автореферат диссертации по транспорту, 05.22.19, диссертация на тему:Совершенствование методики обоснования норм времени следования грузовых судов и составов

р^Вол^^ая государственная академия водного транспорта

- ДПР 1394

На правах рукописи УДК 658.53:656.62.052.4

ПОРТНОВА Наталья Аркадьевна

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ ОБОСНОВАНИЯ НОРМ ВРЕМЕНИ СЛЕДОВАНИЯ ГРУЗОВЫХ СУДОВ И СОСТАВОВ

Специальность 05.22.19 — Эксплуатация водного транспорта

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Н. Новгород 1994

Работа выполнена в Волжской государственной академии водного транспорта. , у

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент Л. Г. Китов.

доктор технических наук, профессор В. Ф. Воронин;

начальник вычислительного центра ВОРПа, кандидат технических наук В. М. Чупалов.

Ведущее предприятие — Волжское объединенное речное пароходство.

Защита состоится «. ¡994 г. в час.

в ауд. / на заседании специализированного совета Д.116.03.01 Волжской государственной академии водного транспорта (603600, Н. Новгород, ул. Нестерова, 5).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии.

Автореферат разослан « ^^ » ■-^-«-«¿^^»"^ 1994 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью предприятия, просим направлять в адрес специализированного совета.

Ученый секретарь специализированного совета

Официальные оппоненты:

к .т. н., доцент

А. Г. Китов

Тин. ВГАВТа, 1994 г., зак. 47, тир. СО, объем 1 п. л.

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ .

Актуальность проблемы. В условиях экономической реформы достижение высокого качества транспортного обслуживания лри минимальных затратах денежных, трудовых и материальных ресурсов стало одной из наиболее актуальных задач, стоящих перед транспортным предприятием. В настоящее время, в условиях общего снижения объема перевозок, усиления конкуренции с другими видами транспорта, уменьшение эксплуатационных расходов требует особого внимания. В связи с этим возникает необходимость развития исследований по совершенствовании планирования работы флота с целью повышения ее эффективности.

Одной из основных составляющих, определяющих сроки доставки грузов.является время следования,то есть время,затраченное непосредственно на перемещение . Поэтому нормирование транспортных операций и в том числе времени следования судов и составов тесно связано с вопросами планирования и прогнозирования работы флота повышение качества которых является одной' из важных задач повышения эффективности транспортного процесса в целом.

Система нормирования времени следования судов и составов должна быть различна для различных уровней планирования. Так , для, целей долгосрочного ( навигационного ) планирования используются нормы времени следования судов и составов, в основу которых положены многолетние статистические данные по затратам времени судами на прохождение отдельных участков пути. Средненавигационные нормативы являются достаточно стабильными, хотя и требуют периодического уточнения. •

Однако такой подход является весьма приближенным и не может быть использован в оперативном планировании, когда необходимо учитывать конкретную ситуацию: изменения глубин судового хода и скорости течения воды, погодные условия, техническое состояние и загрузку судна и другие факторы. В этом случае в основе нормирования лежат аналитические методики определения скорости движения судна ( состава). Обоснование норматива времени следования в оперативной оботановке является довольно сложной задачей и требует привлечения определенного математического аппарата.

Многие аспекты данной проблемы рассматривались в трудах: докторов технических наук Ваганова Г.И., Воронина В.Ф..Вайсблата Б.И..Звонкова В.В..Павленко Г.Е., Павленко В. Г..Пьяных С.М., Рыжова Л.М., Степанюка Е.И., Сухомела Г.И. , Фомина В.Г. .Фомкинского Л.И..к.т.н. Китова А.Г..Сулейманова И.Г..Пискукова В.А. и других ученых.

Однако, несмотря на имеющиеся решения, ряд вопросов требует дополнительных уточнений и разработок.

Так, например, при нормировании необходимо учитывать сложившуюся экономическую ситуацию ,то есть такие факторы, как'общая напряженность работы судна • в рассматриваемый период . относительная выгодность перевозимых грузов, размер штрафных санкций за невыполнение сроков доставки груза и др. При этом следует учесть вероятностный характер транспортного процесса. Большой интерес представляют также вопросы возможного снесения скорости движения в целях экономии топлива в условиях неполной обеспеченности работой .

- О -г

Разработке этих и ряда других вопросов, связанных с нормированием времени следования судов и составов й посвящена настоящая диссертация.

Цель и задачи работы. Основной целью исследований является обоснование методики расчета оптимальных с точки зрения экономической эффективности норм времени следования судов и составов.

Поставленная цель предопределяет круг рассматриваемых в диссертации вопросов, среди которых выделим:

-анализ существующих методик нормирования скорости и времени движения флота по фарватерам с переменными глубинами;

-разработка методов и алгоритмов расчета средних 8начений скоростей движения флота на ПЭВМ;

-вывод уравнений,позволяющих учитывать изменения скорости течения воды в реальной обстановке для целей оперативного планирования работы флота;

-обоснование методики определения оптимальной скорости движения судов и составов с учетом экономии топлива;

-обоснование оптимальной величины норматива времени следования .для конкретного кругового рейса с учетом экономической ситуации;

-разработка методики расчета на ЭВМ средненавигационных нормативов времени следования и уточненных норм для оперативного планирования;

-совершенствование методики обоснования нормативов прохождения судами каналов..

Методы исследования. Работа базируется

на изучении и обобщении имеющихся исследований и разработок по данной проблеме, результатов научных исследований, выполненных научно - исследовательской лабороторией транспортной кибирнегики за ряд лет с участием автора.

Для реализации поставленных задач использованы методы теории вероятностей,математической статистики и др.

Научная новизна. В диссертации исследована зависимость оптимального значения норматива времени следования от экономических и эксплуатационных^ показателей конкретного рейса: доходов за судо - сутки, размера ответственности за невыполнение сроков доставки, груза, цен на топливо, соотношения затрат времени на ход и стоянки в составе кругового рейса , общей обеспеченности работой в течение рассматриваемого периода.

Научная новизна рзботы и личный вклад автора заключаются в создании методов расчета оптимальных с точки зрения экономической эффективности норм времени-следования грузовых судов и составов для целей как навигационного,так и оперативного планирования работы флота.

Предлагается также методика обоснования норм прохождения канала с разбивкой по элементам.

Значительная часть диссертационных исследований выполнена в автором (ответственный исполнитель) в. составе хУд тем N 895738 И N 905744.

Практическая ценность и реали--з а ц и я.П? результатам исследований автором разработаны методы расчета норм времени следования для судов речного

флота. Были рассчитаны средненавигационные нормативы для самоходных грузовых судов и составов Ленского объединенного речного пароходства .которые внедрены с навигации 1991 года.

Разработанные нормативы прохождения судами ВолгоДонского судоходного канала с ра8бивкой по элементам внедрены в промышленную эксплуатацию в составе АСУ ТП "Канал" с навигации 1991 года.

Полученные в результате исследований аналитические зависимости позволили создать алгоритм, реализованный на ПЭВМ типа IBM PC для расчета средненавигадаонных и уточненных норм для оперативного планирования.

Апробации работ ы. Результаты проведенных в диссертации исследований докладывались и были одобрены на научно - технических конференциях профессорско - пре- ■ подавательского состава ГИИВТа ( 1990, 91, 92 г.) ,а также в Ленском объединенном речном пароходстве и в Управлении , Волго - Донского судоходного канала .

Публикации, структура и объем диссертации. Основные положения диссертации . изложены в 3 печатных работах автора С в соавторстве у . Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения ( 123 страницы текста, 14 таблиц, 22 рисунков), библиографии ( 89 наименований) и 6 приложений.

2. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ .

Во-введении обосновывается актуальность, цели и задачи выполненных исследований.

Первая глава содержит', анализ существующих

методик нормирования времени следования и скорости движения грузовых судов и составов.

В настоящее время для расчета норм ходового времени наиболее широко используется на практике метод, основанный на использовании отчетно - статистических данных. При этом в качестве исходной информации служат данные путевых журналов судов,оперативного учета использования флота, хронометракные наблюдения или другие данные, которыми располагают пароходства.

Методика обоснования норм ходового времени судов и составов , базирующаяся на указанном подходе, разработана ГИИВТом под руководством С.М.Пьяных и была рекомендована бывшим Главным управлением перевозок и эксплуатации флота для использования в практической деятельности пароходств. При большой количестве исходной информации методика дает достаточно точные результаты при расчете средненавигашонных значений нормативов.

Однако, такие факторы, как изменение условий плавания по периодам навигации,ввод в действие новых гидротехнических' •сооружений, поступление новых типов флота и другие подобные изменения учтены недостаточно Лак, например, период навигации предлагается учитывать специальным коэффициентом, рассчитанным для различных типов флота при движении вьерх и вниз» с грузом и порожнем, что снижает точность результата,так как изменения течений к глубин по периодам навигации различны на отдельных ¿честках реки и, следовательно, требуют гораздо большего количества коэффициентов . Кроме того, изменения судоходного режима на реках могут происходить и в течение

устойчивого периода навигации и их характер бывает различным в разные годы и зависит от конкретных погодных и других условий.

Изменение характера глубин и течений вследствие в вода в действие новых гидротехнических сооружений,проведения дноуглубительных работ и т.п.требует пересчета всех нормативов, причем это возможно только после накопления достаточного количества статистического материала.

Невозможно также по данной методике определить значение норматива при отсутствии статистики для новых -типов судов . и составов , для ряда участков малых рек с невысокой 4 интенсивностью судоходства. К крупным недостаткам опытно - статистического метода нормирования следует отнести также его высокую трудоемкость в условиях отсутствия в настоящее время' достаточного количества исходной информации о работе флота на машинных носителях.

В оперативной работе следует использовать более точные нормативы с учетом конкретных условий. Повышение точности нормирования в этом случае тесно связано с улучшением качества планирования и прогнозирования работы флота и приводит в конечном итоге к повышению ее эффективности. Для расчета таких нормативов могут быть использованы аналитические методики .

В основе нормирования времени следования лежит скорость движения судов и составов. Значение технической скорости на участке пути базируется на расчетной скорости движения в глубокой спокойной воде при соответствующей осадке судна

- э -

( состава') с учетом влияния следующих факторов: средней глубины на участке • пути ; скорости течения; извилистости судового хода; ветро - волнового режима; наличия перекатов, уэкостей, других сложных для судоходства участков.

Исследования в этом направлении проводились многими учеными. В рамках настоящих исследований был проведен анализ соответствия результатов расчета по некоторым из существующих методик определения технических скоростей движения судна (состава) и фактических данных, полученных в результате статистической обработки большого числа путевых журналов..

Наш была поставлена цель " выбора методики, наиболее точно соответствующей фактическим данным для различных типов самоходных судов и составов.

Для дальнейших расчетов из рассмотренных методик были выбраны: методика Воронина В.Ф. для составов- и методика Пискунова В.А. для самоходных судов.

Методика Воронина В.Ф. наиболее полно учитывает факторы, влияющие на среднюю скорость движения составов и дает наименьшие отклонения от фактических значений. Кроме того, к достоинствам методики следует отнести ее простоту и возможность избежать трудоемкого расчета приведенных сопротивлений составов при изменении загрузки. Эта методика позволяет также рассчитать скорости движения составов на опасном мелководье.

Для самоходных судов выбрана методика Пискунова В.А., как наиболее, соответствующая фактическим данным. Методика была выполнена с целью расчета нормативов расхода топлива и по ней можно аолучить не только номинальное значение

технической скорости, но и значение скорости движения с минимальным расходом топлива , испольвуемое нами в дальнейших разработках.

Однако, обе выбранные методики дают отклонения расчетных значений от фактических, и кроме того, не учитывают влияние извилистости судового хода,особенности сложных участков пути . Для получения большей точности необходимо учесть указанные недостатки.

Во второй главе исследованы методические вопросы обоснования оптимальной величины норматива времени следования судна (состава).

Пердлагается методика определения средних скоростей движения судов и составов по участкам реки, которая включает в себя ряд известных разработок,объединенных с целью повыше-' ния адекватности,расчетных значений скоростей движения судов и составов фактическим. Кроме того; предлагается введение коэффициента сложности участка , определяемого на базе анализа статистической информации по формуле а ^х! ^ -

ксл! - -— . ( 1 )

где 1x13 - время прохождения данного участка, ;!- м судном ( составом ) , ч , определяемое опытным путем для п судов;

Ур1 - расчетная скорость движения, км/ч;

11 - протяженность 1 - го участка, км.

Значения коэффициента сложности длн судов и составов

различны для отдельных участков пути и находятся в пределах 0,8 - 1,0 . Конкретное значение зависит от особенностей участка,таких как наличие гидросооружений, рейдов крупных портов, перекатов и узкостей, других особенностей, затрудняющих движение.

Предлагаемая методика может быть использована как для определения средненавигациокных нормативов, так и при оперативном планировании, так как позволяет учесть изменения уровней воды и течений по периодам навигации и за более короткий период.

В настоящей работе для учета влияния течения реки на скорость движения судна (состава) предлагается использовать схему, предложенную Л.И.СЕомкинским совместно с В.В.Звонковым, сущность которой заключается в ' том, что река в заданных границах разбивается на ряд элементарных участков, для которых определяется оередненная скорость течения .зависящая от гидрологических характеристик, которая и используется в качестве потерь и приращений скорости от течения.

Для определения значений скоростей течения в конкретных условиях в настоящее время используются графики,составленные бассейновыми управлениями пути по данным.поплавочных наблюдений. Нами получена формула, аппроксимирущая зависимость скорости течения реки на зарегулированных участглх от попусков воды верхней и нижней ГЭС

V » кг ехр ( к2 ) + к3 ехр ( к4 Ог ) , ( 2 ) где СН.Пг -соответственно попуски верхней и нижней ГЭС, м3 /с;

кг ,кг Лэ.кз коэффициенты , рассчитанные для каждого

- 11 -участка реки.

Формула ( 2 ) справедлива для всех участков р.Волги от Рыбинска до створа Волжской ГЭС. Средняя относительная ошибка расчета составляет 0,054 .

Для неэарёгулироваиных участков ниже ВГЭС разработаны формулы зависимости скорости течения от глубины на соответствующем водомером посту .

По предлагаемым формулам можно определить значение скоростей течения по всему маршруту движения судна (состава) от Рыбинска до Астрахани в зависимости от попусков воды на водохранилищах и глубин на водомерных постах. В качестве исходной информации рекомендуется принимать не конкретное значение за сутки , а среднее ва текущий период. В весенний период- за 7-10 дней,в межень и осенью -за более длительный-период 14-30 дней .

Однако, полученное по предлагаемой методике среднее значение скорости движения судна (состава) не может'быть положено в основу норматива времени следования, так как не является оптимальным с точки зрения экономических показателей работы флота.

В условиях неполной обеспеченности работой судна возникают простои.не связанные с выполнением перевозок. Введем коэффициент обеспеченности судна работой равный отношению времени, затраченного на ход и стоянки в составе кругового рейса за определенный период к длительности периода

4 Ьст) ' - ' ■ £ = --- , ( 3 )

• ■ - 12 -где Та -рассматриваемый период , который может бмгь равен навигации, кварталу, месяцу и т.д., сут.

т' -количество круговых рейсов , выполняемых судном ва период Г8;

Чх -время хода.суг;

Ъст -время стоянок, включающее грузовые, техни-■■ - ческие и технологические операции в составе кругового рейса, сут. Очевидно,что * может принимать значения от 0 до 1. . В качестве критерия оптимальности примем максимум прибыли, приносимой судном за сутки, руб.

Б - 0 - Э . С 4 )

где 0 - доходы ва судо - сутки, руб.;

Э - экспдораоходы га судо - сутки, руб .

Выполнив преобразования получим условие, при котором доходы за сутки не зависят от скорости

1 ' ' <В>

здесь иГр - " граничная старость " , км/ч ;

0 - средняя скорость движения судна (состава),км/ч." Заметим,что при 4 -1 Игр - и . При снижении скорости судна до значения иГр величина доходов за судо - сутки является величиной постоянной . Поэтому максимум прибыли достигается при минимальном значении эксп.торасходов, которые уменьшаются • со снижением скорости судна ( до определенного предела) в части расходов на топливо.

, - 13 -

Проведенный анализ показывает,что в большинстве случаев оптимальной является "граничная" скорость движения,определяемая по формуле ( 5 ) . Дальнейшее снижение скорости рекомендуется при следующих условиях:

-больших долях стояночного времени( >50Х ); -увеличение доли расходов на топливо в общих расходах на содержание судна в ходу( >70% )-, -низких доходных ставках перевозимых грузов. Конкретное значение оптимальной скорости движения судна (состава) зависит от всех вышеперечисленных условий, а также характеристик конкретного судна и кругового рейса и может быть получено в результате решения полученного нами кубического уравнения 2 k tCT U3 •(- 0.833 к 1 U2 + (Ссг- Схо) tCT- Dp - 0 , ( б ) где Dp -доходы, приносимые судном за круговой рейс.руб; 1 - расстояние, проходимое судном за рейс, км ; U - средняя скорость движения судна на всем пути

следования, м/с ; Сет- стоимость содержания судна на стоянке, руб/ч *: Схсг стоимость содержания судна в ходу без расходов

на топливо, руб/ч ; к - коэффициент, определяемый по формуле R'bv Цт

к - ^ т . ( 7 )

' 1о

где R'- приведенное сопротивление судна ( состава ). кН-с2/ м2;

Ьх- норма расхода топлива на.единицу мощности в

- 14 -

единицу времени , кг / кВт-ч ;

5т- цена топлива, руб / кг ;

Но - буксировочный к.п.д. для толкача, пропульсив-ный к.п.д. для грузовых теплоходов . Заметим, что расход судком топлива на стоянке составляет 5 X затрат на топливо в ходу, следовательно можно сделать подстановку в уравнение ( 6 )

ССт " Схо - 0.05 Ьх 5Т , ( 8 )

где Мэ - мощность двигателей судна (состава) при номинальном режиме работы , кВт . Решение уравнения ( о ) может быть получено либо численными методами, либо по методу Кардано .

Полученное пс предлагаемрй методике значение скорости является оптимальным по критерию максимума прибыли судоходной компании для заданного типа судна при выполнении кон-* кретного рейса в условиях полной или неполной обеспеченности работой в течение некоторого периода . Методика справедлива для любых типов флота и может быть использована как часть системы нормирования в оперативной работе.

На базе оптимальной скорости движения судна (состава ) определяется.значение норматива времени хода по приведенной ниже методике.

В качестве технической нормы обычно принимают значение времени хода при средней ( номинальной или оптимальной ) скорости движения. Однако,необходимо учитывать вероятностный характер процесса.Для обоснования норматива времени следования используется среднее оптимальное значение скорости, полученное по предложенной методике и коэффициент вариации

вреиени хода , а также экономические характеристики конкретного рейса и ситуации в целом.

Известно , что при нормальном законе распределения случайной величины времени хода 95% всех возможных значений попадают в интервал [Гх- 2 б Л*4 2 6 ], где б - среднее квадратичное отклонение. Следовательно, значение норматива Ьд должно быть равно либо Гх , либо другому значение в интервале [1Х- 26 ,1*+ 26 Э. Если окажется, что < С* то большинство сулов не будут укладываться в норматив. При этом перерасход времени судами определяется формулой ¡■х- ^ . если 1Н< Ьх

^пео

( 9 ) О , если 1н>

Экономия времени в случае перевыполнения норм определяется формулой

если ^ >

10

С 10 ) если ^ < Лх

Обозначил х-^н- 1х,тогда, т.к. величина постоянная, дисперсия величины х равна дисперсии времени хода Их * П1Х, а среднее значение х = £х.Используя метод статистической линеаризации , гредложенныый Б.И.Вайсблатом для эксплуатационных расчетов, получим формулы для среднего времени перерасхода Епер и дисперсии БЬпер .среднего времени экономии 1ЭК и дисперсии 01эк .

В случае назначения слишком " жесткого " норматива среднее время хода большинства судов будет больше норматива на величину Ьпер эа каждый рейс. Суммарный перерасход времени за период эксплуатаии составит, судо-сутки

Е пер - Рпвр т 1пвр . ( 11 )

где Рпер - вероятность перерасхода РПвр - Р (Ъх < ; ш - судопоток.

При этом не будет перевезена часть запланированного груза и потери доходов составят

Д опер- 0 £ пер . ( 12 )

Кроме того, за каждую, тонну неперевезенного в срок груза будет заплачен штраф в размере

о1"* Сщт е £пер ; (13 )

где С шт - ставка штрафа, руб/ч

е - среднее количество перевозимого груза', т/сут. Обе эти величины составят убытки пароходства от слишком "жесткой" нормы. В обратном случае, когда норматив взят с большим "запасом" по отношению к среднему времени хода суда будут заканчивать круговой рейс раньше запланированного времени на величину I 8* ■

Суммарное время экономии составит, судо-сут.

2 эк" Рак Д1 tвк » ( 14 )

где Рэк - вероятность экономии времени. Так как запланированный объем перевозок ограничен, то экономия времени судами ва счет хода приводит к внеплановым простоям. Эксплорасходы аа время простоя судов могут быть отнесены к прямым убыткам пароходства, т.к. .га это время суда не приносят дохода. Величина эксплорасходов определяется по формуле, руб.

Д Э*к « Сет £ »к • • ( 15 )

К убыткам пароходства может быть бтнесена также величина "упущенной выгодн", т.е. те доходы, которые могли бы быть

полученыы за время простоя, руб.

D3K - D Z эк . ( 16 )

где D -средние доходы за судо-сутки в для данного типа

судна по всем родам груза , руб/судо-сут. Таким образом, суша убытков пароходства от неправильного нормирования составит , руб.

R - Л Dnep + D®* + Л Э®к + DSK . ( 17 )

Минимум функции» зависимости экономических потерь от величины норматива времени следования- при известных значениях среднего времени хода и дисперсии времени хода

R - F f tH . tx , Dtx ) - min ( 18 )

может быть определен численными методами в интервале Ctx- 26. tx + 26 ] и соответствующее ему значение и будет оптимальным для данных условий.

На рис. 1 представлен график зависимости экономических потерь от величины норматива при известном среднем значении времени хода и коэффициенте вариации времени хода. Для получения оптимального значения норматива следует увеличить величину среднего времени хода , умножив на коэффициент запаса. При этом достигается снижение экономических потерь на 10Z по сравнению с нормативом, равным среднему времени хода.

Коэффииент запаса является показателем, характеризующим влияние на величину норматива конкретной экономической ситуации. Действительно, "жесткость" нормы зависит от того, насколько важен для судоходной катант данный груз , 'каковы условия договор перевозки , какой размер ответственности за

График зависимости экономических потерь от норматива времени следования при - 144 ч.,УХ- 0.2.

5.0 -

0.0

,шт

Т—I—I—I—I I I—I I I—I—I—I—I—I—I—I I I .

124 144 Ччас.

рис. 1

График зависимости показателя надежности норматива времени прохождения всего канала от надежности нормативов прохождения его элементов.

0.50

0.00

I I I—1111 т-.гч ' V )•

0.00 0.50

. 1.00&

рис. 2

невыполнение плана перевозок, какова общая интенсивность, работы.

Зависимость коэффииента запаса от коэ£фииента вариации, величины ставки штрафа, доходов от перевозки за судо - сутки аппроксимирована нами формулой

D Сщт

кэ « 1 + (0.1 + 0.07 =- + 0.43 — ) Vx , ( 19 )

D ■ 100 ,

Средняя относительная ошибка формулы ( 19 ) составляет 0.С65 . Полученное значение коэффициента запаса используется для получения норматива на базе среднего значения скорости. Коэффициент запаса следует использовать как при долгосрочном, так и при оперативном планировании.

Третья глава посвящена обоснованию норматива времени прохождения судами каналов.

Существуют .'•-'?c.ric.ï водного пути, требушие разработки специальных методик обоснования норм. К таким участкам откосятся прежде всего .каната. При этом возникает вопрос об определении нормативов как для всего канала, так и для отдельных его элементов: шлюзов'и участков между ними.

Анализ статистической информации по затратам времени судами на различные операции проводился для Волго - Донского судоходного канала применительно к 15 типам судов по классификации, принятой в АСУ ТП " Канал " . Используемые для анализа статистические данные включают в себя информацию о прохождении канала более 3000 судов и составов различных типов за навигацию 1990 года, содержащуюся в базе данных АСУ ТП " Канал Для каждого типа судна получено среднее значение и коэффициент вариации времени прохождения каждого

элемента канала. . Исследование пребывания судов в канале как случайного процесса показало, что наибольшему влиянию случайных факторов подвержены затраты времени на проследование небольших бьефов 0,8 - 3 км между шлюзами 1 и 9. Коэффициент вариации времени хода для этих участков составляет для различных типов судов 1,5 - 1,9. На более протяженных участках в 26 и 28 км между 9 и 10,-10 и 11 шлюзами процесс носит более устойчивый характер. Коэффициент вариации на этих участках равен 0,3 - 0,4 , а для длительности шлюзования принимает эначения от 0,35 - для пас-1

сажирских судов до 0,45 - для составов.

Для коротких участков пути была выдвинута гипотеза о показательном законе распределения случайной величины времени хода, для протяженных участков и шлюзования - о нормальном законе. Проверка по критериям согласия подтвердила правильность выдвинутых гипотез.

Рекомендуемые нормативы времени на прохождение всего канала могут быть рассчитаны по следующей методике.

В качестве показателя надежности примем вероятность того, что фактическое время нахождения судна в канале будет меньше или равно нормативному

Рк«.Р (tK < tH ) . (20)

где tK - время нахождения судна в канале:

tH - норма времени проследования. Величина Рк характеризует степень объективной уверенности в том, что судно не задержится в канале дольше нормативного времени.

- 21 .

Задача заключается в определении такого значения норм прохождения элементов канала, чтобы в сумме получить величину 1н с заданным показателем надежности Рн . По статистическим данным для каждого элемента канала построены графики зависимости показателя надежности от норматива.

Очевидно, что при прохождении судном элементов канала возможны отклонения в обе стороны от среднего времени.Потери времени относительно норматива при прохождении одного из бьефов или при шлюзовании судно может наверстать в дальнейшем. Поэтому, чтобы получить заданный показатель надежности при прохождении всего канала, нормативы прохождения его элементов должны иметь меньший показатель надежности."

По результатам статистической обработки наш построен график зависимости величины показателя надежности выполнения норматива при прохождении всего канала от надежности нормативов для каждого его элемента (рис.2 ). Так, для получения показателя Рн » 0,95 достаточно установить норматив прохождения каждого элемента канала соответствующий показателю надежности 0,65. Значение коэффициента запаса норматива для прохождения элементов канала зависит от величины коэффициента вариации времени хода. Для небольших бьефов с большим разбросом времени хода и коэффициентом вариации 1.1 - 1,5 норматив следует установить с коэффициентом запаса 1,35-1,65 относительно среднего значения времени хода. Большим бьефам с меньшим коэффициентом вариации времени хода соответствует коэффициент запаса, равный 1,1 - 1,2.Для операции шлюзования установлен коэффициент запаса 1.14.

По приведенной методике были рассчитаны нормативы про-

хождения ВЛСК для 15 типов судов . с разбивкой по элементам канала, внедренные с навигации 1991 года.

Четвертая, г лава содержит методику расчета норм времени следования на ЭВМ.

Исходную информацию, необходимую для расчета норм времени следования, можно разделить на условно-постоянную и переменную. Условно-постоянная информация остается неизменной в. течение длительного периода, к ней относятся:

средние характеристики участков водных путей;

- характеристики используемого флота;

- перевозимые грузы. -

Очевидно, что и эти данные могут изменяться с течением времени, например, при введении в действие новых- гидротехнических сооружений или появлении новых типов флота. Эти изменения могут быть учтены путем корректировок основных файлов.

Кроме перечисленной постоянной информации , которая уже хранится в памяти ЭВМ, на момент расчета для определения норматива по конкретному круговому рейсу необходимо задать следующие реквизиты:

- характеристики рейса; грузопотоки ( прямой, обратный, вторичный и т.д. ), грузы, доходные (тарифные) ставки, загрузку судна (состава) на кавдем грузопотоке;

- условия договора переводом (размер штрафа за задержку доставки партии груза);

. - цена топлива;

- средние доходы от перевозок за судо-сутки для данного типа флота;

- текущая судоходная обстановка (уровень воды на соот-

- 23 -

ветствующих водомерных постах).

Строго говоря, цены на топливо и доходные ставки перевозки различных грузов могут быть отнесены как к постоянной, так и переменной информации в зависимости от конкретной экономической ситуации. Информация о средних доходах от перевозок за судо- сутки может быть взята из статистических данных, либо, в случае быстро меняющейся ситуации, определена в процессе расчета компьютером ' путем усреднения доходов от уже рассчитанных рейсов.

Методика расчета норм времени следования для навигационного планирования включает в себя следующие этапы:

- расчет средних скоростей движения по участкам пути;

- расчет среднего времени хода в составе кругового рейса;

- определение коэффициента sanaca по формуле (19 ) и значения норматива.

Методика нормирования для оперативного планирования отличается использованием уточненных данных о глубинах и течениях для определения средних скоростей движения судна и, кроме того, требует обоснования оптимальной скорости с целью экономии топлива. На базе полученного значения определяется величина норматива.

Предложенный алгоритм обоснования норм ' времени следования реализован на персональном компьютере типа IBM PC и может использоваться на любых IBM- совместимых машинах.

В работе приведен пример расчета оптимального норматива времени следования для судна типа Волго - Дон пр.507 Б на линии Ахтубинск - Пермь на перевозке соли с загрузкой в од-

ном направлении и с привлечением обратного грузопотока КГР -Волгоград - ПГС. Экономический эффект от оптимального нормирования колеблется в пределах 1 - 23 2 от расходов по содержанию судна в ходу в зависимости от общей напряженности р&боты в текущем месяце, от средних доходов за судо -сутки.Эффект увеличивается с привлечением обратного грузопотока и увеличением приносимого дохода 8а судо,- сутки..

В заключении подведены итоги выполненных исследований, которые сводятся-к следующему :

1. Разработана математическая модель обоснования величины норматива времени следования судов и составов для целей как долгосрочного, так и оперативного планирования. При этом учитывается переменная глубина судового хода, особенности прохождения отдельных участков, техническое состояние и загрузка судна и другие факторы.влияющие на скорость.

2. Для оперативного планирования разработана методика, позволяющая учесть изменившуюся судоходную обстановку. Получены формулы зависимости скоростей течения вода на участках р.Волги от попусков верхней и нижней ГЭС и от глубины на соответствующем водомерном посту.

3. Разработана математическая модель обоснования оптимальной скорости судна в условиях неполной обеспеченности работой в рассматриваемый период , с учетом возможной экономии топлива. - ' \

4. Создана модель определения оптимальной величины норматива в зависимости от экономических показателей работы судна:доходных ставок перевозимых грузов.размера ответствен-

ности за невыполнение плана перевозок, с учетом вероятностного характера транспортного процесса.

¿.Проведен анализ статистической информации о прохождении судами канала, на базе которого разработана методика определения норматива проследования как всего канала, так и отдельных его элементов с заданным показателем надежности.

б. Разработана методика и основанный на ней алгоритм и машинные программы расчета нормативов для долгосрочного и оперативного планирования , а также база данных, необходимых для расчета нормативов движения судов и составов по р. Волге от Рыбинска до Астрахани.

Основные положения диссергаци и опубликованы в следу-вида работах автора:

1. К вопросу обоснования оптимальной величины норматива. -Тр./ГИИВТ-1992,вып.266-с.127-131(в соавторстве).

2. К вопросу обоснования оптимальной величины норматива. -Тезисы докладов молодых ученых на XXXI научно - технической конференции Института Инженероь Водного Транспорта-7р./ГИИВТ-1992,ВЫП.266-с.147-148.

3. Обоснование нормативов прохождения судами канала.-Тр./ГИИВТ-1993,вып.268 (в соавторстве).