1.



Таблица 2.1

Потребители	Поставщики
	К1	К2	КЗ	К4	Кф
Д1	80	12	15	23	0
Д2	12	10	14	11	0
ДЗ	7	11	19	14	0
Д4	23	14	16	18	0
Д5	17	20	19	20	0

В рассматриваемой матрице расстояние L₃₄ выбирается значительно большим, чем действительное, с целью выполнения условия

К₁Д₁ = L₁₁ =8* 10=80км > ?

Поскольку объем поставляемого груза меньше чем объем потребления, то вводим в матрицу столбец фиктивного поставщика К_ф с объемом потребления V_ф, равным

строительный машина транспортный распределение

Vф=2100-1900=200 тн.

Таблица 2.2

Потребители	Впом.	Поставщики	Количество потребляемого материала
	Ui Vj	К1	К2	К3	K4	КФ
Д 1		80	12*	15 100	23	0	100
Д2		12 300	10**	14*	11* 200	0	500
ДЗ		7** 300	11 300	19	14	0	600
Д4		23	14* 300	16 300	18	0	600
Д5		17*	20	19 100	20	0 200	300
Количество поставляемого материала		600	600	500	200	200

Проведем последовательное закрепление потребителей за поставщиками способом двойного предпочтения. Вначале выбираем и отличаем наименьшее расстояние в каждой строке. Затем тоже самое делаем по столбцам. Клетку, имеющую две отметки, загружаем, т.е. записываем в нее количество груза в первую очередь. Затем загружаем клетки с меньшим расстояниями, отмеченные один раз. Нераспределенный груз записывают в неотмеченные клетки, расположенные на пересечении неудовлетворенной строки и столбца. Количество груза, помещаемого в каждую клетку, определяется наименьшей величиной груза у соответствующего поставщика или потребностью в грузе соответствующего потребителя.

Клетки, в которых проставлено количество груза, называются загруженными.

Определим общий объем транспортных работ по формуле:

где q_ij -- наличие груза в загруженной клетке, т;

L_ij -- дороги, км.



3. Проверка оптимальности полученного распределения

Определение потенциалов

Для одного из столбцов (поставщиков) принимаем потенциал U_i = 0; приравниваем к нулю потенциал третьего столбца U₃ = 0, т.к. в нем имеется загруженная клетка с наибольшим расстоянием.

Для загруженной клетки разность между соответствующими этой клетке потенциалами должна быть равна указанному в ней расстоянию, т.е.

V_j - U_i= L_ij

Остальные потенциалы определяют по загруженным клеткам, исходя из следующих зависимостей:

Для столбцов U_i = V_j - L_ij

Для строк V_j = U_i + L_ij

для определения всех потенциалов строк в матрице необходимо соблюдение правила:

N = m + n - 1

где N - число загруженных клеток.

В данном случае правило выполняется: 9 = 5 + 5 - 1

9 = 9

U₃=0

V₁ = U₃ + L₃₁ = 0 + 15=15;

V₄=U₃ + L₃₄ =0+16=16;

U₂=V₄ - L₂₄=16-14=2;

V₃ =U₂ + L₂₃ =2+11=13;

U₁=V₃ + L₁₃ =13-7=6;

V₂=U₁ + L₁₂=6+12=18;

U₄=V₂ -L₄₂ =18 - 11=7;

V₅ =U₃ + L₃₅ =0+19=19;

U_ф = V₅ - L_ф5 = 19-0=19;

Полученные значения потенциалов заносим в таблицу 3.1

Таблица 3.1

Потребители	Впом.	Поставщики	Количество потребляемого материала
	Ui Vj	К1	К2	К3	K4	КФ
		6	2	0	7	19
Д 1	15	80	12*	15 100	23	0	100
Д2	18	12 300	10**	14*	11* 200	0	500
ДЗ	13	7** 300	11 300	19	14	0	600
Д4	16	23	14* 300	16 300	18	0	600
Д5	19	17*	20	19 100	20	0 200	300
Количество поставляемого материала		600	600	500	200	200

После определения потенциалов рассматриваем все незагруженные клетки и среди них отыскивают такие, для которых разность между соответствующим им потенциалам будет больше расстояния, указанного в этой клетке, т.е.:



Vj - Ui > Lij

V₁ - U₁=15-6 = 9 < 80;

V₁ - U₂=15-2= 13 ? 12;

V₁ - U₄=15-8 = 7 < 23;

V₂ - U₂=18-2 = 16 ? 10;

V₂ - U₃=18-0 = 18 > 14;

V₃ - U₃=13-0 = 13 < 19;

V₃ - U₄=13-7 = 6 < 14;

V₄ - U₁=16-6 = 10 < 23;

V₄ - U₄=16-7 = 9 < 18;

V₅ - U₁=19-6 = 13 < 17;

V₅ - U₂=19-2 = 17 < 20;

V₅ - U₄=19-7 = 12 < 20;

Для каждой такой клетки определяют число

D_ij = V_j - U_i - L_ij

Наличие Dij свидетельствует, что принятое нами в табл. 3.1 распределение не является оптимальным и его можно улучшить, то есть найти оптимальный вариант доставки грузов.

D₂₁ =V₁ -U₂ -L₂₁ =15-2-12=1;

D₂₂ =V₂ -U₂ -L₂₂ =18-2-10=6;

D₃₂ =V₂ -U₃ -L₃₂ =18-0-14=1;

4. Улучшение полученного распределения

Улучшения поставок приводят путем нахождения наибольшего значения Dij. В нашем случае число Dij присуще только одной клетке - К₂Д₂.

Начиная с этой клетки, строим «контур». Клеткам в вершинах контура попеременно присваивают знаки «+» и «-», начиная с выбранной клетки, которой присваивается знак «-» (см. таблицу 4.1).

Таблица 4.1

Потребители	Вспом.	Поставщики	Количество потребляемого материала
	Ui Vj	К1	К2	К3	K4	КФ
Д 1		80	12	15 100	23	0	100
Д2		12 (+) 300	10** (-)	14*	11* 200	0	500
ДЗ		7** (-) 300	11 (+)300	19	14	0	600
Д4		23	14* 300	16 300	18	0	600
Д5		17*	20	19 100	20	0 200	300
Количество поставляемого материала		600	600	500	200	200

Из всех клеток, обозначенных знаком «+» выберем наименьшую цифру загрузки. Такой клеткой в матрице табл. 4.1 является К₁Д₂ и К₂Д₃, указанное в ней количество груза отнимем от загрузки, указанной в клетке со знаком «+», и прибавим в клетках со знаком «-». Полученные цифры запишем в новую матрицу - табл. 4.2.



Таблица 4.2

Потребители	Вспом.	Поставщики	Количество Потребляемого материала
	Ui Vj	К1	К2	К3	K4	КФ
		6	2	0	1	19
Д 1	15	80	12	15 100	23	0	100
Д2	12	12 (+)	10** (-) 300	14*	11* 200	0	500
ДЗ	13	7** (-) 600	11 (+) 0	19	14	0	600
Д4	16	23	14* 300	16 300	18	0	600
Д5	19	17*	20	19 100	20	0 200	300
Количество поставляемого материала		600	600	500	200	200

Определение потенциалов

В данном случае правило не выполняется:

Т.к. N < m + n - 1, то искусственно загружаем недостающее количество клеток матрицы, и указываем количество груза равное 0, и в последующих расчетах оперируем этой клеткой как загруженной. Наличие клетки с нулевой загрузкой не повлияет на сбалансированность матрицы с точки зрения равенства поставляемого и потребляемого груза. Нулевую загрузку следует ставить в клетку, лежащую на пересечении строки и столбца, не имеющих потенциалов, со стрелкой или столбцом, для которых потенциалы уже определены. Искусственно загружаем клетку К₂Д₃

Для одного из столбцов (поставщиков) принимаем потенциал U_i = 0; приравниваем к нулю потенциал третьего столбца U₃ = 0, т.к. в нем имеется загруженная клетка с наибольшим расстоянием.

U ₃=0

V₁ =U₃ + L₃₁ = 0 + 15 = 15;

V₄=U₃ + L₃₄ =0+16 = 16;

U₂=V₄ - L₂₄=16-14 = 2;

V₂ = U₂ + L₂₂ =2+10 = 12;

U₄=V₂ -L₄₂ =12 - 11 = 1;

V₃ =U₂ + L₂₃ =2+11 = 13;

U₁=V₃ -L₁₃ =13 - 7 = 6;

V₅ = U₃ + L₃₅ =0+19 = 19;

U_ф = V₅ - L_ф5 = 19-0 = 19;

После определения потенциалов рассматриваем все незагруженные клетки и проверяем на условие:

Vj - Ui >Lij

V₁ - U₁=15-6 = 9 < 80;

V₁ - U₂= 15-2 = 13 > 12;

V₁ - U₄=15-1 = 14 < 23;

V₂ - U₁=12-6 = 6 < 12;

V₂ - U₃=12-0 = 12 < 14;

V₃ - U₃=13-0 = 13 < 19;

V₃ - U₄=13-1 = 12 < 14;

V₄ - U₁=16-6 = 10 > 23;

V₄ - U₄=16-1 = 15 < 18;

V₅ - U₁=19-6 = 13 < 17;

V₅ - U₂=19-2 = 17 < 20;

V₅ - U₄=19-1 =18 < 20;

Для каждой такой клетки определяют число



D_ij = V_j - U_i - L_ij

Наличие Dij свидетельствует, что принятое нами в табл. 4.2 распределение не является оптимальным и его можно улучшить, то есть найти оптимальный вариант доставки грузов.

D₂₁ =V₁ -U₂ -L₂₄ =15-2-12=1;

Улучшения поставок приводят путем нахождения наибольшего значения Dij. В нашем случае число Dij присуще только одной клетке - К₂Д₁.

Начиная с этой клетки, строим «контур». Клеткам в вершинах контура попеременно присваивают знаки «+» и «-», начиная с выбранной клетки, которой присваивается знак «-» (см. таблицу 5.1).

Таблица 5.1

Потребители	Вспом.	Поставщики	Количество Потребляемого материала
	Ui Vj	К1	К2	К3	K4	КФ
Д 1		80	12 (-)	15 (+) 100	23	0	100
Д2		12	10** 300	14*	11* 200	0	500
ДЗ		7** 600	11 0	19	14	0	600
Д4		23	14* (+) 300	16 (-) 300	18	0	600
Д5		17*	20	19 100	20	0 200	300
Количество поставляемого материала		600	600	500	200	200

Из всех клеток, обозначенных знаком «+» выберем наименьшую цифру загрузки. Такой клеткой в матрице табл. 5.1 является К₃Д₁, указанное в ней количество груза отнимем от загрузки, указанной в клетке со знаком «+», и прибавим в клетках со знаком «-». Полученные цифры запишем в новую матрицу - табл. 5.2.

Таблица 5.2

Потребители	Вспом.	Поставщики	Количество Потребляемого материала
	Ui Vj	К1	К2	К3	K4	КФ
Д 1		80	12 (-) 100	15 (+)	23	0	100
Д2		12	10** 300	14*	11* 200	0	500
ДЗ		7** 600	11 0	19	14	0	600
Д4		23	14* (+) 200	16 (-) 400	18	0	600
Д5		17*	20	19 100	20	0 200	300
Количество поставляемого материала		600	600	500	200	200

Определение потенциалов

В данном случае правило выполняется: 9 = 5+5-1

9 = 9

Для одного из столбцов (поставщиков) принимаем потенциал U_i = 0; приравниваем к нулю потенциал третьего столбца U₃ = 0, т.к. в нем имеется загруженная клетка с наибольшим расстоянием.

U ₃=0

V₄=U₃ + L₃₄ =0+16 = 16;

U₂=V₄ - L₂₄=16-14 = 2;

V₁ =U₂ + L₂₁ = 2 + 12 = 14;

V₂ = U₂ + L₂₂ =2+10 = 12;

U₄=V₂ -L₄₂ =12 - 11 = 1;

V₃ =U₂ + L₂₃ =2+11 = 13;

U₁=V₃ -L₁₃ =13 - 7 = 6;

V₅ = U₃ + L₃₅ =0+19 = 19;

U_ф = V₅ - L_ф5 = 19-0 = 19;

После определения потенциалов рассматриваем все незагруженные клетки и проверяем на условие:

Vj - Ui >Lij

V₁ - U₁=14-6 = 8 < 80;

V₁ - U₄=14-1 = 13 < 23;

V₂ - U₁=12-6 = 6 < 12;

V₂ - U₃=12-0 = 12 < 14;

V₃ - U₃=13-0 = 13 < 19;

V₃ - U₄=13-1 = 12 < 14;

V₄ - U₁=16-6 = 10 < 14;

V₄ - U₁=21-11 = 10 < 23;

V₄ - U₄=16-1 = 15 < 18;

V₅ - U₁=19-6 = 13 < 17;

V₅ - U₂=19-2= 17 < 20;

Так как выполняется условие Vj - Ui ? Lij, можно сделать вывод что оптимальный вариант найден.

Определим общий объем транспортных работ для оптимального распределения:



5. Определение эффективности от применения оптимального распределения

Проведём сравнения объёмов транспортной работы в первоначальном и оптимальном распределении

м

Полученные 0% снижения транспортной работы говорят о том, что эффект от применения оптимального плана использования комплекта машин при доставке материалов на строящиеся дороги не изменится, а следовательно первоначальное распределение грузов является оптимальным вариантом.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе ставилась задача приобретения навыков применения современных методов оптимизации при организации оптимального использования строительно-дорожных машин.

В ходе выполнения курсовой работы устранялись ограничения поставок песчано-гравийной смеси между конкретными пунктами, а также уменьшалась несбалансированность в поставках и потреблении.

В результате проведения ряда операций, указанных в методических указаниях по выполнению курсовой работы, достигалось оптимальное распределение объемов песчано-гравийной смеси между потребителями и уменьшались затраты транспортной работы.

Применение оптимального плана использования комплекта машин при доставке материала на строящиеся дороги после перераспределения грузов не изменится и поэтому первоначально составленное распределение является оптимальным.



Список литературы

1. Крысенко В.И. Методическое указание по выполнению курсовой работы «Комплексная механизация, автоматизация и механовооруженность строительства». - ИрГТУ.

Размещено на Allbest.ru