WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 8 |
  • пропускной способности дороги;
  • технического уровня и транспортно-эксплуатационного состояния автодорожной инфраструктуры на маршрутах перевозок;
  • состава транспортного потока, осуществляющего региональные и международные перевозки;
  • расчетных нагрузок на дорожно-мостовые конструкции;
  • экологической ситуации на маршрутах региональных и международных перевозок.

Для оптимизации процесса автомобильных перевозок на автомобильно-дорожной сети (АДС) Дальнего Востока решается прямая задача имитационного моделирования. Для решения задачи были проанализированы: условия работы АДС региона; «загруженность» участков автомобильных дорог; равномерность распределения грузопотоков с выделением наиболее загруженных направлений; назначение конструкций дорожных одежд, соответствующих фактической грузонапряженности и расчетным нагрузкам.

На основе проведенного анализа была определена и научно обоснована наиболее рациональная схема работы международных транспортных коридоров (МТК) с равномерной загрузкой АДС Дальнего Востока.

При решении оптимизационной задачи в качестве целевой функции принят минимум дорожно-транспортных затрат при минимальном времени перевозок между грузообразующими и грузопоглощающими пунктами АДС Дальнего Востока

Существующая АДС была представлена в виде графа (рис. 2)

Го = (V,U), (1)

где V = {v1, v2……vn} – множество вершин мощностью m (V) = N, ассоциируемых с грузоотправителями и грузополучателями; U = {} – множество ребер мощностью m(U) = M, ассоциируемых с дорогами, составляющими опорную АДС.

Задана длина дорог АДС : L = {}, {m (L) =M}.

Известна пропускная способность дорог (авт./ч) в каждом из двух направлений:

P = {}, {m(P)=M}, кроме того, задан коэффициент загрузки дорог

Z = {}, {m= (Z)=M}.

Известны типы используемых автомобилей и их грузоподъемность (т) B = {}, {m(B) =K}, а также стоимость перевозки единицы груза (руб.) каждым типом автомобиля С = {}, {m(C)=K} на единицу длины дороги.

Для любой вершины графа, n e [1,…N] может быть задан следующий набор данных: количество груза (т), которое должно быть перевезено из вершины i e [ 1,…N] в вершину j e [ 1,…N], k – м типом автомобиля; количество рейсов в сутки.

Тогда интенсивность вывоза грузов (т) k–м типом автомобиля из вершины i в вершину j =. (2)

Стоимость перевозок (руб.·т·км) составит

=, (3)

где – длина выбранного пути (км) по дугам графа.

Пусть I – множество индексов вершин V, из которых вывозятся грузы {m ( I ) N}, J – множество индексов вершин V, в которые завозятся грузы {m ( J ) N}, а S – множество индексов типов использованных автомобилей {m ( S ) K}.

Тогда план грузоперевозок запишется

X = {}, i I, jJ, kS. (4)

Общая стоимость перевозок (руб.·т·км) при реализации плана Х запишется как

Q =, (5)

где индексы k, i, j изменяют значения во множествах индексов S, I, J соответственно.

Общее количество перевозимого груза (т)

E =. (6)

Общее расстояние перевозок (км)

L =. (7)

Известна стоимость ремонтных работ (руб.) для каждого километра дороги в зависимости от грузонапряженности дорог, составляющих опорную АДС:

(N), (8)

где = {z} – множество категорий дорог, N – интенсивность движения по дороге (авт./сут).

Обозначим как общую длину пути (км), проходимого по дорогам категории Z, ведущим к автотранспортным пограничным переходам при реализации плана X.

Пусть для реализации плана X задействовано множество дорог различных категорий:

Z = {z}e. (9)

Тогда длина участка дороги (км), входящей в опорную АДС, составит

L =. (10)

Общая стоимость ремонтных работ (руб.·км)

F =, (11)

где – средняя интенсивность движения (авт./сут) по дорогам категории Z.

Обозначим через H общую стоимость строительства новых дорог, а через W – общие затраты на увеличение пропускной способности существующей сети дорог, необходимых для реализации плана Х. Тогда общие затраты (руб.) на реализацию плана Х можно выразить как целевую функцию

Y=Q+F+H+W min. (12)

Ставится задача выбора такой топологии сети дорог АДС (за счет строительства новых дорог и реконструкции существующих), которая минимизировала бы общие дорожно-транспортные затраты Y min на системе ограничений.

Рис.2. Граф международных перевозок сети дорог Дальневосточного федерального округа: – населенные пункты территории КНР, КНДР; – грузообразующие вершины с указанием объемов завозимых грузов, т; – грузопоглощающие вершины с указанием объемов вывозимых грузов, т; –

нулевые вершины, через которые грузы проходят транзитом; ; – транспортно-логистические центры для хранения и перегрузки грузов. Объем грузоперевозок, т: 0 – 1000 т; 1000 – 5000 т; 5000 – 10000 т; 10000 – 20000 т; 20000 – 30000 т; 30000 – 50000 т; 50000 – 100000 т; 100000 – 150000 т; 150000 – 200000; 200000 – 250000 т

При решении задачи оптимизации перевозок вводится следующая система ограничений.

Обозначим через А, множество индексов дорог, перевозки по которым присутствуют в плане Х, а через – интенсивность движения по m–й дороге при реализации плана Х. Тогда ограничения на интенсивность движения (авт. /сут) запишутся как

+·/100, m A. (13)

Пусть – количество груза (т) в i-м пункте, а – количество груза (т), которое должно быть завезено в пункт j.

Тогда должно соблюдаться равенство поставки и потребления груза в грузообразующих и грузопринимающих пунктах:

=. (14)

Пусть – максимально допустимая продолжительность времени (ч) для реализации плана Х.

Время перевозок (ч) по оптимальному маршруту (i,j)

, (15)

где – средняя скорость (км/ч) движения по маршруту (i,j).

Тогда максимально допустимая продолжительность времени перевозок

max (), iI, jJ, kS. (16)

Все корреспондирующие пункты были увязаны в единой координатной сетке. Длины дуг между вершинами задавались согласно протяженности существующих дорог, помимо этого учитывалась скорость проезда по дорогам с различными типами дорожных покрытий.

Объектом моделирования выступала существующая автодорожная сеть Дальнего Востока, представленная различными уровнями детализации. Формирование оптимальной маршрутиризации сети задавалось на карте-схеме автомобильных дорог Дальнего Востока и мест ее стыковки на автотранспортных пограничных переходах с автомобильными дорогами соседних государств, обслуживающими как внутрирегиональные перевозки, так и перевозки транзитных направлений.

В граф дорожной сети (АДС) Дальнего Востока были включены автодороги общего пользования:

– федерального значения (первый уровень вершин графа АДС);

– основных территориальных значений (второй уровень вершин графа АДС);

– автозимники, включенные в опорную региональную сеть (третий уровень вершин графа АДС).

Для формирования рассматриваемого графа АДС Дальнего Востока были включены вершины или грузообразующие – грузопоглощающие пункты, которыми являются города и населенные пункты, увязанные в координатной сетке по долготе и широте. Вершины графа нумеровались в произвольном порядке и заносились в массив вершин (табл. 1).

Вершины графа связаны дорогами различных категорий, входящими в опорную сеть. Всего в разработанном варианте графа опорной АДС Дальнего Востока содержится 170 вершин.

Вершины графа характеризуются:

– категорией подходящей к нему дороги;

– координатами (долготой и широтой);

– числом связей с другими вершинами графа АДС ;

– номером строки в массиве связей графа АДС, с которой начинается перечень связей данной вершины графа;

– наименованием грузообразующего – грузопоглощающего пункта или пересечения и примыкания дорог.

Таблица 1

Пример массива вершин графа АДС Дальнего Востока

Номер вершины i

Категория дороги

Широта

Долгота

Число связей

Номер строки в массиве связей

Наименование населенного пункта

1

III

53°57

121°47

2

1

Граница с Амурской областью

2

III

54°02

122°53

2

12

Уруша

……….

………….

………

………….

……

………

…………………

169

III

50°06

129°25

2

87

Завитинск

170

III

49°43

128°43

3

92

Поярково

По полученному алгоритму была разработана авторская программа “Roads” (имеется свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ), позволяющая решать оптимизационные задачи различного уровня.

Изменяя конфигурацию и эксплуатационные характеристики дорог сети графа перевозок, в частности, пропускную способность, загрузку дорог, скорость движения, были получены локальные экстремумы целевой функции на маршрутах перевозок грузов и глобальный экстремум минимума целевой функции оптимального плана перевозок. Определена загрузка дорог на маршрутах опорной региональной сети, с определением стоимости перевозок на каждом маршруте. Обозначено перспективное расположение логистических центров для хранения и перегрузки грузов с использованием различных видов транспорта при организации мультимодальных и интермодальных перевозок. Определены участки дорог первоочередной модернизации и реконструкции.

В результате моделирования автомобильных перевозок на массиве автотранспортных связей между грузообразующими вершинами графа АДС Дальнего Востока получено начертание сети автомобильных дорог на период до 2025 г. с оптимальным количеством перевозимых грузов по основным направлениям транспортных коридоров.

В четвертой главе исследованы характерные особенности природно-климатических условий региона, осуществлена оценка их влияния на работу сети автомобильных дорог и уточнено существующее дорожно-климатическое районирование региона.

Территория Дальнего Востока наиболее подвержена неблагоприятному воздействию на автомобильные дороги таких факторов, как общее потепление климата, влияние хозяйственной деятельности, деградация многолетней мерзлоты.

На примере климатических станций, расположенных в южной, центральной и северо-западной частях Дальнего Востока, можно проследить, как снижалась глубина промерзания грунта за рассматриваемый период (рис.3).

Анализ полученных результатов свидетельствует об устойчивой зависимости между изменениями климатических характеристик в районе исследований и параметрами водно-теплового режима земляного полотна автомобильных дорог. В связи с повышением температуры воздуха снижается глубина промерзания земляного полотна.

Рис. 3. Динамика изменения глубины промерзания (м) в центральной части Дальнего Востока на климатической станции г. Хабаровска

В этой связи необходима разработка специальных мероприятий для устранения влияния деструктивных процессов природного и техногенного характера.

В работе предложена методика учета динамично изменяющихся внешних факторов при корректировке расчетных параметров водно-теплового режима автомобильных дорог при их модернизации и капитальном ремонте. В качестве статистического материала были использованы данные диагностики на федеральных автомобильных дорогах Дальнего Востока за период 1962 - 2005 гг. Исследования, проведенные на федеральных автомагистралях Дальнего Востока, показали, что изменение расчетных параметров водно-теплового режима подчиняются в основном нормальному закону распределения.

Принципиальное решение задачи заключается в корректировке искомого параметра на кривой распределения.

При обработке испытаний одной группы параметров реализовано значение элемента по сравнению с другой группой и известными характеристиками нормального распределения этого элемента (например, модуля упругости грунта) ().

Распределение минимумов будет смещено влево по отношению к исходному распределению величин и, очевидно, имеет меньшую вариацию. Тогда в качестве функции распределения минимума можно принять любое симметричное распределение (рис. 4). Пусть это будет равномерное на интервале () распределение, в котором любое отклонение равновероятно.

Так как равномерное и нормальное распределение формируют выборку, то необходимо найти смещение математического ожидания

. (17)

В этом случае минимальный модуль упругости грунта

(18)

Положим, что интервал равномерного распределения будет равен доверительному интервалу нормального распределения, тогда

(19)

где t – коэффициент, зависящий от вероятности безопасности, который можно определить из соотношения

. (20)

Здесь 2Ф – удвоенная функция Лапласа, описывающая интегральное распределение математического ожидания; р – вероятность принадлежности исследуемых величин к одной выборке (смеси); с – количество объединяемых групп.

Для оценочных расчетов примем равновероятность выборок (р = 0,5), тогда соответствующее значение t = 1,05.

При использовании выборочных данных относительный объем выборки

, (21)

где – количество наблюдений, попавших в группу нормального распределения, – количество наблюдений, попавших в интервальную оценку равномерного распределения.

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 8 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»