2. Транспортно-складские комплексы и грузовые фронты.

Классификация и устройство транспортно-складских комплексов

Механизированные и автоматизированные ТСК создаются на грузовых станциях со значительным объемом работы. Они располагают путевым разви­тием, складами, перегрузочными и сортировочными платформами, весами, авто­проездами, стоянками для автомобилей, служебными и техническими зданиями и др. На территории ТСК размещают товарные конторы (конторы выполнения коммерческих операций), средства приема и передачи информации, вычисли­тельные центры.

В зависимости от характера работы различают транспортно-складские комплексы специализированные и общего типа. К специализированным относят крупные контейнерные терминалы, специализированные базы для выгрузки навалочных, лесных, тяжеловесных грузов. На ТСК общего типа перерабаты­вается обширная номенклатура грузов: тарно-штучные, тяжеловесные, нава­лочные и др.

Недостаток транспортно-складских комплексов общего типа — распыленность погрузки и выгрузки по многим пунктам, что затрудняет ме­ханизацию и автоматизацию погрузочно-разгрузочных работ, увеличивает объем маневровой работы (расформирования поездов, подачи и уборки вагонов) и простой вагонов.

По схемам путевого развития ТСК разделяют на тупиковые, сквозные и смешанные. Выбор той или иной схемы зависит от местных условий и обосно­вывается технико-экономическими расчетами.

В крупных административно-промышленных центрах ТСК обычно разме­щают в черте города. Поэтому при их проектировании, помимо интересов же­лезных дорог, учитывают требования современного градостроительства (соот­ветствие внешнего оформления складов, административных и технических зда­ний архитектурным ансамблям города), а также удобную связь с городом и уро­вень загрузки его автомагистралей, создание условий, исключающих загряз­нение ближайших кварталов города.

От схемы внешней планировки и в первую очередь его оперативной зоны зависят продолжительность выполнения маневровых операций с вагонами, время обслуживания автомобильного транспорта, безопасность перемещения вагонов, автомобилей и других транспортных средств, затраты, связанные с со­оружением и обслуживанием комплекса.

При выборе схем планировочных ре­шений необходим системный подход, следует учитывать функциональные свя­зи и взаимодействие между техническими и технологическими параметрами ТСК: линейными размерами, высотой складирования и длиной рейсов погру­зочно-разгрузочных и складских машин, протяженностью грузовых фронтов, числом подач вагонов и т. д.

При построении схемы внешней планировки ТСК решают следующие зада­чи: наиболее рационально размещают по отношению друг к другу складские объекты, определяют число и выбирают схему погрузочно-разгрузочных и выставочных железнодорожных путей, рассчитывают ширину и выбирают форму автопроезда, размеры площадок для стоянки автомобилей и полуприцепов, число линий складских систем и поперечных автопроездов между отдельными грузовыми пунктами, места размещения вагонных весов, бытовых, адми­нистративно-технических зданий (вычислительного центра, мастерских для ремонта, гаражей для погрузочно-разгрузочных машин и др.).

Транспортно-складские комплексы со сквозными схемами путевого развития требуют большей территории для их размещения, длины железнодорожных путей и площадок автопроездов, в результате чего возрастают капитальные затраты на их строительство. Поэтому, несмотря на некоторые преимущества, связанные в первую очередь с увеличением перерабатывающей способности, ТСК со сквозными железнодорожными путями не получили распростра­нения,

В условиях автоматизации технологических процессов должны быть реа­лизованы новые принципы и подходы при выборе объемно-планировочных ре­шений ТСК.

Они основаны, во-первых, на блочном принципе взаимного размещения складских систем, административных и технических помещений, позво­ляющем создать компактные оригинальные архитектурно-производственные ансамбли (рис. 10, а), приблизить органы управления ТСК непосредственно к производственным объектам, во-вторых, на нетрадиционном варианте разме­щения автомобильного и железнодорожного грузовых фронтов.

i

4

Главные достоинства такой планировки заключаются в существенном сокращении пробега автомобилей по территории комплекса (если грузовой фронт размещен у торцовой части, расположенной ближе к въезду), которое достигает для поступающих, например, на склад тарно-штучных грузов 75 -80 %, и уменьшении площади автопроездов на 25-50 %. Вариант этот практически реализуем также на открытых площадках, где перерабатываются контейнеры, тяжеловесные и длинномерные грузы, если число погрузочно-разгрузочных машин не превышает двух.

Объемно-планировочные решения и параметры складских систем

При выборе схемы внутренней планировки складских систем решаются за­дачи взаимного расположения железнодорожных путей, автопроездов, опера­тивно-производственных зон, железнодорожного и автомобильного грузовых фронтов, зоны хранения, секции сортировки и комплектации грузов (например, на складах материально-технического снабжения), рабочих мест обслуживаю­щего персонала, размещения грузораспределительной транспортной системы, устройств измерения массы грузов и т. д.

Внутреннее планировочное решение складской системы определяет мощ­ность и направление материальных потоков, продолжительность выполнения погрузочно-разгрузочных и складских операций, коэффициент использования производственной площади, затраты на строительство и эксплуатацию склад­ского объекта и др.

Для того, чтобы избежать перестановки вагонов под погрузку после вы­грузки, в одном складском помещении выделяют секции в зоне хранения для прибывающих и отправляемых грузов.

Погрузочно-разгрузочные пути занимают боковое положение по отноше­нию к зданию склада или их вводят в складское помещение (рис. 11, а). Чтобы сконцентрировать операции приема, выдачи и сортировки грузов, сооружают крупные объединенные складские и сортировочные комплексы, в которых сор­тировочная платформа занимает островное положение (рис. 11,6). Это умень­шает капитальные затраты на 15—20 %, сокращает территорию для размеще­ния складов и позволяет увеличить загрузку сборных вагонов, уменьшить объ­ем маневровой работы при подаче и уборке вагонов по сравнению с раздельным расположением складов прибытия, отправления и сортировочной платформы. Кроме того, в крупных складских комплексах благоприятны условия для авто­матизации управления технологическими процессами с помощью ЭВМ.

Постановка задачи по выбору схемы планировки

Выбор оптимального варианта внутренней планировки состоит в опреде­лении комплекса параметров, варьированием которыми достигается минимум целевой функции. Эта функция выражает приведенные народнохозяйственные затраты. Причем на параметры налагают ограничения, учитывающие технологические, экономические и социальные факторы. К последним, например, относят обеспечение безопасных, удобных и комфортабельных условий работы обслуживающего персонала, архитектурно-эстетические требования и др.

Варьируемые параметры планировки ТСК, которые иногда называют управляемыми, связаны между собой функциональной зависимостью. К ним относятся количество погрузочно-разгрузочных и складских машин, число поточных технологических транспортных линий или погрузочно-разгрузочных машин, число вагонов в подаче или число подач, срок хранения гру­зов и емкость зоны хранения, число часов работы ТСК по приему, выдаче грузов и выполнению перегрузочных операций в течение суток, коэффициент непосредственной перегрузки грузов из вагонов в автомобили или обратно; высота стеллажей или штабелей, число поперечных проездов между масси­вами стеллажей и штабелей.

Поскольку количество погрузочно-разгрузочных и складских машин, число поточных технологических транспортных линий или погрузочно-разгрузочных машин Z, число подач X и срок хранения гру­зов и емкость зоны хранения, число часов работы ТСК по приему, выдаче грузов и выполнению перегрузочных операций в течение суток Т являются параметрами грузового фронта, то расчет его технического оснащения представляет собой частный случай определения параметров складской системы.

Технико-экономический анализ показывает, что с увеличением числа по­грузочно-разгрузочных машин Z и перерабатывающей способности Q растут капитальные вложения на приобретение и монтаж механизмов, их автоматиза­цию и ремонт, а при повременной системе оплаты труда — затраты на их обслу­живание. Вместе с тем, с увеличением мощности технического оснащения грузового фронта уменьшается простой вагонов в процессе погрузки и выгрузки, а следовательно, и расходы, с ним связанные. При увеличении числа подач (и уборок) возрастают затраты маневровых средств, но зато уменьшаются время накопления вагонов, продолжительность грузовых операций и расходы, свя­занные с простоем.

На многих грузовых станциях грузовые операции выполняются не круглосуточно. С увеличением времени работы складов Т сокращаются время про­стоя вагонов в ожидании грузовых операций и затраты, связанные с простоем. Однако растут расходы на обслуживание складов.

С увеличением сроков хранения грузов и емкости зоны хранения возрастают капитальные вложения в сооружения склада и затраты на его содержание, но зато уменьшается вероятность простоя транспортных средств вследствие недостатка вместимости и переполнения грузами. При возрастании коэффи­циента непосредственной перегрузки а„ снижаются расходы на грузовые опе­рации и на строительство склада, но увеличиваются потребный парк автомо­билей, время их оборота и связанные с этим расходы.

Увеличение высоты стеллажей или штабелей в зоне хранения вызывает уменьшение площади и капитальных вложений на строительство складской системы. Однако при этом могут возрасти затраты на маневровую работу, а вследствие увеличения высоты подъема груза — снизиться производительность складских машин и возрасти эксплуатационные расходы. Наконец, при уменьшении длины стеллажей и штабелей и увеличении числа проездов между ними сокращается пробег погрузочно-разгрузочных машин, но зато ухудшается использование площади склада.

Анализ количественных зависимостей изменения элементов затрат от X, Z, Т и других параметров свидетельствует о том, что, варьируя ими, можно найти оптимальные значения по размерам суммарных приведенных затрат.

Если в качестве целевой функции принимают приведенные затраты #, то математическую формулировку задачи по оптимизации параметров ТСК в об­щем виде записывают следующим образом:

К неуправляемым параметрам системы, которые также определяют значение целевой функции и включаются в ограничения задачи, относятся: объем грузовой работы, интенсивность транспортных и материальных потоков, загрузка вагонов, контейнеров, автомобилей и пакетов, производительность погрузочно-разгрузочных и складских машин и грузораспределительных систем и т. д.

Для того чтобы облегчить решение сложной нелинейной многоразмерной задачи расчета оптимальных параметров планировки и технического оснаще­ния, можно разбить ее на ряд локальных более простых подзадач и реализовать многоэтапную вычислительную процедуру.

В зависимости от конкретных условий проектирования объекта некоторые из перечисленных параметров могут быть заданы. Например, если создание автоматизированного ТСК осуществляется в рамках реконструкции сущест­вующего складского объекта, тогда задают сроки хранения грузов, длинч гру­зового фронта, высоту стеллажей или штабелей, а ширину крытых складских помещений иногда предопределяют типовыми проектами.

Теория расчета грузовых фронтов

При расчете грузовых фронтов определяют перерабатывающую их способ­ность, выраженную в тоннах Q или в вагонах, количество погрузочно-разгрузочных машин Z, число подач вагонов на грузовой фронт X, его длину L и время работы Т.

Длина фронта погрузки-выгрузки (грузового фронта) оп­ределяется количеством одновременно устанавливаемых вагонов, автомобилей и других транспортных средств, с которыми одновременно можно выполнять погрузочно-разгрузочные операции. Фронтом подачи называют часть склад­ского пути, используемую для постановки вагонов при выполнении грузовых операций. Фронт подачи может быть больше фронта погрузки-выгрузки.

Грузовые фронты классифицируют по следующим основным признакам:

• роду груза;

• типу погрузочно-разгрузочных машин и устройств;

• размеру по­ступающих групп груженых и порожних вагонов;

• режиму работы.

Погрузочно-разгрузочные машины и устройства подразделяют на четыре группы:

1. стационарные (вагоноопрокидыватели, буро-фрезерные и инерцион­ные машины, конвейеры);

2. передвижные (краны, погрузчики);

3. разгрузоч­ные повышенные пути, эстакады и грузоприемные траншеи;

4. бункерные устройства.

Фронты со стационарными погрузочно-разгрузочными машинами, а иног­да и с бункерными устройствами — точечные: вагоны в процессе разгрузки перемещаются вдоль фронта работ, грузовые операции выполняются только с вагонами.

Протяженность грузового фронта с передвижными погрузочно-разгрузочными машинами, разгрузочными эстакадами и повышенными путями значительна, грузовые операции на нем выполняются одновременно с группой вагонов, а машины обслуживают сразу несколько входящих потоков (вагонов, автомобилей, транспортных средств промышленного предприятия). В ряде случаев погрузочно-разгрузочные машины и установки специализируют для обслуживания отдельных входящих потоков, например на повышенных путях вагоны разгружают с помощью виброрыхлителей, а автомобили загружают экскаваторами, ковшовыми погрузчиками, грейферными кранами.

Режим работы грузового фронта может быть детерминированным или случайным.

При детерминированном режиме транспортные средства поступают для выполнения грузовых операций через равные интервалы или по расписа­нию, а время погрузочно-разгрузочных работ постоянно или мало отклоняется от своего среднего значения. Существенной особенностью грузовых фронтов является размер обслуживаемых групп вагонов, которые могут поступать марш­рутами или небольшими группами.

При случайном режиме работы, когда поступление вагонов, автомобилей во времени и по количеству неравномерно, появляются очереди транспортных средств в ожидании освобождения грузового фронта, если он окажется занятым. Поэтому суммарные приведенные расходы необходимо дополнительно включить затраты, связанные с автомобиле-, вагоно-, или судо-часами ожидания. Логический анализ показывает, что время ожидания уменьшается, если сокращается продолжительность грузовых операций, возрастают перерабатывающая способность грузового фронта и количество погрузочно-разгрузочных машин, а также длина погрузочно-разгрузочных, повышенных путей, эстакад и грузоприемных траншей.

Главная цель оптимизации технического оснащения и функционирования грузового фронта заключается в том, чтобы найти такие параметры Z*, X* и Т*, при которых обеспечиваются минимум суммарных приведенных затрат и необходимая перерабатывающая способность фронта. Причем на размер самих параметров накладываются ограничения, определяемые эксплуатационными и экономическими соображениями.

Вопросы:

1. Грузовые станции. Грузовые площади и товарные конторы.

2. Назначение, типы и техническое оснащение грузовых районов.

3. Назначение и классификация железнодорожных складов, предъявляемые к ним требования.

4. Общие сведения о весовом хозяйстве железных дорог.

5. Технико-эксплуатационная характеристика вагонов грузового парка.