Оптимизация технологии и состава отрядов машин и оборудования

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 (1 ... n), производительность базы Пqi, число объектов производства работ i с объемом Qi(i ... m), удельная стоимость перевозок Хqi.

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

(27)

при следующих ограничениях:

(28)

На основании этих равенств составляются уравнения:

С1 = П11Х11 + П21Х21 + П31Х31 + ... + Пn1Хn1 - 1 вариант размещения;

С2 = П12Х12 + П22Х22 + П32Х32 + ... + Пn2Хn2 - 2 вариант размещения;

Сn = П1mХ1m + П2mХ2m + П3mХ3m + ... + ПnmХnm - n вариант размещения.

При условии П1 + П2 + ... + Пn = Q1 + Q2 + ... + Qm принимается вариант с Сn = 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 - c 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 ... n); объем работ, выполняемых на i объекте, с использованием способа к, Хiк; удельная себестоимость работ на объекте i по способу К, Сiк; общий объем работ на i - объекте Qi; объем работ по способу к - qк.

Целевая функция определяется

С = ΣΣХiк · Ciк → min (29)

при ограничениях

Получаем уравнение:

С = С11Х11 + С12Х12 + ... + СnmХnm → min

Х11 + Х12 + ... + П1m = Q1 Х11 + Х21 + ... + Пn1 = q1

Хn1 + Хn2 + ... + Пnm = Qi Х1m + Х2m + ... + Пnm = qк

Решение задачи третьего типа методически совпадает с решениями, представленными в разделе 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 Сед (обычно 1 п. м. реконструированной дорожной одежды):

(30)

где Qсм - сменная длина захватки, м;

n - количество технологических операций;

Si - приведенные затраты на эксплуатацию дорожных машин в i-й технологической операции, руб.;

Si = min (Cij · Mij · T) (31)

(j = 1, mi)

где Сij - приведенные затраты на эксплуатацию одной машины j-й марки в i-й технологической операции, за один час, руб./ч;

Mij - количество машин j-й марки, необходимое для выполнения сменного объема работ в i-й технологической операции, шт.;

mi - 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 прил. к Методическим указаниям по курсовому проекту по строительству дорожных одежд автомобильных дорог, разработанным кафедрой строительства и эксплуатации дорог МАДИ (ТУ) в 1995 г. [13].

Вопросы для самоконтроля

1. Что такое реконструкция автомобильной дороги?

2. Какие существуют методы оценки состояния дорог?

3. Какие элементы земляного полотна могут перестраиваться при реконструкции автомобильных дорог III категории?

4. Классификация способов реконструкции дорожных одежд в зависимости от типа покрытия, категории дороги, местных условий?

5. Какие варианты технологии регенерации покрытий и дорожных одежд Вы знаете?

6. Какие особенности реконструкции МКАД отметили бы Вы?

7. Какова сущность новых методов оценки эффективности технологических решений и оптимизации составов отрядов машин?

ЛИТЕРАТУРА

1. Васильев А.П., Сиденко В.М. Эксплуатация автомобильных дорог и организация дорожного движения. - М.: Транспорт, 1990. - 304 с.

2. Временные технические указания по проектированию и строительству непрерывно армированных цементобетонных дорожных покрытий и оснований в г. Москве: ВСН 4-75 / Главмосинжстрой. - М., 1974.

3. ГОСТ 23457-86. Технические средства организации движения. Правила применения. - М.: Госстандарт, 1987. - 65 с.

4. Дорожные одежды с использованием шлаков / Под ред. проф. А.Я. Тулаева. - М.: Транспорт, 1986. - 221 с.

5. Залуга В.П. Обустройство рабочих мест при строительстве и ремонте автомобильных дорог: Учебное пособие / МАДИ. - М., 1992. - 64 с.

6. Инструкция по проектированию дорожных одежд нежесткого типа. ВСН 46-83. - М.: Транспорт, 1985. - 157 с.

7. Инструкция по определению экономической эффективности использования в строительстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений. СН 509-78. - М.: Стройиздат, 1979. Ч. 1. - 280 с. Ч. 2 - 175 с.

8. Инструкция по устройству дорожных одежд с использованием регенерированного старого асфальта. ВСН 43-78. - М.: Главмосинжстрой.

9. Карпов В.А. Методы оценки инвестиционных проектов. - Уфа, 1995.

10. Классификация дорожных работ. Утверждена ФДД в 1994. - 10 с.

11. Коганзон М.С., Яковлев Ю.М. Оценка и обеспечение прочности дорожных одежд нежесткого типа / МАДИ. - М., 1990. - 53 с.

12. Коганзон М.С., Яковлев Ю.М. Развитие методов расчета дорожных одежд нежесткого типа. В кн.: 70 лет отраслевой дорожной науке. Сборник научных трудов. - М.: «КРУК», 1996. - С. 27 - 34.

13. Коганзон М.С., Яковлев Ю.М. Методические указания к курсовому проекту по строительству дорожных одежд автомобильных дорог. / МАДИ (ТУ), 1995 г. - 50 с.

14. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов и их отбору для финансирования. - М.: Информэлектро, 1994. - 78 с.

15. Методические рекомендации по проектированию и устройству теплоизолирующих слоев на пучиноопасных участках автомобильных дорог. - М.: СоюздорНИИ, 1977.

16. Правила диагностики и оценки состояния автомобильных дорог. ВСН 6-90. - М.: Минавтодор РСФСР, 1990. - 168 с.

17. Перевозников Б.Ф. Опыт проектирования, строительства и реконструкции МКАД. - М.: Инфоравтодор, 1997. - 44 с.

18. Реконструкция автомобильных дорог / В.Ф. Бабков, В.М. Могилевич, В.К. Некрасов и др.; Под ред. В.Ф. Бабкова. - М.: Транспорт, 1978. - 264 с.

19. Рекомендации по совершенствованию методов борьбы с пучинами при ремонте автомобильных дорог (для опытного применения). Росавтодор. - М.: НПО «РосдорНИИ», 1991.

20. Руководство по оценке эффективности инвестиционных проектов, Unido, 1996 г.

21. Руководство по сооружению земляного полотна автомобильных дорог. - М.: Транспорт, 1982. - 160 с.

22. СНиП 2.05.02-85. Автомобильные дороги. Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. - 56 с.

23. СНиП 3.06.03-85. Автомобильные дороги / Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. - 112 с.

24. Содержание и ремонт гравийных дорог. - Хельсинки, 1995.

25. Суханов С.В. Организация и технология строительства водопропускных труб: Методические указания / МАДИ. - М., 1990. - 37 с.

26. Технология и организация строительства автомобильных дорог: Учебник для вузов / Под ред. Н.В. Горелышева. - М.: Транспорт, 1992. - 551 с.

27. Технические правила ремонта и содержания автомобильных дорог. ВСН 24-88. - М.: Транспорт, 1989. - 198 с.

28 ТУ 35-1669-88. Вяжущие полимерно-битумные на основе ДСТ и полимерасфальтобетон: Утв. Минтрансстроем СССР. - М., 1988.

29. Тулаев А.Я. Конструкции и расчет дренажных устройств. - М.: Транспорт, 1980. - 192 с.

30. Указания по производству земляных работ в дорожном строительстве и при устройстве подземных инженерных сетей. ВСН 54-80. - М.: Главмосинжстрой, 1981.

31. Указания по строительству, ремонту и содержанию гравийных покрытий. ВСН 7-89. - М.: Транспорт, 1990.

32. Указания по оценке прочности и расчету усиления нежестких дорожных одежд. ВСН 52-89. - М.: Минавтодор РСФСР, 1989. - 76 с.

33. Цезар Кейрос. Технико-экономические проблемы ремонта и содержания автомобильных дорог / МАДИ (ТУ). - М., 1995. - 57 с.

34. World Bank. Road Detrioration in Developing Countries: Causes and Remedies. Washington, D.C., 1988.