И оборудования

Оптимизация технологии и состава отрядов машин

Пример

Базовый вариант.

Технология устройства основания дорожной одежды на МКАД включает (снизу вверх):

- устройство морозозащитного слоя из песка, h = 0,6 м;

- устройство щебеночного слоя, h = 0,15 м;

- устройство 1-го слоя из тощего бетона, h = 0,15 м;

- устройство прослойки из битумной эмульсии, h = 0,01 м;

- устройство 2-го слоя из тощего бетона, h = 0,18 м;

- устройство щебеночного основания на остановочной полосе, h = 0,3м.

Новый вариант.

Технология устройства равнопрочного основания дорожной оде­жды на МКАД включает (снизу вверх):

- устройство морозозащитного слоя из песка, h = 0,6 м;

- устройство основания за один проход из песка, обработанного цементом, на h = 0,15 м, в том числе совместно с битумной эмульсией на h = 0,05 м;

- устройство 1-го слоя из тощего бетона, h = 0,15 м, обработанного битумной эмульсией, за один проход на полотне дороги на h = 0,05 м;

- устройство 2-го слоя так же, как и первого;

- устройство основания на остановочной полосе за один проход из песка, обработанного цементом, на h = 0,15 м, в том числе с би­тумной эмульсией на h = 0,05 м.

Расчеты показывают, что новый вариант технологии позволяет уменьшить приведенные удельные затраты на 2320 млн руб. на 1 км, срок окупаемости капвложений (2500 млн руб.– стоимость двух однопроходных грунтосмесительных машин) – 3,5 месяца, ЧДД составляет 9480 млн руб.

При производстве работ по реконструкции автомобильных дорог возникают различные задачи, связанные с организацией и техноло­гией работ:

- определение оптимального расположения подсобных служб, т.е. асфальто- и цементобетонных заводов, баз по приему щебня, песка, установок по приготовлению битумных эмульсий;

- определение оптимального объема применения различных технологий;

- определение оптимального варианта технологии производства работ, заданного объема работ.

При решении задач первого типа можно рассчитывать два вари­анта задачи:

- выбор рациональной загрузки АБЗ, баз и т.д. при известном их расположении (например, для производства работ на МКАД поставки асфальтобетонных и цементобетонных смесей с давно работающих заводов Москвы и ближнего Подмосковья);

- выбор рационального расположения и мощности баз по выпуску асфальтобетонных смесей при новой реконструкции (например, авто­мобильной дороги Москва – Воронеж, проводимой ФДСУ).

Особенности решения таких задач заключаются в определении минимального числа баз, а также мест их расположения, при которых затраты на транспортировку материалов будут минимальны при без­условном соответствии технологии нормативным документам.

Введем обозначения: число возможных мест расположения баз q (1 ...n), производительность базы N_qi, число объектов производства работ i с объемом Q_i (i... m), удельная стоимость перевозок X_qi.

Для установления рационального варианта размещения баз ис­пользуется уравнение затрат C_q для q вариантов

, (24)

при следующих ограничениях:

, (25)

На основании этих равенств составляются уравнения:

C ₁ = П ₁₁ Х ₁₁ + П ₂₁ Х ₂₁ + П ₃₁ Х ₃₁ + …+ П_{n 1} Х _{n 1} – 1-й вариант размещения

C ₂ = П ₁₂ Х ₁₂ + П ₂₂ Х ₂₂ + П ₃₂ Х ₃₂ + …+ П_{n 2} Х _{n 2} – 2-й вариант размещения

……………………………………………………………………………..

C_n = П _{1 m}Х _1m + П _2m Х _2m + П _3m Х _3m + …+ П_nmХ _nm – n -й вариант размещения

При условии П ₁ + П ₂ +... + П_n = Q ₁ + Q ₂ +…+ Q_m принимается вариант с C_n = min.

При решении задач второго типа рассматриваются различные варианты технологии устройства, например, оснований, как рассматривались в п. 4.1. При этом задача такого типа возникала бы, если на отдельных участках работы производились по разным технологиям: на участке 1 – с применением укрепленного цементом и битумной эмульсией песка, на участке 2 – щебня.

Введем обозначения: число объектов i (1... m); число способов уст­ройства оснований в общем случае к (1... п); объем работ, выполняе­мых на i- м объекте, с использованием способа к, Х_iк; удельная себе­стоимость работ на объекте i по способу к, C_iк; общий объем работ на i- м объекте Q_i; объем работ по способу к – q_к.

Целевая функция определяется

(26)

при ограничениях:

;

Получаем уравнения:

C = С ₁₁ Х ₁₁ + С ₁₂ Х ₁₂ + … + С_nmХ _nm → min

X ₁₁ + X ₁₂ +... + П _{1 m} = Q ₁, Х ₁₁ + Х ₂₁ +... + П _{n 1} = q ₁

…………………………………………………………….

X _{n 1} + X_{n 2} +... + П_nm = Q_i X _{1 m} + X _{2 m} +... + П_nm = q_к

Решение задачи третьего типа методически совпадает с реше­ниями, представленными в п. 4.1. Вместе с этим следует под­черкнуть, что при этих расчетах для выбора оптимальной технологии учитывают все затраты: на материалы, зарплату рабочих, эксплуата­цию машин.

При этом часто основным отличием вариантов является приме­нение нового материала или новой машины, а также выполнение отдельных технологических операций в новой последовательности или совместно, введение новой операции.

Темп строительства определяется по производительности основ­ной технологической операции, точнее, ведущей машины, выполняю­щей эту операцию. Например, при устройстве слоя из асфальтобето­на ведущей машиной является асфальтоукладчик, а при поверхност­ной обработке – автогудронатор, при устройстве оснований из укреп­ленного грунта – однопроходный грунтосмеситель.

Состав отряда машин определяется расчетом по производитель­ности ведущей машины с учетом обязательного выполнения техноло­гических особенностей каждой операции соответственно. Например, при уплотнении асфальтобетона учитывается температура асфальто­бетонной смеси, ниже которой не рационально выполнять уплотнение, при распределении щебня при поверхностной обработке битумной эмульсией – время распада эмульсии; при уплотнении и чистовом профилировании устроенного слоя из укрепленного цементом грунта – время схватывания и твердения цементогрунта.

Оптимизация имеет своей целью поиск наилучшего варианта ре­шения в соответствии с принятым критерием оптимальности. Для проведения оптимизационных расчетов состава отряда машин в каче­стве критерия оптимальности допускается использовать минимум приведенных затрат на эксплуатацию отряда машин, отнесенных к единице готовой продукции С_ед (обычно 1 п.м реконструированной до­рожной одежды):

, (27)

где Q_см – сменная длина захватки, м; n – количество технологических операций; S_j – приведенные затраты на эксплуатацию дорожных ма­шин в i -й технологической операции, руб.;

S_i = min (C_ij · M_ij · T), (28)

(j = 1, m_i),

где C_ij – приведенные затраты на эксплуатацию одной машины j -й марки в i -й технологической операции за один час, руб./ч; M_ij – количество машин j -й марки, необходимое для выполне­ния сменного объема работ в i -й технологической операции, шт.; m_i – количество вариантов марок машин, используемых в i -й тех­нологической операции; Т – продолжительность смены, ч.

Оптимальный состав отряда машин определяют по методу шаго­вого перебора на ЭВМ по критериям – минимальной стоимости едини­цы готовой продукции и максимальному коэффициенту использования машин. Основные технические характеристики, производительность и стоимость эксплуатации отдельных машин, применяемых при рекон­струкции дорожных одежд, приведены в приложении к [13].

Контрольные вопросы к главе 4

1. По каким критериям оценивается эффективность применения средств механизации при реконструкции?

2. По каким критериям оценивается эффективность технологии выполнения работ при реконструкции?

3. По каким критериям производится оптимизация технологии выполнения работ при реконструкции?

4. По каким критериям оптимизируются составы отрядов при выполнении работ по реконструкции?

Дата добавления: 2015-06-29