Оптимизация работы машин по демонтажу и разрушению зданий

Предположим, что на разрушение объекта привлечены r экскаваторов и п машин для перевозки продуктов разрушения. Среднее время погрузки одной машины равно v -1 , а среднее время автосамосвала в пути l -1 .

Если в момент прибытия автосамосвала на объект экскаваторы заняты, то машина становится в очередь под погрузку.

Пусть х( t ) - количество машин, которые находятся на объекте в момент t . Процесс х( t ) является случайным в силу того, что время транспортирования имеет случайный характер в силу технических причин и наличия «пробок», как и сам процесс, из-за различной степени армирования разрушаемых конструкций и их габаритов.

Сделанные предположения означают, что время нахождения автосамосвала в пути и время погрузки имеют показательное распределение соответственно с параметрами l и v . Математическая модель позволяет получать явные формулы для различных характеристик и решать частные задачи при организации производства.

Пусть Pk ( t ) обозначает вероятность того, что в момент t на объекте имеется к машин.

Тогда для 0 £ к £ п Pk ( t + h ) = Pk ( t ) P - за время h ни одна машина не выполнила погрузку; + Pk - 1 ( t ) P - одна машина прибыла и стала в очередь под погрузку; + Pk + l ( t ) P - одна машина выполнила погрузку +о( h ).

Это позволяет выявить следующие соотношения:

P 0( t + h) = P 0( t)( 1 - l nh) + P 1 ( t) vh + o( h) для 0 < к < r;

Pk( t + h) = Pk( t)( 1 - l( n - k) h - vkh) + Pk - 1 ( t ) l (п - к + 1) h + Pk+ l( t)( k + 1) vh + o( h)

для r £ к < n ,

Pk( t + h) = Pk( t)( 1 - l( n - k) h - rvh) + Pk - 1( t) l( n - к + 1) h + rvhPk +1( t) + o( h);

Pn( t + h) = Pn( t)( 1 - rvh) + (п - 1) l Pn - 1( t) h + o( h).

Отсюда получаем систему дифференциальных уравнений

P ¢ k ( t ) = (- l (п - к) + vk ) Pk + l (п - к+ 1)Рк -1 + v ( k + 1 ) Pk + l для 0 < к < r ;

P ¢ k ( t ) = - ( l (п - к ) + rv ) Pk + l (п - к+ 1)Рк -1 + rvPk + l для r £ к < n ;

P ¢ n = - rv Pn( t) + Чп - l(п - 1) Рп - 1

При стационарном распределении и получаем систему уравнений, если положим P ¢ n ( t ) = 0.

Решение такой системы имеет следующий вид

где

При работе одного экскаватора ( r = 1)

В качестве критерия эффективности, по которому можно выбирать оптимальное число машин для данного количества экскаваторов, необходим учет стоимости С0 - простоя экскаватора и С1 - стоимость простоя машин.

Зная вероятность различных состояний Рк , определяем время простоя экскаваторов

а при r = 1 L = Р0 .

Среднее время простоя машин

Для одного экскаватора ( r = 1)

Средние издержки в единицу времени составят W ( n ) = C 0 L + С 1 М .

Вероятность того, что экскаватор простаивает при времени погрузки r = 0,2, когда число автосамосвалов п = 4, составляет L = 0,1914, а средний простой автосамосвалов М = 0,5810.

Технология разрушения зданий, как правило, предусматривает использование двух экскаваторов, один из которых производит разрушение верхних этажей с размещением боя на нижних этажах и созданием бермы для расположения второго экскаватора, который непосредственно осуществляет цикл погрузки боя и последовательного разрушения нижележащих этажей.

Исследование математической модели такой технологии показало, что на различных этажах разборки и перевозки продуктов разрушения среднее время простоя экскаваторов может достигать L = 0,5-0,7 при среднем числе простаивающего автотранспорта М = 0,3-0,35.

В зависимости от принятой технологии осуществляется расчет параметров среднего времени простоя машин, оптимизации их потребного количества и минимизации экономических потерь.

На рис. 13.9 приведен фрагмент технологической карты на демонтаж крупнопанельного дома при совместной работе двух экскаваторов. Он включает циклограмму работы каждого из экскаваторов и автосамосвалов в соответствии с технологической последовательностью демонтажа ячеек здания, фундаментов и отрывки котлована под новое здание.

Рис . 13.9. Технология демонтажа крупнопанельного дома при совместной работе двух экскаваторов
а - циклограмма технологического процесса демонтажа; б - технологическая последовательность демонтажа экскаватором « LIEBHERR R 942»; в - технологическая последовательность демонтажа экскаватором « HITACHI EX 400»

Для сноса зданий повышенной этажности из кирпича и бетона создан самый большой 100-тонный экскаватор японской фирмы Komatsu . Он оборудован многосекционной стрелой с гидроприводом, что позволяет вести работы на высоте 40 м. Экскаватор оснащен системой оповещения машиниста об опасном наклоне стрелы, с помощью установленной телекамеры он может наблюдать за процессом обрушения. Стрела экскаватора оснащена системой подачи и распыления воды, что снижает запыленность рабочей зоны, повышает обзор и обеспечивает нормальные условия работы.

На рис. 13.10 приведены рабочие моменты разрушения зданий различных конструктивных схем с использованием экскаваторов различных модификаций.

Рис . 13.10. Рабочие моменты сноса зданий
а - экскаватором Liebherr, оборудованным 4-звеньевой стрелой; б - то же, экскаватором Hitachi; в - то же, двумя экскаваторами; г - 100-тонным экскаватором Komatsu с пятизвеньевой стрелой