2. Санитарная очистка городов

2.1. Определение объемов накопления твердых бытовых отходов, потребного количества спецтехники и очередности объезда домовладений мусоровозами и контейнеровозами

В жилом районе, насчитывающем 12 микрорайонов, вводится система ежедневного вывоза твердых бытовых отходов. В микрорайонах 1, 4, 7, 8, 10, 12, с общим количеством жителей 81,1 тыс.чел., предусматривается сбор отходов в несменяемые контейнеры емкостью 100 л и вывоз мусоровозами марки 93-М или марки 53-М . В микрорайонах 2, 3, 5, 6, 9, 11, имеющих высокую плотность населения, с общим количеством жителей 191,1 тыс.чел., предусматривается сбор отходов в сменяемые контейнеры емкостью 750 л и вывоз контейнеровозами марки КММ-2 или марки М-30.

По результатам обследования установлено, что по 1-ой группе микрорайонов общий объем недельного накопления отходов составил 1711 куб.м, со средней плотностью 0,35 т/куб.м, а по 2-ой группе микрорайонов - 3411 куб.м, со средней плотностью 0,25 т/куб.м. При этом установлено, что днями наиболее равномерного накопления являются среда, четверг и пятница. В среднем в эти дни суточное накопление составляло 13,8 % по объему от недельного накопления.

Вывоз бытовых отходов из первой и второй группы микрорайонов будет осуществляться на полигон через пункт 6 на расстояние 50 км.

Себестоимость 1 км пробега мусоровоза - 20 руб., контейнеровоза – 22 руб.

Схема улично-дорожной сети жилого района с размещением на ней центров микрорайонов (см. Приложение 1).

Для решения задачи сбора и транспортировки твердых бытовых отходов с территории жилого района необходимо:

1. Определить среднесуточный объем накопления отходов, подлежащий сбору и транспортировке.

2. Определить потребное количество несменяемых и сменных контейнеров.

3. Выбрать приемлемую марку мусоровоза и контейнеровоза и определить их количество.

4. Определить очередность объезда (составить маршрут) микрорайонов мусоровозами и контейнеровозами.

5. Определить себестоимость вывоза отходов мусоровозами и контейнеровозами.

1. Среднесуточный объем накопления твердых бытовых отходов на одного жителя в л/сут. определяется по формуле:

,

где

V_ср , V_чт , V_пт – соответственно, накопление за среду, четверг и пятницу, л;

К_н – поправочный коэффициент недельного накопления;

Н – численность жителей в группе микрорайонов в дни наблюдений, чел.

Поправочный коэффициент недельного накопления твердых бытовых отходов определяется отношением среднего накопления в день за неделю к среднему накоплению в день за среду, четверг и пятницу.

куб.м среднее накопление отходов в день за среду, четверг, пятницу по первой группе микрорайонов

куб.м среднее накопление отходов в день за неделю

поправочный коэффициент по первой группе микрорайонов

куб.м среднее накопление отходов в день за среду, четверг, пятницу по первой группе микрорайонов

куб.м среднее накопление отходов в день за неделю

поправочный коэффициент по первой группе микрорайонов

Определим среднесуточный объем накопления отходов по каждой группе микрорайонов.

л на одного жителя первой группы

микрорайонов

л на одного жителя второй группы

микрорайонов

2. Потребное количество несменяемых и сменяемых контейнеров, располагаемых на территории жилого района определяется по формуле:

где

V_b – среднесуточный объем накопления и транспортировки отходов, л;

е – емкость контейнера, л;

К_з – коэффициент заполнения контейнера, принимается равным 0,9.

Необходимое количество несменяемых контейнеров

для первой группы микрорайонов

Необходимое количество сменных контейнеров

для второй группы микрорайонов

3. Выбор марки мусоровоза и контейнеровоза осуществляется по следующим показателям: коэффициент использования массы (К_м); удельная грузоподъемность (q_уд); удельная вместимость кузова на 1 т грузоподъемности (V_уд); удельная мощность двигателя (М_уд); коэффициент компактности (К_к); удельная себестоимость перевозки (С_уд).

Коэффициент использования массы определяется по формуле:

,

где

q – номинальная грузоподъемность автомобиля, т;

m_а – собственная масса автомобиля, т.

93-М: К_м = 2/3,7 = 0,54. 53-М: К_м = 3,1/4,25 = 0,73.

КММ-2: К_м = 1,8/5,1=0,35.

М-30: К_м = 1,9/4,0=0,48.

Удельная грузоподъемность определяется по формуле:

,

где

V_к – вместимость кузова, куб.м.

93-М: q_уд = 2/7,5 = 0,27 т. 53-М: q_уд = 3,1/11 = 0,28 т.

КММ-2: q_уд =1,8/6,0=0,3 т.

М-30: q_уд = 1,9/3,9=0,49 т.

Удельная вместимость кузова на 1 т грузоподъемности определяется по формуле:

,

93-М: V_уд = 7,5/2 = 3,75 куб.м.

53-М: V_уд = 11/3,1 = 3,55 куб.м.

КММ-2: V_уд =6,0/1,8=3,3 куб.м.

М-30: V_уд =3,9/1,9=2,0 куб.м.

Удельная мощность двигателя определяется по формуле:

,

где

М_дв – мощность двигателя автомобиля, кВт;

m_n – полная масса автомобиля с полезной нагрузкой, т.

93-М: М_уд = 51,3/5,7 = 9 кВт.

53-М: М_уд = 67/7,35 = 9,1 кВт.

КММ-2: М_уд =67,0/6,9=9,7 кВт

М-30: М_уд =51,3/5,9=9,8 к Вт

Коэффициент компактности определяется по формуле:

,

где

L_а – длина автомобиля, м;

B_а – ширина автомобиля, м.

93-М: К_к = 6*2,14/7,5 = 1,7. 53-М: К_к = 6,62*2,23/11 = 1,3.

КММ-2: К_к =6,7*2,45/6,0=2,7

М-30: К_к =5,92*2,32/3,9=3,5

Удельная себестоимость перевозки определяется по формуле:

,

где

С_км – себестоимость 1 км пробега автомобиля, руб.;

V_б.о. – объем бытовых отходов, перевозимый мусоровозом в уплотненном состоянии, или контейнеровозом – в естественном состоянии, куб.м.

93-М: С_уд = 20/7,5 = 2,7 руб. 53-М: С_уд = 20/11 = 1,8 руб.

КММ-2: С_уд =22/6,0=3,7

М-30: С_уд =22,0/3,9=5,6

По наименьшей себестоимости выбираем мусоровоз марки 53-М, контейнеровоза марки КММ-2.

Для расчета показателей необходимо составить таблицы технических характеристик мусоровозов и контейнеровозов, по маркам, предложенным руководителем курсового проекта (см. табл.).

Таблица 19

Техническая характеристика мусоровозов

(контейнеровозов)

Показатели	Мусоровозы		Контейнеровозы
	Марка 93-М	Марка 53-М	Марка КММ-2	Марка М-30
Емкость кузова полезная	7,5	11	6,0	3,9
Номинальная грузоподъемность автомобиля, т	2,0	3,1	1,8	1,9
Собственная масса автомобиля, т	3,7	4,25	5,1	4,0
Мощность двигателя автомобиля, к Вт	51,3	67,0	67,0	51,3
Полная масса автомобиля с полезной нагрузкой, т	5,7	7,35	6,9	5,9
Длина автомобиля, м	6,0	6,6	6,7	5,92
Ширина автомобиля, м	2,14	2,23	2,45	2,32

Ежедневную потребность в мусоровозах и контейнеровозах для вывоза твердых бытовых отходов рассчитывают по формуле:

,

где

Р_сут – суточная производительность мусоровоза (контейнеровоза), куб.м/сут.;

К_исп – коэффициент использования мусоровоза (контейнеровоза), принимается равным 0,8.

Суточная производительность мусоровоза (контейнеровоза) рассчитывается по формуле:

,

где

n_р – количество рейсов, выполняемых мусоровозом (контейнеровозом) за рабочую смену (8 ч 0,5 ч).

Количество рейсов, выполняемых мусоровозом (контейнеровозом) за рабочую смену определяется по формуле:

где

T_см – продолжительность рабочей смены, ч;

t_р – время одного рейса, ч, определяемое по формуле:

,

где

t_раб – время рабочего пробега мусоровоза (контейнеровоза) по маршруту при сборе бытовых отходов в микрорайонах, ч;

t_пр – время пробега мусоровоза (контейнеровоза) от последнего пункта погрузки до полигона и обратно до первого пункта погрузки на маршруте, ч;

t_разгр – время простоя под разгрузкой мусоровоза (контейнеровоза) на полигоне, включая время на санитарную обработку мусоровоза и контейнеров, ч. Принимается равным 0,4 ч для мусоровозов и 0,5 ч для контейнеровозов.

Время рабочего пробега мусоровоза (контейнеровоза) включает время на выгрузку отходов из несменяемых контейнеров в мусоровоз (время замены сменяемых контейнеров при вывозе отходов контейнеровозом), время передвижения мусоровоза (контейнеровоза) по маршруту сбора отходов, определяемое по формуле:

,

где

L_м – соответственно, протяженность маршрута сбора бытовых отходов мусоровозом по первой группе микрорайонов и контейнеровозом – по второй группе микрорайонов, км;

V_раб – соответственно, рабочая скорость движения мусоровоза и контейнеровоза, км/ч. Принимается равной для мусоровоза 5 км/ч, для контейнеровоза – 10 км/ч.

Время пробега мусоровоза (контейнеровоза) от последнего пункта погрузки до полигона и обратно до первого пункта погрузки на маршруте определяется по формуле:

,

где

L_п – расстояние от последнего пункта погрузки на маршруте до полигона и обратно до первого пункта погрузки на маршруте, км;

V_t – средняя техническая скорость движения мусоровоза (контейнеровоза), км/ч. Принимается равной 25 км/ч.

Для определения потребного количества мусоровозов и контейнеровозов с использованием формул предлагается интуитивно составить маршрут движения мусоровоза по 1-ой группе микрорайонов и маршрут движения контейнеровоза по 2-ой группе микрорайонов, руководствуясь при этом кратчайшими расстояниями между центрами сбора бытовых отходов по схеме улично-дорожной сети жилого района.

На рис.3 приведен пример маршрута движения мусоровоза по 1-ой группе микрорайонов, включающий центры 1, 4, 7, 8, 10, 12.

Дорога на полигон

6

1

9

5

7

4

8

12

10

Рис.3. Маршрут движения мусоровоза по 1-ой группе микрорайонов

Протяженность маршрута L_м =18 м (расстояние от п.1 до п.12).

Величина L_п составит 115 км (расстояние от п.12 до п.6) плюс двойное расстояние от п.6 до полигона плюс 6 км (расстояние от п.6 до п.1).

На рис.4 приведен пример маршрута движения контейнеровоза по 2-ой группе микрорайонов, включающий центры 2, 3, 5, 6, 9, 11.

В данном примере протяженность маршрута (L_м) контейнеровоза составляет 22 км.

Величина L_п составит 104 км

2

дорога на полигон

6

9

5

12

11

8

3

Рис.4. Маршрут движения контейнеровоза по 2-ой группе микрорайонов

Для определения кратчайшего пути объезда заданных пунктов следует воспользоваться «методом сумм». Для чего строится и заполняется симметричная матрица, по главной диагонали которой располагаются пункты, включенные в маршрут, а в порожние клетки проставляются кратчайшие расстояния по схеме улично-дорожной сети. Расстояния между пунктами проставляются дважды. После заполнения таблицы, суммируя расстояния по столбцам, находят итоговую строку – строку сумм.

Таблица 20

Симметричная матрица маршрута движения мусоровоза по заданной первой группе микрорайонов

	4	6	6	9	9
4		3	5	7	8
6	3		2	4	5
6	5	2		3	3
9	7	4	3		6
9	8	5	3	6
34	27	20	19	29	31

По трем наибольшим числам строки сумм начинают построение маршрута, начиная с наибольшего числа и по мере убывания: 1 –12 –10. Далее, из строки сумм выбирают, из числа оставшихся, наибольшую сумму и номер пункта ей соответствующий. В данном примере – сумма 27 и пункт 7, ей соответствующий. (Если бы в строке сумм были две и более одинаковые суммы, то можно выбирать любую и пункт ей соответствующий). Место пункта 3 в начальном маршруте 1 –12 –10 определяют поочередно на участке 1-12, а затем на участке 12-10. При этом для каждой пары этих пунктов находят величину прироста пробега автомобиля на маршруте при включении вновь выбранного пункта. Величину этого прироста (Δl) находят по формуле:

, (33)

где

l – расстояние, км;

i – номер первого соседнего пункта;

j – номер второго соседнего пункта;

k – номер включаемого пункта.

П 7:;

1-7-12-10

П 4:;

1-7-4-12-10

П 8: ; ;

1-7-4-8-12-10

L_м=18 км

Lп=120 км

Таблица 21

Симметричная матрица маршрута движения мусоровоза по заданной первой группе микрорайонов

	4	3	6	13	4
4		4	7	15	7
3	4		3	11	3
6	7	3		8	3
13	15	11	8		9
4	7	3	3	9
30	37	24	27	56	26

3 – 2 – 6

П 11:

3 – 11 – 2 – 6

П 5: ; ;

3 – 11 – 5 – 2 – 6

П 9: ; ;

3 – 11 – 5 – 9 – 2 – 6

L_м=22 км

Lп=113 к