Пропускна здатність ЗТК із урахуванням випадкових факторів

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

До виконання курсового проекту з дисципліни

«Взаємодія видів транспорту»

ДЛЯ СТУДЕНТІВ НАПРЯМУ

«Транспортні технології (автомобільний транспорт)»

Київ-2013

 

УДК 631.173.2/075.8

 

 

Методичні вказівки довиконання курсового проекту з дисципліни «Взаємодія видів транспорту» для студентів напряму «Транспортні технології (автомобільний транспорт)»підготував професор кафедри транспортних технологій та засобів у АПК С.Г. Фришев.

Рекомендовано вченою радою факультету інженерії агробіосистем НУБіП України. Протокол №10 від 14.06.2013 року.

 

Укладач: професор С.Г. Фришев.

Рецензенти: доцент В.Д. Гречкосій, доцент С.П. Пожидаєв.

 

 

Навчальне видання

 

 

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до виконання курсового проекту з дисципліни «Взаємодія видів транспорту»» для студентів напряму

«Транспортні технології (автомобільний транспорт)»

 

Ум. Друк. Арк. 2,5.

 

Наклад 50пр.

 

Видавничий центр НУБіП України.

 

03041, Київ, вул. Героїв Оборони, 15

 

 

МЕТА І ЗАДАЧІ КУРСОВОЇ РОБОТИ

 

Мета курсового проекту - закріплення теоретичних знань по дисципліні "Взаємодія видів транспорту", придбання практичних навичок по визначенню оптимального варіанта організації взаємодії сільськогосподарських машинних агрегатів, транспортно-технологічних машин та автомобільного транспорту в польових умовах і транспортних вузлах.

При виконанні курсового проекту необхідно користуватися результатами сучасних досягнень науки і техніки в організації перевізних процесів, механізації вантажно-розвантажувальних робіт, керуванні складними виробничими об'єктами на автомобільному транспорті.

Для рішення поставлених завдань студент повинний знати основи загальнонаукових, загально інженерних і спеціальних дисциплін: прикладну математику, інженерну графіку, інформатику, автомобільні дороги, вантажні автомобільні перевезення, вантажознавство, комплексну механізацію виробничих процесів в АПК й вантажно-розвантажувальних робіт.

У двох розділах курсового проекту пропонується розглянути методики: 1) аналізу пропускної здатності збирально-транспортного комплексу для удосконалення його складу та 2)розрахунку раціональних параметрів взаємодії залізничного та автомобільного транспорту

У процесі виконання роботи студент повинний вміти зробити розрахунок і аналіз пропускної здатності збирально-транспортного комплексу для удосконалення його складу шляхом зменшення кількості транспортних засобів за рахунок зменшення часу їх обороту, визначити оптимальний рівень завантаження каналу взаємодії, розрахувати обсяги перевалки за різними варіантами з залізничного транспорту на автомобільний.

СТРУКТУРА І ОБСЯГ КУРСОВОГО ПРОЕКТУ

Для виконання курсового проекту кожний студент одержує від керівника курсового проекту індивідуальне завдання, що може наводити реальну ситуацію на виробництві.

Виконання курсової роботи провадиться відповідно до графіка, наведеного у табл. 1.

 

Таблиця 1 - Графік виконання курсового проекту

Найменування етапу	Орієнтований обсяг
курсового проекту	рукописних аркушів	%
Вступ
1. Визначення та аналіз пропускної здатності збирально-транспортного комплексу
2. Розрахунок раціональних параметрів взаємодії залізничного та автомобільного транспорту
Висновки
Всього

 

 

ВСТУП

 

У вступі студент повинен стисло показати актуальність виробничих процесів в галузі взаємодії видів транспорту, описати проблемну ситуацію, що розглядається в курсовому проекті і викласти її основний зміст.

Під час збирання урожаю сільськогосподарської продукції із застосуванням перевантажувальної технології транспортний процес містить прийом продукції від збирального комбайна (завантаження), транспортування з перевантаженням до приймального пункту, розвантаження продукції та порожнього пробігу до поля. Цей процес характеризується взаємодію всіх складових сучасного технологічного ланцюга «поле - комбайни – причеп-перевантажувач – автотранспортні засоби», яка визначає продуктивність комбайнів та транспортних засобів (ТЗ). Раціональне співвідношення між параметрами технологічного процесу можливо встановити при дослідженні роботи комплексу збиральних і транспортних машин шляхом аналізу його пропускної здатності.

Найбільш поширене має взаємодія залізничного і автомобільного транспорту. При обробці вагонів та автомобілів на пунктах взаємодії для забезпечення оптимального обслуговування в основному вирішуються два
завдання: знаходження мінімального достатнього парку вантажно-розвантажувальних машин та визначення потреби в рухомому складі для ввезення-вивезення.

Розділ 1. Визначення та аналіз пропускної здатності збирально-транспортного комплексу

 

Мета роботи – оволодіти методикою аналізу пропускної здатності збирально-транспортного комплексу для удосконалення його складу.

 

1.1 Умови ефективної роботи збирально-транспортного комплексу (ЗТК)

Збиральні бункерні комбайни використовуються як транспортно-технологічні засоби для виконання таких технологічних операцій:

· збирання урожаю сільськогосподарських культур (зерна, цукрових буряків, коренебульбоплодів та ін.) та завантаження його в бункер;

· вивантаження продукції з бункера в кузов транспортного засобу під час руху комбайна або на зупинці.

Розглянемо пропускну здатність збирально-транспортного комплексу із застосуванням зернозбиральних комбайнів (ЗК). Для усунення простоїв в технологічний ланцюг вводиться проміжна ланка – міжопераційний компенсатор, и перевезення здійснюється по схемі комбайн - компенсатор – автомобіль - тік. В якості компенсатору застосовується як правило причеп-перевантажувач (ПП).

Зерно з бункера комбайна вивантажується в бункер (кузов) причепа-перевантажувача, яким транспортується до краю поля, де перевантажується у великовантажні автомобілі для перевезення у хлібоприймальні пункти. Здійснюється найбільш раціональний технологічний процес транспортування зерна від комбайнів - перевезення з перевантаженням, який дозволяє суттєво підвищити продуктивність ЗК за рахунок виключення їх простоїв та не допустити ущільнення грунту в полі великовантажними АТЗ. Виконується робота технологічного ланцюга «поле – ЗК – ПП – АТЗ», де працюють три типа мобільних пунктів взаємодії у ланках: «поле - ЗК», «ЗК – ПП» та «ПП – АТЗ».

Необхідною умовою ефективної роботи збирально-транспортного комплексу (ЗТК) для перевантажувальної технології є виконання умови, при якої забезпечується максимальна пропускна здатність першої ланки «поле - ЗК», а також не гальмується робота другої ланки збоку третьої, що відображається наступними виразами:

, (1)

, (2)

де - пропускна здатність першої ланки «поле – ЗК»;

- пропускна здатність другої ланки «ЗК – ПП»;

- пропускна здатність третьої ланки «ПП – АТЗ».

Основні кроки аналізу пропускної здатності – це визначення необхідної пропускної здатності окремих ланок ЗТК, зіставлення пропускної здатності другої і третьої ланок, а потім вибір та аналіз альтернативних варіантів, що дозволяють подолати можливу суттєву різницю між їх значеннями.

На даний час в інженерній практиці найбільш поширені детерміновані розрахункові моделі двох типів:

1) з урахуванням детермінованого підходу з використанням аналітичних залежностей,

2) з урахуванням впливу на хід процесів випадкових факторів шляхом застосування імовірнісно-статистичного підходу.

 

Пропускна здатність ЗТК із урахуванням випадкових факторів

Пропускна здатність ЗТК при відсутності гальмування з боку ТЗ дорівнює пропускної здатності першої ланки «поле - ЗК» ланцюга.

Розрахункова пропускна здатність ланки «поле – ЗК» для перевантажувальної технології із урахуванням випадкових факторів (у і мовірнісно-статистичному підході) для прийнятого нормального закону розподілу часу обслуговування визначається як

 

, бунк./зм., (3)

 

де - середнє арифметичне значення пропускної здатності ланки «поле – ЗК»:

, (4)

 

де - кількість (одиниць) комбайнів, що необхідні для збирання урожаю з площі поля S, га при урожайності зерна U, т/га та продуктивності комбайна за годину змінного часу знаходиться за формулою (числові значення в табл.. 1 додатку А):

, од., (5)

 

де СEILING – функція, яка повертає найближче більше ціле значення;

К_ЗМ – коефіцієнт змінності (1,5), який показує кількість змін (Т_ЗМ=8 год), що працює комбайн за добу;

Д_Р – кількість робочих днів для збирання зерна за агровимогами (12 днів);

- продуктивність ЗК за годину змінного часу визначається як

, т/год., (6)

де - продуктивність ЗК за годину робочого (основного) часу, яка знаходиться за даними технічної характеристики ЗК (Додаток А, табл. 1);

- коефіцієнт використання часу зміни, який приймається як =0,8;

 

- середнє арифметичне значення тривалості робочого циклу ЗК (часу наповнення бункера комбайна зерном), яка визначається в результаті експериментальних спостережень величини t_ЦП .;

, (7)

де t_і –середина і-го інтервалу розподілу часу виконання робіт;

n_і – кількість значень заміру в і-му інтервалі;

n – кількість інтервалів розподілу часу. Як приклад представлення результатів експериментальних спостережень величини t_ЦП – тривалості циклу наповнення бункера зерном, показано в табл. 1. Дані спостережень знаходяться в межах від 0,76 до 0,82 год. і поділяються на n = 7 інтервалів (0,82 – 0,76)/6=0,01 год.

- середнє квадратичне відхилення пропускної здатності ЗК:

 

, (8)

 

- середнє квадратичне відхилення тривалості часу робочого циклу ЗК

дорівнює

, (9)

 

- параметр, значення якого приймається залежно від прийнятого рівня ймовірності (приймаємо Р = =0,95) та кількості спостережень n тривалості часу робочого циклу комбайназ відповідної таблиці імовірнісних характеристик (табл. 2).

Таким чином імовірнісно-статистичний підхід передбачає виконання таких задач: визначення середнє-арифметичного значення тривалості робочого циклу ЗК і середнє квадратичного його відхилення, вибір закону розподілу та доведення правомірності його використання, розрахунок імовірнісних характеристик пункту взаємодії.

 

Таблиця 1 – Результати експериментальних спостережень величини t_ЦП, год

 

Характеристики	Значення характеристик
Середини інтервалу, ti	0,76	0,77	0,78	0,79	0,80	0,81	0,82
Кількість значень в інтервалі, ni

 

Таблиця 2 - Значення залежності від довірчої імовірності Р(t) = і n-1

n-1
0,80	0,90	0,95	0,98	0,99
	3,08	6,31	12,7	31,8	63,7
	1.89	2,92	4,30	6,96	9.92
	1,64	2,35	3,18	4,54	5,84
	1,53	2,13	2,77	3.75	4,60
	1,48	2.02	2,57	3,36	4,03
	1,44	1,94	2,45	3,14	3,71
	1,40	1,86	2,31	2,90	3,36
	1,37	1,81	2,23	2,76	3,17
	1,36	1,78	2,18	2,68	3,06
	1,35	1,76	2,14	2.62	2,98
	1,34	1,75	2,12	2,58	2,92
	1,33	1,73	2,10	2,55	2,88
	1,33	1,77	2,09	2,53	2,84
	1,32	1,71	2,06	2,48	2,79
	1,31	1,70	2.04	2.46	2,75
	1,30	1.68	2,02	2,42	2,70
	1,30	1,67	2,00	2,39	2,66
	1.28	1.65	1,96	2,33	2,58

 

 

Оскільки зроблено припущення, що щільність розподілу імовірності величини t_ЦП підпорядковується нормальному закону, то теоретична щільність розподілу дорівнює

 

(10)

 

Перевірка правомірності використання закону нормального розподілу визначається критерієм Пірсона – критерієм χ² (хі-квадрат), який розраховується як:

, (11)

де N= - повний обсяг вибірки спостережень;

n_i – кількість елементів вибірки і-го інтервалу;

- емпірична імовірність попадання в і-й інтервал;

– ширина інтервалу.

- передбачувана (теоретична) імовірність попадання в і-й інтервал, яка визначається за формулою (10).

Розраховане значення χ² порівнюється з теоретичним його значенням для заданого рівня імовірності (або значущості), який визначається показником ступеня свободи. Рівень імовірності частіше всього задається значенням 0,95 (з відповідним рівнем значущості 0,05), а показник ступеня свободи знаходиться за формулою:

, (12)

де k – кількість інтервалів; s – кількість числових характеристик закону розподілу (математичне очікування, середнє-арифметичне значення і дисперсія).

Теоретичне χ² знаходиться з відповідної таблиці імовірнісних характеристик (табл. 3). Якщо розраховане значення χ² перевищує теоретичне його значення, то гіпотеза о нормальному розподілі відкидається. У протилежному випадку гіпотеза приймається і розрахункова пропускна здатність транспортної системи при імовірносно – статистичному підході для нормального закону розподілу визначається за формулою (3).

 

Таблиця 3 - Значення в залежності від r і Р

 

r	Р
0,99	0,95	0,90	0,80	0,70	0,50	0,30	0,20	0,10	0,05	0,02	0,01
	0,00	0,00	0,01	0,06	0,14	0,45	1,07	1,64	2,71	3,84	5,41	6,64
	0,02	0,10	0,21	0,44	0,71	1,38	2,41	3,22	4,60	5,99	7,82	9,21
	0,01	0,35	0,58	1,00	1,42	2,37	3,66	4,64	6,25	7,82	9,84	11,3
	0,29	0,71	1,06	1,64	2,20	3,36	4,88	5,99	7,78	9,49	11,6	13,2
	0,55	1,14	1,61	2,34	3,00	4,35	6,06	7,29	9,24	11,0	13,3	15,0
	0,87	1,63	2,20	3,07	3,83	5,35	7,23	8,56	10,6	12,5	15,0	16,8
	1,23	2,17	2,83	3,82	4,67	6,35	8,38	9,80	12,0	14,0	16,6	18,4
	1,64	2,73	3,49	4,59	5,53	7,34	9,52	11,0	13,3	15,5	18,1	20,1
	2,09	3,32	4,17	5,38	6,39	8,34	10,6	12,2	14,6	16,9	19,6	21,7
	2,56	3,94	4,86	6,18	7,27	9,34	11,7	13,4	15,9	18,3	21,2	23,2
	3,57	5,23	6,30	7,81	9,03	11,3	14,0	15,8	18,5	21,0	24,1	26,2