автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.22, диссертация на тему:Календарное планирование строительства железнодорожных водопропускных сооружений в сложных условиях

ПОЗДЕЕВ АНДРЕИ ВЛАДИЛЕНОВИЧ

КАЛЕНДАРНОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ СТРОИТЕЛЬСТВА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ВОДОПРОПУСКНЫХ СООРУЖЕНИЙ В СЛОЖНЫХ УСЛОВИЯХ

Специальность 05.02.22 - Организация производства

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук в форме научного доклада

Москва 2009

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Наличие крупных топливно-энергетических, минерально-сырьевых и промышленных комплексов в Дальневосточном регионе, расширение экономических и торговых связей Дальнего Востока внутри страны и с странами АТР требует развития существующих транспортных коммуникаций, организации новых железнодорожных транспортных схем и коридоров. Это актуально и в связи с тем, что новое железнодорожное строительство на Дальнем Востоке было практически заморожено на 15 лет после постройки Байкало-Амурской магистрали.

Однако реализация современных железнодорожных строительных проектов, характеризующихся необходимостью привлечения значительных финансовых вложений, сложными взаимосвязями различных комплексов работ, сжатыми сроками строительства, суровыми природно-климатическими условиями, отсутствием необходимой инфраструктуры, квалифицированного персонала, строительных мощностей, ресурсной необеспеченностью и др., требует новых подходов к организации, планированию и управлению на всех звеньях строительного производства, его ускорения на основе рациональной концентрации сил, ресурсов и эффективного их использования.

В системе строительства железной дороги решающую роль играет комплекс работ по возведению водопропускных сооружений, являющийся срокообразующим и создающий линейную основу железнодорожной линии. Этот комплекс является одним из наиболее сложных, затратных и ресурсоемких при сооружении железнодорожной линии. Поэтому качественное решение вопросов организации строительства искусственных сооружения имеет особое значение.

Анализ исследований по проблеме организации и планирования работ по возведению водопропускных устройств в условиях нового железнодорожного строительства показал необходимость отыскания принципиально новых методологий разработки производственных программ, их оптимизации по времени и ресурсам. Эти методологии должны базироваться на новых математических моделях и методах, новых информационных системах, учитывать экстремальные условия железнодорожных строек и новые условия хозяйствования.

Цель исследования заключается в разработке новых организационных решений по строительству искусственных сооружений для новых железнодорожных линий на основе новых математических моделей и методик, реализация которых на практике должна обеспечивать формирование железнодорожных строительных программ с минимальными сроками возведения объектов и рациональным использованием стоимостных, трудовых и материально-технических ресурсов.

Методы исследования основываются на системном подходе, методах теории расписаний и организации строительного производства, методах математического и линейного программирования, новых информационных технологиях и интегрированных программных средствах, позволивших подготовить новые организационно-технологические модели и оптимизационные методики формирования производственных программ строительства водопропускных сооружений.

Научная новизна. Степень научной новизны диссертационной работы определяется тем, что в ней с системных позиций и на новом модельном и математическом уровне поставлена комплексная проблема совершенствования организации строительства водопропускных сооружений в тесной взаимоувязке с работами подготовительного периода, выполнением работ по сооружению земляного полотна, путейско-строи-тельными работами на уровне специализированных бригад и ведущих

механизмов, выявлены факторы, влияющие на результаты их функционирования и сформулированы принципы формирования. К элементам научной новизны работы относятся следующие результаты:

- исследованы и выявлены главные срокообразующие процессы при возведении массовых водопропускных сооружений и вскрыты их связи с другими комплексами работ в железнодорожном строительстве;

- предложены новые организационно-технологические решения для разнотипных строительных объектов, организационно-технологических схем и условий строительства;

- разработаны эффективные методики формирования и расчета поточных строительных расписаний, учитывающие организационные, технологические и ресурсные взаимосвязи строительных комплексов водопропускных устройств;

- предложена комплексная методика разработки календарных программ возведения массовых водопропускных сооружений, основанная на методах тории расписаний, обеспечивающая подготовку строительных графиков, оптимизированных во времени и ресурсам.

- разработаны методы интенсифицирования строительно-монтажных процессов строительства водопропускных сооружений, позволяющие формировать производственные программы директивной продолжительности при минимальном привлечении дополнительных ресурсов типа "мощности".

Апробация работы. Автор ознакомил научную и техническую общественность с результатами исследований путем выступлений с докладами на: 62-й межвузовской научно-технической конференции творческой молодежи "Научно-технические проблемы транспорта, промышленности и образования". Хабаровск.: ДВГУПС, 2004; IV Международной научной конференции творческой молодежи "Научно-техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке". Хабаровск: ДВГУПС,

2005; 44 Всероссийской научно-практической конференции "Современные технологии - железнодорожному транспорту и промышленности". Хабаровск: ДВГУПС, 2006; 66-ой межвузовской студенческой научной конференции "Научно-технические проблемы транспорта, промышленности и образования". Хабаровск: ДВГУПС, 2008.

Основные результаты выполненной работы включены в учебный процесс ИТС ДВГУПС в дисциплинах строительного цикла при подготовке инженеров путей сообщения.

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 6 печатных работ.

Практическая ценность работы. Рассмотренные методики принятия решений по организации строительства водопропускных сооружений и разработанная на их основе интегрированная информационная система успешно апробированы в ОАО "Дальмостострой" на строительстве железнодорожной линии к Эльгинским месторождениям углей, железной дороги Спецморнефтепорт Козьмино, переустройстве Сахалинской железной дороги, при возведении мостов магистрали Чита-Хабаровск, транспортных развязок в г. Владивостоке и г. Хабаровске, в ОАО "Дальгипротранс".

Внедрение информационной системы формирования производственных программ возведения искусственных сооружений при сооружении новых железных и автомобильных дорог, реконструкции существующих магистралей показало высокую эффективность предложенных методов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Строящаяся железная дорога представляет собой сложную совокупность инженерных сооружений, которые необходимы для нормальной эксплуатации пути и подвижного состава. В процессе ее строительства необходимо учитывать сложные взаимосвязи различных комплексов работ, отыскивать эффективные организационные решения, которые должны обеспечивать согласованность темпов и заданных сроков возведения линии, ритмичную, производительную работу строительных и обеспечивающих подразделений. При исследовании этой сложной проблемы особое место занимает и задача ускорения темпов работ по вводу в эксплуатацию водопропускных устройств. Это обусловлено тем, что искусственные сооружения, во многом, определяют общий срок строительства железной дороги.

Исследование организационных решений по строительству искусственных актуально и ввиду их высокой стоимости. Так, например, доля объемов работ по строительству мостов на железнодорожной магистрали Беркакит-Томмот-Якутск составляет около 14% от ее общей стоимости. Из водопропускных сооружений наибольший удельный вес по численности приходится на малые и средние мосты, количество которых достигает 0,8-1,2 моста на один километр линии и которые составляют 75-82% годовой программы работ мостостроительных трестов в северной климатической зоне. Наличие большого числа малых мостов и водопропускных труб создает дополнительные сложности в организации железнодорожного строительства.

К усложняющим факторам также можно отнести значительную рас-средоточенность водопропускных устройств по железнодорожной линии, повторяемость одних и тех же работ, имеющих разные объемы,

частые передислокации бригад и строительной техники с одной строительной площадки на другую, значительные различия в трудоемкости работ по смежным строительным процессам. Разработка организационно-технологических решений усложняется также необходимостью подчинения ритма сооружения водопропускных устройств общему темпу строительства железной дороги.

На принятие организационных решений по постройке водопропускных устройств существенное влияние оказывает и технологическое усложнение строительных процессов, особенно в экстремальных природных условиях. Это обстоятельство потребовало внедрения в практику мостостроения технологической специализации с созданием бригад, специализирующихся на выполнении однородных видов работ, вплоть до объединения их в отдельные строительные подразделения. Например, в мостоотряды, осуществляющие только проходки скважин в многолетних мерзлых породах.

Технологическая специализация обусловила тесную организационную и плановую связь не только между смежными специализированными процессами по возведению малых мостов, но и между подразделениями по отсыпке земляного полотна и укладке пути, заводами железобетонных и металлических конструкций, транспортными организациями и т.д. При этом организационные и плановые взаимосвязи между транспортными строительными подразделениями резко усложнились, что потребовало новых подходов к взаимоувязанному формированию производственных расписаний.

В этих условиях крайне важно обеспечить координацию работ всех участников строительства, подчинить их деятельность общему ритму сооружения железной дороги, учесть влияние многочисленных случайных факторов, которые вызывают отклонение всей системы от первоначально запланированного хода работ.

Причинами возникновения случайных факторов, существенно тормозящих ход строительного производства, являются: неудачные организационные решения, к котором относятся и недостатки в организации строительного производства; не полный учет природно-климатических условий строительства; сбои в работе техники, которые приводят к простоям машин и механизмов; недостатки в материально-техническом снабжении, вызывающие перебои в снабжении материалами, деталями и конструкциями.

Поиск эффективных организационных решений для поддержания организационно-технических параметров подсистемы строительства массовых водопропускных сооружений в заданном режиме, а в случае отклонений параметров системы, оперативное внесение необходимых изменений в производственные процессы для ее восстановления - важнейшие задачи оперативного планирования и организационного регулирования строительства инженерных объектов на железных дорогах - новостройках. От тщательности и четкости проработки этих вопросов зависит бесперебойная работа механизированных колонн и сборочно-укпадочного комплекса.

Опыт сооружения железных дорог Сибири и Дальнего Востока доказал, что в проектных решениях по организации строительства железнодорожных объектов и при оперативном управлении, не всегда достаточно рационально решаются вопросы использования трудовых ресурсов, строительной техники, материальных ресурсов, нередко допускается распыление сил и средств.

Степень согласованности в использовании различного вида ресурсов резко снижается при возведении многочисленных водопропускных сооружений, что компенсируется на практике увеличением продолжительности инвестиционно-строительного цикла, строительством временных мостов или обходов. Все это подчеркивает актуальность и

сложность совершенствования организации строительства массовых водопропускных сооружений, особенно в условиях скоростного строительства новых железных дорог.

Поиск эффективных организационных решений для поддержки организационно-технологических параметров подсистемы строительства водопропускных объектов и комплексов в заданном режиме является важнейшей задачей организационного регулирования. От тщательности и четкости ее проработки зависит бесперебойная работа подразделений по сооружению земляного полотна и сборочно-укладочной техники.

В условиях Дальнего Востока, характеризующегося сложными климатическими, топографическими, геологическими и гидрологическими условиями с густой гидрографической сетью, подготовка комплексных организационных решений по строительству искусственных сооружений, взаимоувязанных с основными железнодорожными строительными работами требует дополнительных исследований.

Совершенствованию организации строительства водопропускных сооружений на железной дороге посвящены многочисленные отечественные и зарубежные исследования. Предложены различные подходы к ее решению, подготовлены эффективные информационные технологии, основная часть которых успешно реализуется в практике железнодорожного строительства. На современном этапе развития строительного производства многие ученые: Б.А. Волков, A.A. Гусаков, А.П. Гончарук, К.А. Антанавичус, Ю.А. Куликов, Н.И. Ильин, Р.Ф. Шиханова и др. считают, что научной и методологической основой организации строительства должны быть теория систем и теория математического моделирования сложных систем.

Использование системного подхода и имитационных моделей для организации строительства железных дорог позволяет с большой степенью адекватности отражать динамизм и стохастичность строитель-

ного производства и его организационно-технологические взаимосвязи в пространстве и времени, воспроизводить и исследовать постоянно меняющиеся производственные ситуации, которые сложно формализовать, достигать нужного результата за счет имитации функционирования системы железнодорожного строительства.

В решении этой проблемы, а также в создании новых математических методов в строительстве широко известны научные работы М.И. Иванова, С.П. Першина, Э.С. Спиридонова, Г.Н. Жинкина, A.A. Гусакова, Б.А. Волкова, Г.С. Переселенкова, В.И. Рыбальского, Ю.А. Авдеева, В.А. Афанасьева, A.B. Гавриленкова, С.М. Гончарука, А.К. Шрайбера, А.И. Татаринова, М.С. Будникова, В.А. Тимошенко, В.И. Воропаева, H.A. Шадрина, В.Н. Мастаченко, М.С. Клыкова, Ю.Б. Калугина, B.C. Малышева, М.Д. Рукина, С.Я. Луцкого, Е.В. Басина, М.Д. Спектора, Г.П. Соловьева, Г.Л. Шалягина, Т.В. Шепитько, Д.И. Кошеленко, Г.С. Духовного, В.В. Лисового, A.B. Лещинского.

Системный подход в научных исследованиях предусматривает декомпозицию целостной системы, путем разбиения ее на ряд подсистем различного уровня и установления взаимосвязей между ними по принципу от общего к частному. Рассматривая организацию железнодорожного строительства, как большую систему, представляющую собой множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, образующих определенную целостность, ограничимся раскрытием тех ее элементов, которые связаны с объектом исследования, т.е. с организацией строительства водопропускных сооружений.

До производства работ по искусственным сооружениям необходимо выполнить работы подготовительного периода. По мере окончания строительства водопропускных устройств и участков земляного полотна (сооружения нижнего строения пути) открывается фронт работ для постройки верхнего строения пути (ВСП). Существующее меяеду

рассмотренными комплексами работ пространственно-временное взаимодействие может быть выражено в форме ограничений на выполнение тех или иных работ. Иначе говоря, технологически и организационно данные подсистемы взаимозависимы.

Особенно это относится к нижнему строению пути, составные части которого сооружаются несколькими специализированными подразделениями. В комплексном потоке по строительству нижнего строения пути строительно-монтажные подразделения имеют единую цель - сдачу готовых водопропускных сооружений и участков земляного полотна под укладку железнодорожного пути. Перечисленные особенности позволяют рассматривать составляющие элементы нижнего строения пути, как обособленные подсистемы.

Дальнейшее исследование всей совокупности отношений и связей предполагает раскрытие внутренней структуры отдельно взятой подсистемы, анализ составляющих ее элементов, установление связей с внешними подсистемами.

Таким образом, при более детальном рассмотрении, следует в максимальной степени отразить специфику функционирования подсистемы организации строительства железнодорожных водопропускных сооружений в взаимосвязи с работами подготовительного периода, возведением земляного полотна и работами сборочно-укладочного комплекса. При этом целесообразно рассмотреть: структуру (состав и очередность) выполняемых работ; организационно-технологические параметры исследуемых процессов и объектов; средства возведения объектов с учетом ограниченности трудовых ресурсов и техники; связь процессов с внутренними и внешними параметрами системы.

Организация работ по строительству железнодорожных водопропускных устройств наиболее тесно связана с возведением земляного полотна, состав работ которого в значительной степени зависит от их объ-

емно-конструктивных решений, вида и состояния грунтов, залегающих в основании фундаментов искусственных сооружений, высотой насыпей у подходов к ним, их отверстием. В свою очередь пространственные объемно-конструктивные решения, при рассмотрении объектов на уровне технологически законченных циклов работ, не влияют на очередность проведения работ.

Поэтому в комплекс работ по сооружению водопропускных объектов можно отнести следующие основные процессы в порядке очередности выполнения с последующей сдачей объектов под укладку железнодорожного пути: строительство фундаментов массовых водопропускных сооружений, сооружение сборных опор, монтаж железобетонных или металлических пролетных строений малых мостов. Согласно этого перечня сооружение фундаментов МВС выполняет специализированная бригада нулевого цикла, монтаж тела трубы, опор и пролетных строений малых мостов - соответствующие специализированные бригады монтажников.

Однако рассмотрение основных процессов только по технологически законченным циклам работ с принятым уровнем специализации не дает оснований для окончательного формирования организационных решений при сооружении водопропускных объектов. Дополнительное представление дают организационно-технологические параметры процессов и объектов, среди которых необходимо установить главные сро-кообоазуюшие процессы и их продолжительности.

Применительно к нижнему строению пути важнейшим признаком таких процессов является степень его участия при формировании общего срока строительства объекта, являющихся слагаемыми в сумме общего срока. При сооружении нижнего строения пути к главным срокообра-зующим процессам следует отнести процессы формирования законченных частей малых водопропускных сооружений и возведение готового

земляного полотна на объекте, то есть фундаменты, опоры, пролетные строения, земляное полотно.

Тогда общий срок строительства Тн Но объекта определится из выражения

т - *<Ф) + И0"' + 1-(п0) + t (зп) I I- 1 - И- ] + М- ] + 1 ¡-) + и- ] »

(ф) (оп) (по) (зп)

где , 1:н . 1:н • - продолжительности процессов возведения, соответственно, фундаментов, опор, пролетных строений, земляного полотна.

В приведенной формуле слагаемые выражения отражают технологическую последовательность и связь между главными срокообра-зующими процессами.

Взаимодействие с внешними процессами выражается в виде ограничений на различные сроки: начало строительства фундаментов ИССО, окончание сооружения железнодорожного земляного полотна. Согласно требований СНиП, водопропускные устройства должны быть построены до начала земляных работ.

Однако, для мостов это требование относится только к береговым опорам, готовность которых обеспечит выполнение работ по устройству подходов к мостам и земляных работ вокруг устоев. Сооружение промежуточных опор и монтаж пролетных строений можно производить одновременно с земляными работами или, для пролетных строений, после них, так как данные процессы не взаимодействуют между собой, а в некоторых случаях становятся зависимыми от последних. В то же время, земляные работы и монтаж пролетных строений необходимо осуществить до начала укладки пути.

Все изложенные отношения и связи между подсистемой организации сооружения ИССО и подсистемами организации строительства железнодорожной линии иллюстрирует рис, 1. Таким образом, приведенный

системный анализ совокупности процессов строительства железной дороги позволил установить важные связи между разнородными процессами, их специфические особенности, что необходимо учесть при моделировании организации строительства массовых, водопропускных сооружений. Нами также показана необходимость установления временных ограничений на подсистему водопропускных сооружений со стороны внешних процессов.

В этих условиях наиболее приемлемой модельной основой отображения состояния данной подсистемы будет время и, поэтому под моделью будем понимать формальный, математический способ описания изменения состояний системы во времени.

Для графического отображения модели предложим комплексный линейный график (рис. 2), в котором организационная схема возведения участка линии будет в виде линейной модели, графически воспроизводящей строительные процессы в пространстве и времени. Работы малых водопропускных сооружений, носящих площадочный характер, с целью упрощения в общей модели покажем без отображения в пространстве.

Это представляется возможным, поскольку внешние строительно-монтажные процессы, связанные с сооружением малых и средних мостов, достаточно указать в виде срока окончания работ подготовительном +нзр ного периода ' строительства, сроков начала земляных работ ■ ,

хНМр

дат начала монтажа рельсошпальной решетки " и которые отображаются в модели, только как фиксированные точки на шкале времени в месте расположения ¡-го водопропускного сооружения.

Указанные сроки можно получить в рамках методик, разработанных под руководством профессора Э.С. Спиридонова.

Рис. 1. Декомпозиция подсистемы организации строительства ИССО

В этих методиках ограничения на строительство водопропускных устройств устанавливаются в результате годичных циклов путевых и земляных работ без внутренних перебазировок подразделений на участке линии, сдаваемой во временную эксплуатацию.

Число объектов модели изменяется от 1, ., I, . ,N и равно количеству мостов на участке линии 1_уЛ| сдаваемых к моменту укладки железнодорожного пути. По каждому мостовому сооружению задаются продолжительности специализированных процессов возведения объек-

В модели включены и такие параметры как: tjj*, tjj°n, t|j"c -сроки начала специализированных процессов сооружения фунда-

u X оф х ООП I one

ментов, монтажа опор и пролетных строении; l!jp . ^ . Mjs -сроки окончания специализированных процессов сооружения фундаментов, монтажа опор и пролетных строений; ip > Jk > is - специализированные процессы, выполняемые бригадами р-ой, к-ой и s-ой специализации, где j=1,2,3;Tj - интервал времени между окончанием подгото-

ХОПП хнзр

вительного периода lj и началом земляных работу ; Тобщ . интервал времени, соответствующий годичному циклу работы мостостроительной организации в рабочих днях.

Таким образом, на основе системного анализа в рамках общей комплексной модели системы для каждой части подсистемы строительства железнодорожных водопропускных сооружений описаны ее границы и связи, отражающие особенности организации строительства малых мостов и позволяющие перейти к формализованному изложению задачи.

Рис. 2. Комплексная модель участка железнодорожной линии с технологическими моделями строительства водопропускных сооружений

Для поточной организации работ задача формирования строительного расписания возведения линейно-рассредоточенных искусственных сооружений формулируется в следующем виде.

На участке дороги, длиной Ly„ имеющем N объектов, требуется выполнить работы jp-ой, jK -ой, js-ой специализации. Работы выполняются специализированными бригадами или механизмами, которые могут перемещаться с объекта на объект в произвольной очередности.

Для каждой работы j в соответствии со специализацией работ р, к, s выбраны лимитирующие виды ресурсов типа мощностей: 1,2,.., р,..,Р -количество ресурсов ]р специализации; 1,2,.., к,..,К - количество ресурсов jk специализации; 1,2,.., s,.., S - количество ресурсов js специализации. Технологическая очередность работ задана и для всех объектов одинакова.

Каждая работа на объекте (соответствующей специализации) начинается сразу после окончания ее на предыдущем объекте. Продолжительность выполнения работ tj", tjs известны. Совмещение по времени между работами и одновременное выполнение работ отдельными ресурсами р-ой, k-ой, S -ой специализации на нескольких объектах не допускается.

Требуется определить такую очередность выполнения работ по всем объектам на выделенном участке железнодорожной линии, при которой ресурсы строительно-монтажных подразделений использовались наиболее рационально и достигался минимальный срок реализации строительной программы. При решении этой задачи необходимо выполнить ряд технологических и организационных условий, временных организа-

ционных ограничений и временных условий, а также ограничений по ресурсам.

Технологические условия: тт, = {jp;jk;jj}= const, V^eN, где тг, -технологический маршрут выполнения работ на ¡-ом объекте. Организационные условия обусловлены непрерывностью использования ресурсов и могут быть представлены в виде tj := t|+i,p е N •

Временные организационные ограничения: а) внешние; б) внутренние. Внешние временные ограничения накладываются на главные сро-кообразующие процессы и связанны с заданием внешних сроков начала и окончания работ на объектах

Ttitfjfctr. чя fcr чсЬс.

max (t"* + trist""», min rt^f"-

IsN v ' iev

Последнее временное ограничение введено в модель для тех случаев, когда выполняется монтаж пролетных строений с готового земляного полотна. Внутренние ограничения на сроки начала работ по технологическим условиям представлены следующими соотношениями

min{t"on}>tf\ min {t?no }> t?* .

Временные условия определяют: а) выделенные для производства и монтажа работ временные интервалы по фундаментам и опорам T, = fr = r.T>rt б) интервалы времени для монтажа пролетов, определяемые как AT, =[ДТ" =Т° =^зр,ЛТ° =t"MpJ; в) общий интервал времени для строительства искусственных сооружений на участке линии Тобщ = max{t"Mp}_-min{t°nn}; Г) интервал времени для возведения фундаментов и опор мостов Т = гпах {t"3p j- min {t°nn}.

Для назначения ресурсных ограничений укажем организационные маршруты ресурсов, каждый из которых представляет собой последовательность работ по нескольким объектам, по которым, планомерно и непрерывно выполняя их, перемещается единичный ресурс типа "мощности" (бригада, машина, механизм). Количество таких маршрутов зависит от ресурсных возможностей мостостроителей, которые можно представить как: = {jp.jp.....Jp} VpePa, aj = .....Vkekß,

CTte = {je>js>---Je} ^seSr> где 0,РХ10^У,0|® - x, y, z -ые организационные маршруты, соответственно, р, k, s-oro ресурсов; х, у, z - номера маршрутов р, к, s-oro ресурсов, составляющих множества X, Y, Z; rj, v, ц - число объектов, на которых производятся работы jp> jk js , выполняемых р, к, s-ми ресурсами; а, ß, У - индексы ресурсов, учитывающие разновидности применяемых бригад и ведущих механизмов.

Тогда ограничения на уровень потребляемых ресурсов имеют вид

|>Р<Ра, VpePa,fa^<Kp, Vk s f2<Pyl VseSr

X —1 V=1 2=1

Ha участке строящейся линии Lyn, организационные маршруты перемещения бригад и техники могут быть образованы различными способами, формирование которых относится к задачам организационной увязки потоков во времени. Несмотря на простоту сформулированной задачи, в настоящее время в рамках теории расписаний практически невозможно реализовать разработанную модель, с точки зрения получения точного решения, не только из-за громоздкости и сложности вычислений, но и из-за существования множества неформализуемых процедур нахождения оптимума. Многие авторы к трудностям решения таких задач относят причины, которые заключаются в сложности струк-

туры расписания работ, в отсутствии условий существования экстремума, в несовершенстве оценок сходимости предлагаемых алгоритмов и др.

Особенность решения поставленной в работе задачи состоит в

трудности формализации внешних ограничений, где неясны допустимо™ хНЗр *нмр

мые значения 1, , I, ^ , которые оказывают существенное влияние на Т|, ДТ| , Т, Товщ. Так, например, увеличение интервалов времени Т, расширяет область допустимых вариантов организационных маршрутов расписания, увеличивает сроки строительства линии.

Частичное предварительное устранение неопределенностей в задаче возможно за счет упорядочения указанных ограничений. Однако это заметно не облегчает решение поставленной задачи, которая относится к классу сложных комбинаторных задач дискретной математики. К путям их решения, относятся принципы декомпозиции общей проблемы на ряд частных задач. Поэтапное решение последних, с последующей взаимоувязкой и учетом результатов, полученных на предыдущем этапе, приводит к существенному снижению размерности задачи.

На каждом этапе, в результате решения частной задачи формируется соответствующий неритмичный специализированный поток в виде организационных маршрутов движения специализированных бригад или механизмов по объектам с учетом сформулированных условий и ограничений. Таким образом, в общей задаче по формированию графика можно выделить следующие этапы: а) формирование рациональных организационных маршрутов буровых или сваебойных комплектов в составе бригад нулевого цикла; б) формирование рациональных организационных маршрутов строительно-монтажных бригад по монтажу опор

малых мостов; в) формирование рациональных организационных маршрутов крановых комплектов в составе монтажных бригад по установке пролетных строений.

В исследовании процесс принятия решений по формированию расписания сооружения ИССО предлагается осуществлять в направлении от последнего процесса (в технологической последовательности работ) к первому, в отличие строительства, где порядок выполнения работ строго противоположный. Поэтому, первым таким процессом, подлежащим увязке, является комплекс работ по монтажу пролетных строений.

Для него предлагается вначале решить задачу рациональной загрузки парка монтажных кранов. Решение может быть получено на основе методов линейного программирования. В качестве исходных данных указываются: М - множество пролетных строений, устанавливаемых на N объектах; Б - множество монтажных кранов в организации; ш - индекс весовой группы пролетных строений в-го веса; у -индекс вида монтажного крана соответствующей грузоподъемности (у=1,2,...,В) ; эу - количество кранов у-го вида; с1т - количество пролетных строений т -ой весовой группы.

Дополнительно задаются нормы затрат времени кранов у -го вида для каждой весовой группы, стоимости и машиноемкости выполнения работ, коэффициенты использования по времени и др.

В результате решения для каждого монтажного крана становятся известными параметры := }, необходимые для составле-

ния графика работ (- количество пролетных строений т -ой весовой группы, устанавливаемых ву-ым -краном на I -ых объектах;

tg m_ - время, требующееся для их установки). При разработке специализированного потока на монтаж пролетных строений малых мостов в соответствии с организационной схемой (рис. 3) имеется возможность предварительно определить следующие временные характеристики строительно-монтажных процессов: наиболее ранние на-

4.НПС1 _ ; JfOOn (_ : Jxoon , 4-Ф , 4-°П (

чала Ч ~minlLijk J-™ lli Ч * J: наиболее поздние окончания

fonc' J.HMP

t|] = max ч ■

Ja urM

Кроме того, исходя из условия готовности опор к началу отсыпки насыпей, открывающих фронт работ для монтажа железнодорожных пролетных строений, можно рассчитать минимальные сроки сооружения

объектов ty"0 = max{(t"3p +t™)} и допустимый интервал времени Т™ ,

ТПС _ хОПС' 1НПС'

„ .....,_______„—...............,--------- n,T - lij, ~ mj. ■ времени и сроков функционирования процессов монтажа пролетных строений Sy-ми кранами, относятся к определению фронтов работ во временном разрезе. Рассмотрим также распределение средств механизации по фронту работ в пространстве.

Для этого вначале пометим список всех мостов по ходу строительства железнодорожной линии nSy> на которых будет производиться

монтаж пролетных строений Sr -ми кранами. Далее, начиная с первого помеченного ИССО, произведем для первого Sy -го крана последовательное суммирование продолжительностей t|J° так, чтобы

% _ nSy+1

^Ttjk <tg m, tjj° >ts m- После распределения первого монтажного

i=i i=i

крана по фронту работ в пространстве аналогичные процедуры выполняются для оставшихся средств механизации.

Рис. 3. Организационная схема участка железнодорожной линии с технологическими моделями строительства мостов

Итерационные расчеты необходимо осуществлять до тех пор, пока последующие объекты окажутся помеченными или их список окажется исчерпанным. Таким образом, алгоритм распределения Эу-ых средств

механизации в пространстве, представляет собой многошаговый процесс, где на главном шаге производится последовательная проверка условий с последующим закреплением и запоминанием

Зу'П5у lSy •

Аналогично процессам монтажа пролетных строений определим фронты работ по времени при возведении опор и фундаментов мостов. Исходя из этого ранние начала и поздние окончания работ по сооружению опор и фундаментов определятся:

C=m.n{tf}=mln{(tr+t{)}, С =min{C },

где NK - множество i -ых объектов, на которых производится монтаж опор к -ым ресурсом. А допустимый интервал времени Т°" рассчитается по

топ _ ±опп' ±ноп'

формуле 'nk .

Повторив подобные рассуждения применительно к работам по устройству фундаментов, предложим расчетные формулы по определению ранних и поздних окончаний работ:

С = min {t°nn} = maxi tf"p - t°n j

Up leNp II ), Up ieNp iJ« >1

где Np - множество i -ых объектов, на которых выполняются работы по возведению фундаментов р -ым ресурсом. Рассчитаем также полное

допустимое время занятости участка = t?* - t|J* .

Знание допустимых интервалов времени применения трудовых ресурсов и средств механизации, предельных сроков начала и окончания работ всех специализированных процессов в пространственном и вре-

менном разрезе, позволяет правильно наметить способы организации работ и перейти к расчету и последовательной оптимизации комплексной поточной модели строительства водопропускных сооружений.

Однако на каждом этапе формирования, расчета и оптимизации календарной программы возведения водопропускных устройств требуется расчет временных параметров работ расписания, что предполагает применение наиболее эффективных расчетных технологий строительных потоков. В настоящее время разработано достаточно много методов и методик определения временных параметров поточных расписаний, в том числе и в железнодорожном строительстве. В частности, широко известна методика С.П. Першина в сетевой постановке, табличный метод H.A. Шадрина, технология, предложенная В.А. Тимошенко, другие разработки.

Давая оценку этим методам можно указать на их высокую трудоемкость, недостаточную наглядность. Кроме того, они не позволяют решать поставленную задачу в общем виде и поэтому не могут быть применены в комплексной поточной модели строительства водопропускных сооружений. Поэтому в диссертации предложены новые математические методы расчета потоков, включая неритмичные, с различными организационно-технологическими зависимостями, для которых, в самом общем случае характерно:

12 i п-1 п

12 i п-1 п

12 i п-1 п

12 i п-1 п

ф, ф, ф ф, ф ф. ф, ф tm-1 lm-1 ''' tm-1 """ Lnyl lm-1

12 i n-1 n

t > Im Im Im чп im'

где т - количество сооружаемых водопропускных устройств, входящих в строительный поток; п - число специализированных бригад,

работающих на объекте; t - длительность ¡-го вида работы на ]-ом объекте.

Задача расчета таких организационно-технологических моделей за-

.(н) ,(о) _

ключается в вычислении сроков начала Ц- и окончания Тг—/ работ, длительностью ^ при непрерывной работе каждой специализированной или комплексной бригады.

Последнее условие, в общем случае, приводит к простоям объектов. Иначе говоря, обеспечение условия непрерывности работы бригад влечет за собой разрывы д|"(1+1) между работой бригад I и ¡+1 на объекте

Определив значения Д|"(М>, можно перейти к вычислению сроков выполнения работ , С] (рис. 4).

Исполнитель I сг

та 1 2

-Ин)

I (М)

I (М)-1 1

Исполнитель ¡+1 I

т(н) т(о) I ¡-д I

I

-г(и)* I г

(¡+1Н

^ (т-1) т

¡-0+1)

АГ

(т-1)

тМ' . т(°) I (¡+1)-.! I г

(¡+1)-]

Рис. 4. Модель расчета неритмичных потоков при непрерывной работе исполнителей

Вычисления календарных сроков выполняются в следующей последовательности:

I. С учетом временных ограничений, обусловленных ведением предшествующих работ, назначается срок начала выполнения строительной поточной программы tí"' .

II. Определяются календарные сроки tí-' и tí!) работы i-ой бригады на m объектах ИССО. Искомые величины вычисляются по формулам:

t(H) _ J. (О) .(о) _ ,(н) , J

Ч-] ~ l¡-i > И-j — I¡-j т Ч .

III. Присваивается 1:=1+1 и назначается срок начала работы (¡+1)-ой бригады на первом объекте ИССО t'íiVi из условия предоставления фронта работ i-ой бригадой: t(¡%-i = t¡°\ .

IY. Вычисляются сроки начала и окончания работ t|líi)_j, t{°+'i)_] для бригады (i+1) на j-ом объекте ИССО. Вычисленные величины являются предварительными, так как они в дальнейшем могут измениться.

Y. Проверяется, на всех ли объектах ИССО предоставлен фронт работ для бригады i+1. Проверка осуществляется путем анализа величин

jM^ j-^j Если VA]~ÍI+1) ^ 0, это означает, что на всех m объектах ИССО для (¡+1)-ой бригады предоставлен фронт работ (из д|"(1+1>= 0 следует, что при смене бригад соответствующий объект ИССО не простаивает). Таким образом, при VAj"llt1>£0, предварительно

.(H)- 4.(0) *

рассчитанные сроки t¡M)_j и t(i+1)_j принимаются окончательными: t(i+i Н 1(1+1 Н > 1(1+1 н T(i+1 )-J ■

YI. При 3Aj"(l+1)<0 выбирается наибольшее по модулю значение отрицательной величины Aj4"'1) и осуществляется корректировка предварительно рассчитанных сроков t|?iH и t¡¡?1H по формулам:

t(H) _ + (н)' , тяу I д i-0+Dl .(о) _ .(О)- , maY | д l-{i+1)|

t(i+i)-¡ - t(i+i)-j + max |Aj ¡, t(i+i)-j - t(i+i)-¡ + max ¡Aj I-

Таким образом определяются календарные даты по всем работам

строительного поточного графика и становится известной продолжите)

тельность его строительства I п-т.

Разработанный метод обеспечивает расчет поточных строительных расписаний и в тех случаях, когда имеет место организация работ с разветвлением потоков (рис. 5).

0 бъекты

1 2 3 4 Бригада 5 |.....^ ^ ^ и

■»I •'// 'Н л

1 '"2 "3 у '4 ' I Бригада 2 ^ (, ¡.. (<, -( ,

I / I /I / I г

/ /1/1/1 I

1 / 2 / 3/4 / ;

Бригада 1 С ' ' ' '

С С 7 с 7 /

\Ч \Ч 1 .4 ' '

\ \ IV) \ ч' » <-

!. V 1 V N 2 V' N 3

' 4 1 V ^ £. — Л у 4 I Бригада 3 1 \ 1 \ 1 \......1 I

\ \ \ ч

ч \ ч ч

Бригада 4

Рис. 5. Связи между исполнителями в технологической модели

Как видно из рис. 5 исполнитель предоставляет фронт работ не одной, а нескольким бригадам (бригадам 2,3,4), а бригады 2,3 - бригаде 5. Для графика работ такой структуры вычисления календарных сроков работ выполняются в следующей последовательности:

Бригада 2

Бригада 1 -► Бригада 3-► Бригада 5.

Бригада 4

Схема расчета показывает, что после определения календарных сроков работ для первого исполнителя можно выполнять независимые расчеты расписаний бригад 2,3,4. При этом индекс I первой бригады назначается равным единице, а для 2, 3 и 4 исполнителей ¡=2. Календар-

ные сроки выполнения работ бригады 5, имеющей по схеме ¡=3, определяются из того, что с индексом 1 =2 выступают две бригады (исполнители 2 и 3). В качестве окончательных сроков , Т(?] принимаются такие, которым соответствует тахТ]-()-1) .

Предложенная модель также позволяет учитывать совмещение строительных процессов ИССО во времени, что значительно расширяет область варьирования организационно-технологическими схемами и повышает устойчивость решений.

Величина совмещения Д 1'/(|+1) работ, выполняемых бригадами (И) и \ на объекте ] задается исходя из организационно-технологических ограничений. Зная величины А^"<|+1,можно определить календарные сроки ^ , ^ при совместной работе двух или более строительных бригад:

Рассмотренные процедуры предназначены для расчета расписания сооружения водопропускных устройств и для условий максимально плотного ведения строительных работ на объектах (рис. 6). В соответствии с предложенной в работе стратегии поэтапного формирования календарной программы строительства ИССО разработана программа на основе оптимизирующей системы Solver.

Оптимизационный модуль Solver обеспечивает, в рамках выставленных условий и ограничений, отыскание таких сроков ведения строительно-монтажных работ, при которых достигается конструирование расписания наименьшей продолжительности. Сборка строительного календарного графика выполняется в интерактивном режиме. При этом последовательность разработки расписания работ по строительству ИССО такова: монтаж пролетных строений, сооружение опор, возведе-

tí-i = t¡.j + max

tí?, = tí?j' + max (¡Д ¡"(l+1)j - Л

(Н) _ tM*

Рис. 6. Блок-схема расчета строительного расписания в условиях непрерывного ведения работ на объекте

Сооружение

земляного полотна

,нзр

,иэр

Рис. 7. Оптимизированное расписание работы крана при монтаже пролетных строений

Если разработанное на основе рассмотренных рекомендаций расписание работ не укладывается в заданный срок необходимы дополнительные решения, направленные на интенсифицирование строительного производства. Они могут быть, в частности, обеспечены за счет концентрации трудовых ресурсов и средств механизации на ряде объектов путем перераспределением бригад и техники внутри мостостроительной организации.

Для рационализации принятых ранее поточных схем ведения работ необходимо оптимизировать число подразделений, комплектов машин, бригад, участвующих в строительстве водопропускных объектов и комплексов. В диссертационной работе для условий поточной организации строительства получены зависимости коэффициента относительного

сокращения простоев ресурсов Упр и показателя эффективности ис-

пользования дополнительных ресурсов 5яр от количества ресурсов пВр

и количества работ Ы:

я - (1 + УПРК

'ДР

П6р +1

при

п

бр N п,

1_

бр

'бр

На основе этих зависимостей может быть осуществлен выбор близкого к оптимальному значению варианта требуемого количества ресурсов типа "мощности". Численная интерпретация указанных зависимостей приведена в табл. 1,2. Из приведенных таблиц видно, что наибольшая эффективность дополнительного подключения ресурсов достигается при малом количестве ресурсов (каналов) и большом количестве работ (пбр=4-5, N£50, бдР=0,6-0,7).

Таблица 1.

Коэффициенты относительного сокращения простоев упр при изменении п6р и 5др

пбр Коэффициенты относительного сокращения простоев УПр

5ДР=1.2 5др=1.0 бДР=0,8 5ДР=°,6 бдР=0,4 5др=0.2

1 1,4 1,00 0,60 0,2 -0,20 -0,60

2 0,8 0,5 0,20 -0,10 -0,40 -0,70

3 0,6 0,33 0,07 -0,20 -0,47 -0,73

4 0,5 0,25 0,00 -0,25 -0,50 -0,75

5 0,44 0,20 -0,04 -0,28 -0,52 -0,76

6 0,4 0,17 -0,07 -0,30 -0,53 -0,77

7 0,37 0,14 -0,09 -0,31 -0,54 -0,77

8 0,35 0,13 -0,10 -0,32 -0,55 -0,78

9 0,33 0,11 -0,11 -0,33 -0,56 -0,78

10 0,32 0,10 -0,12 -0,34 -0,56 -0,78

При пбр>10 использование дополнительных ресурсов становится практически бесполезным даже при N>100.

Таблица 2.

Коэффициенты относительного сокращения простоев У пр при изменении п6р и N

пбр Коэффициенты относительного сокращения простоев Y Пр

N=10 N=20 N=30 N=40 N=60 N=80 N=100

1 -0,90 -0,95 -0,97 -0,98 -0,98 -0,99 -0,99

2 -0,30 -0,40 -0,43 -0,45 -0,47 -0,48 -0,48

3 -0,03 -0,18 -0,23 -0,26 -0,28 -0,30 -0,30

4 0,15 -0,05 -0,12 -0,16 -0,18 -0,20 -0,21

5 0,30 0,05 -0,03 -0,08 -0,12 -0,14 -0,15

6 0,43 0,13 0,03 -0,02 -0,07 -0,09 -0,11

7 0,56 0,21 0,09 0,03 -0,01 -0,06 -0,07

8 0,68 0,28 0,14 0,08 0,01 -0,03 -0,05

9 0,79 0,34 0,19 0,11 0,04 0,00 -0,02

10 0,90 0,40 0,23 0,15 0,07 0,03 0,00

Введение в оптимизационный модуль Solver зависимостей коэффициентов относительного сокращения простоев ресурсов Ynp и показателей эффективности использования дополнительных ресурсов бдр от количества ресурсов п6р и количества работ N позволяет в ряде случаев существенно сокращать сроки возведения объектов ИССО при минимальном резервировании мощностных ресурсов.

В тех случаях, когда рационализация строительных потоков по постройке водопропускных объектов не позволяет выполнить заданные временные параметры необходимо рассмотрение и реализация воз-

можностей по привлечению дополнительных мощностных ресурсов мостостроительной организации.

При этом ставится задача определения таких режимов ведения общестроительных и специализированных процессов при возведении искусственных сооружений на заданном участке новой железнодорожной линии, которые, с одной стороны - обеспечили бы получение календарного графика производств работ с сроком выполнения, меньшим или равным директивному, а с другой - потребовали бы минимального привлечения дополнительных ресурсов.

При решении этой задачи по каждой работе организационно-технологической модели строительства ИССО задается минимальная

потребность в мощностных ресурсах и соответствующая продолжительность О], а также минимальная продолжительность с^. При этом имеют место соотношения у^ < у у < у^ и с^ < Ху < йу.

Общая постановка задачи интенсифицирования состоит в отыскании календарного плана строительства комплекса водопропускных сооружений при минимальном привлечении дополнительных специализированных монтажно-строительных бригад, техники и средств механизации. Математическая модель задачи выглядит следующим образом.

Дана сетевая организационно-технологическая модель строительства малых мостов {0,1} соответствующая выполнению всех работ ¡- ] е р в режиме с минимальной интенсивностью. Известно заданное время выполнения проекта Т„. Сокращение продолжительности выполнения работы Ч на величину Дхл-0я-хц может быть достигнуто за счет передачи части трудоемкости работы Ду„ = спДхн = си(Рц -хп) дополнительно привлекаемым исполнителям.

Требуется отыскать такой календарный план строительства ИССО {х,Т}, который минимизирует функцию £ Ду,¡ c¡¡(D¡¡ - x¡¡) и удовлетворяет условиям d¡¡ <x¡j <D¡¡ для всех i-jsp; Tn^ - т}0) < Tn; T(o)

+ x¡¡ -

T(o)

<0 для всех ¡-jep, где раннее время свер-

шения события i(j).

Интенсифицированию расписания возведения ИССО должна предшествовать проверка на существование решения при заданном сроке Т„. Для проверки принимаем X|j=d¡j, и определяем минимально-

возможный срок реализации программы по строительству водопропускных сооружений т. Если Тп>т, то задача имеет решение. Однако если принять Хц = Dij, то соответствующее критическое время М можно условно рассматривать как нормальное ограничение для продолжительности

выполнения строительного проекта Т^0'. Таким образом, m sT,(0'< М. Отыскание для каждого значения А из сегмента [т,М], минимума

функции Xc¡j(py-X¡i) при условиях dij <x¡j <D¡j, T(°)-lf0) = A,

¡i

+ представляет собой параметрическую задачу линей-

ного программирования. Ограничения этой задачи покажем в следующем виде:Т<°> + хч-Т/°)<0, +х, sDg.-x, -T^+Tf <А.

Разработку оптимизационного механизма интенсифицирования строительного расписания выполним в рамках двойственной задачи. Для этого поставим ограничениям в соответствие неотрицательные переменные f¡j, g¡j, hij и V. После преобразований задача интенсифицирования расписания принимает следующий вид:

AV - £ dijkfi|k min , ijk

¡=п

0<Цк<С|]к,к = 1,2.

В данной постановке организационно-технологическая модель строительства ИССО интерпретируется как транспортная сеть, ветви которой соответствуют работам, а узлы - событиям модели. Начальное событие сетевой модели становится источником (э), а целевое - стоком (п) транспортной сети. В итоге задача оптимального интенсифицирования заключается в определении потока минимальной стоимости в транспортной сети. При этом условия оптимальности имеют вид:

Т1(0) = 0.тп(0) = Л, ^+Т<°>-Т/°><0>^, ^к+Т<°»-Т(°»>0>сик.

Алгоритм поиска оптимальных режимов интенсифицирования расписания возведения объектов ИССО заключается в последовательном отыскании значений Ь, удовлетворяющих условиям оптимальности для убывающих значений А, после чего по формуле Ху = гтнп{0у,~г|0)-Т|(0)} определяются значения хик. В блок-схеме оптимизационного алгоритма (рис. 8) использованы следующие обозначения: ¡*(Г) - закодированное событие; ¡"(Г) - незакодированное событие; {Щ} - код события, где I - номер предшествующего события, а - вторая часть кода; а^ (резерв критичности);

аЦ2 = ^ук + Т,(0)-Т/0) (резервсокращения).

В первом блоке алгоритма вычисляется т^ = тах{т/0' + Ц }т{°) = 0 ■

Во втором блоке алгоритма определяется возможность сокращения продолжительности выполнения плана строительства ИССО. Начальному событию присваивается код {О,-0}, Затем последовательно просматриваются все работы, имеющие предшествующие события. Ее-

ли для этих работ выполняется условие а|)2 = 0, то последующие события получают код {i,"}.

После окончания кодирования начинает работать третий блок алгоритма. Проверяется наличие кода у конечного события. Если оно получает код {к,°°}, то это означает, что дальнейшее сокращение продолжительности выполнения строительного расписания невозможно, так как все работы, лежащие на критическом пути, выполняются за время d¡j. Если конечное событие кода не получает, начинает работать четвертый блок алгоритма.

В нем все события модели последовательно просматриваются и кодируются по следующим правилам.

Пусть ¡ - некоторое закодированное, но еще не рассмотренное событие с кодом {±к, Тогда: а) если существует незакодированное событие j, такое, что для работы i-j выполняются условия а^ = 0, f¡j < Су, то событие j получает код {Щ}, где О, =гЦц,с,, -fj; б)

если существует незакодированное событие], такое, что для работы i - j выполняется условие аи2 = 0, то событие j получает код {i. QJ; в) если для некоторого незакодированного события условия "а" и "б" не выполняются, то событие j кода не получает.

Пусть ¡ некоторое нерассмотренное событие ориентированного сетевого графа, не имеющее кода, в то время как событие j имеет код { ±k,Qj}. Тогда: а) если для работы i-j выполняются условия fs> сц, a¡]2 = О, то событие i получает код {-j,Qi}, где Qj =mir(cii,cij — fu); б) если для работы i-j выполняются условия fj¡> 0, а,л = 0, то событие i получает код {- j,Q¡}, где Q¡ =m¡r(Q,fjj); в) событие i остается незакодированным, если условия «а» и «б» не соблюдаются. Результатом работы четвертого блока алгоритма является получение или неполучение конечным событием кода типа {+k, Qn}.

Рис. 8. Блок-схема алгоритма отыскания оптимальных режимов интенсифицирования календарного графика возведения ИССО

Проверка наличия кода у конечного ссобытия выполняется в пятом блоке алгоритма. После получения конечным событием кода начинает работать шестой блок. Вторая часть кода, получаемого конечным событием, на первом шаге будет равна минимальному значению Су на работах критического пути. На последующих шагах - разнице между "ценой" сокращения на предыдущем шаге и вновь полученной ценой.

Значение Qn прибавляется (при обратном кодировании - вычитается) к значениям f¡j по всем работам, лежащим на критическом пути. Для этого события просматриваются от конечного к начальному. Первая часть кода j-ro события определяет i-e событие работы, по которой и выполняется действие fy ± Qn. По достижении начального события начинает работать четвертый блок алгоритма.

Если в пятом блоке алгоритма устанавливается, что конечное событие кода не имеет, в работу включается седьмой блок алгоритма. Конечное событие остается незакодированным в том случае, когда для одной или нескольких работ будет иметь место равенство cpfg. Это означает, что ни одно из условий кодирования событий, определяющих данные работы, не удовлетворено и одно из событий по каждой из этих работ остается незакодированным.

Далее определяется возможная величина сокращения продолжительности работ, лежащих на критическом пути. По работам, имеющим одно незакодированное событие, сравниваются резервы критичности и резервы сокращения. В блоке VII Ai - это множество работ, у которых закодированы только предшествующие события, А2 - множество работ, у которых закодированы только последующие события. Минимальное значение резерва по этим работам и определит величину сокращения (ДТ). Эта величина вычитается из наиболее раннего ожидаемого времени свершения всех незакодированных событий.

В восьмом блоке алгоритма полученное значение Т^ сравнивается с заданной продолжительностью выполнения плана. Если Т^ < Тп, то работа алгоритма заканчивается. Если Т^ > Тп, начинает работать второй блок, так до тех пор, пока не будет достигнуто Т^ < Тп или пока конечное событие сетевой модели не получит код типа {к,оо}. В девятом блоке алгоритма определяется продолжительность работ (ху) в оптимальном плане.

Рассмотренные технологии отыскания оптимальных схем интенси-фицировния расписаний успешно апробированы при строительстве водопропускных сооружений автомобильных дорог Лидога-Ванино и Сели-хино-Николаевск на Амуре. На рис. 9. показан фрагмент оптимизированного расписания строительства малых мостов на одном из участков автомобильной трассы Лидога-Ванино. Предварительные результаты применения методики интенсифицирования календарных графиков показали, что ее применение позволяет сокращать продолжительность функционирования объектного потока возведения ИССО на 29-32% по сравнению с первоначальной схемой организации работ и избежать "накладок" в использовании уникальной техники в экстремальных условиях Дальнего Востока.

На основе подготовленных в диссертационной работе методик календарного планирования строительства водопропускных сооружений была разработана интегрированная информационная система управления управления, которая нашла широкое применение в подразделениях ОАО "Дальмостострой". Наиболее положительные результаты от ее внедрения получены на строительстве железнодорожной линии к Эль-гинским месторождениям углей, железной дороги Спецморнефтепорт Козьмино, переустройстве Сахалинской железной дороги, при возведе-

Рис. 9. Календарный график сооружения мостов на новой строящейся автомобильной дороге Лидога-Ванино

Внедрение информационной системы формирования производственных программ возведения искусственных сооружений при сооружении новых железных и автомобильных дорог, реконструкции существующих магистралей показало высокую эффективность предложенных методов.

По результатам исследования можно сделать следующие основные выводы;

1. В системе строительства железной дороги решающую роль играет комплекс работ по возведению искусственных сооружений, являющийся срокообразующим и создающий линейную основу железнодорожной линии. Этот комплекс является весьма дорогостоящим, организационно сложным и ресурсоемким. Поэтому качественное и системное решение вопросов организации строительства водопропускных сооружений на железнодорожной линии имеет особое значение.

2. Анализ и обобщение существующих методов организации и планировании показал, что специализированные процессы по строительству искусственных сооружений должны рассматриваться не только в тесной взаимосвязи между собой, но и согласовываться с ресурсами обеспечивающих подразделений.

3. Системный анализ всех основных организационных процессов строящейся железнодорожной линии, позволил установить главные срокообразующие процессы, связанные с сооружением водопропускных сооружений и их функциональные связи с разнородными комплексами работ по нижнему и верхнему строению пути.

4. На основе выявленных взаимосвязей между характеристиками и параметрами объектов строительства новой железнодорожной линии разработана общая математическая модель функционирования

подсистемы организации строительства массовых водопропускных сооружений в увязке с подготовительным периодом, земляными работами,укладкой пути.

5. В рамках комплексной модели назначены подходы к разработке и оптимизации по времени и ресурсам производственных программ сооружения водопропускных устройств. Технологии формирования строительных расписаний водопропускных объектов рассмотрены для годовых, месячных и недельно-суточных производственных графиков производства и учитывают особенности производственно-строительных процессов в экстремальных условиях Дальнего Востока.

6. Предложены математические методы календаризации элементов планирования водопропускных сооружений, обеспечивающие расчет поточных строительных расписаний со сложными организационно-технологическими зависимостями, с совмещением строительных процессов во времени, при разветвлении строительных потоков. Подготовленные методики предназначены для расчета графиков как при непрерывной работе исполнителей, так и при максимальной плотности работ на водопропускных объектах.

7. Подготовлены оптимизационные технологии, включающие новые методики формирования и расчета специализированных бригадных потоков в увязке со сроками возведения земляного полотна, разработан алгоритм формирования рациональных маршрутов перемещения монтажных, буровых и сваебойных комплексов, обеспечивающий минимальную продолжительность возведения сооружений.

8. Для тех случаев, когда разработанные на основе принятых организационных и технологических схем ведения строительных процессов, а также назначенной последовательности сооружения объектов строительные расписания не соответствуют заданным временным ограничениям, в диссертационной работе предусмотрены

дополнительные расчетные и оптимизирующие механизмы, направленные на интенсифицирование строительных процессов.

9. Поиск оптимальных временных режимов ведения строительных работ по сооружению водопропускных объектов и комплексов осуществляется на основе предложенной в работе оптимизационной методики, базирующейся на методах параметрического линейного программирования и обеспечивающей минимум привлечения мощностных ресурсов и выравнивание графиков их использования.

10. Рассмотренные в работе методики составляют основу интегрированной информационной системы производственного планирования, формирования расписаний, которая успешно апробирована на строительстве железнодорожной линии к Эльгинским месторождениям углей, железной дороги Спецморнефтепорт Козьмино, переустройстве Сахалинской железной дороги, при возведении мостов магистрали Чита-Хабаровск, транспортных развязок в г. Владивостоке и г. Хабаровске, в ОАО "Дальгипротранс".

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Поздеев A.B., Полоз В.Н. Анализ подсистемы строительства массовых водопропускных сооружений в сложных условиях. - Материалы 62-й межвузовской научно-технической конференции творческой молодежи "Научно-технические проблемы транспорта, промышленности и образования". Часть 2. Хабаровск.: ДВГУПС, 2004. - с.84-87.

2. Полоз В.Н., Поздеев В.А. Математическая модель и метод расчета неритмичных строительных потоков при строительстве массовых водопропускных сооружении железнодорожной линии. Материалы IV Международной научной конференции творческой молодежи "Научно-техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке". Хабаровск: ДВГУПС, 2005. - с. 112-115.

3. Поздеев A.B. Комплексное проектирование строительных работ и ресурсов по сооружению искусственных сооружений на автомобильных и железных дорогах. Материалы 44 Всероссийской научно-практической конференции "Современные технологии - железнодорожному транспорту и промышленности". Хабаровск: ДВГУПС, 2006. - с. 51-55.

4. Шалягин Г.Л., Поздеев A.B., Федоренко Е.В. Информационные технологии календарного планирования строительных и монтажных процессов при сооружении малых мостов. - Труды Международной научно-практической конференции ученых транспортных вузов, инженерных работников и представителей академической науки "Инновационные технологии транспорту и промышленности". Хабаровск: ДВГУПС, 2007. - с. 59-62.

5. Потапова И.В., Деменева Е.А., Поздеев A.B. АРМ руководителей работ мостостроительной организации на основе интегрированных программных средств. - Материалы 66-ой межвузовской студенческой науч-

ной конференции "Научно-технические проблемы транспорта, промышленности и образования". Хабаровск: ДВГУПС, 2008. - с. 45-48.

6. Поздеев A.B. Определение рациональной мощности возобновляемых ресурсов при интенсифицировании строительной программы мостостроительной организации. - Материалы 66-ой межвузовской студенческой научной конференции "Научно-технические проблемы транспорта, промышленности и образования". Хабаровск: ДВГУПС, 2008. - с. 59-63.

Андрей Владиленович Поздеев

КАЛЕНДАРНОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ СТРОИТЕЛЬСТВА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ВОДОПРОПУСКНЫХ СООРУЖЕНИЙ В СЛОЖНЫХ УСЛОВИЯХ

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук в форме научного доклада

Подписано в печать 28.4.09 Печать офсетная. Бумага тип № 2. Формат 60х841/,в. Гарнитура Arial. Печать плоская. Усл. печ. л. 4.8. Зак. 97. Тираж 100 экз.

Издательство ДВГУПС. 680021, г. Хабаровск, ул. Серышева, 47.