ЕДИНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОБРАБОТКИ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА В ПОРТАХ ПЕРЕВАЛКИ

Кафедра «Экономика транспорта, логистика и управление качеством»

 

ДОПУСКАЕТСЯ К ЗАЩИТЕ РАБОТА ЗАЩИЩЕНА

с оценкой

( с исправлениями, без исправлений)

 

______ Муховецкий Д.Д. _____ Муховецкий Д.Д.

( подпись) (фамилия) (подпись) (фамилия)

 

 

“____”______________2012г. “____”_____________2012 г.

 

 

ЕДИНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОБРАБОТКИ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА В ПОРТАХ ПЕРЕВАЛКИ

Пояснительная записка к курсовой работе

Управление транспортными системами

 

 

Выполнил(а):

студент(ка) гр. 50-н

Музалёва П.И.

 

_______

(подпись)

 

 

Омск 2012

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

Введение……………………………………………………………………………………….3

1. Исходные данные на проектирование и их анализ………………………………………5

1.1. Анализ грузооборота и грузопереработки порта…………………………………...6

1.2. Транспортно-перегрузочная характеристика груза………………………………...8

1.3. Выбор флота и сухопутного подвижного состава………………………………….9

1.4. Выбор перегрузочных машин и грузозахватных устройств к ним………………10

2. Разработка вариантов схем механизации и технологии перегрузочных работ………13

2.1. Расчет параметров причала…………………………………………………………13

2.2. Варианты схем механизации……………………………………………………….16

2.3. Описание технологии перегрузочных работ по вариантам………………………18

2.4. Расчет норм выработки и времени…………………………………………………19

2.5. Расчет потребности в перегрузочных машинах, количества причалов и их пропускной способности……………………………………………………………………………...28

2.6. Расчет продолжительности обработки судна в порту………………………….…32

3. Технико–экономическое обоснование выбора оптимального варианта схем механизации и технологии перегрузочных работ……………………………………………………….34

3.1. Методика выбора оптимального варианта………………………………………...34

3.2. Капиталовложения и эксплуатационные расходы по порту……………………..35

3.3. Капиталовложения и эксплуатационные расходы по флоту за время его нахождения в порту…………………………………………………………………………………...….43

3.4. Интегральные удельные приведенные затраты по порту и флоту, выбор оптимального варианта…………………………………………………………………………………44

4. Эксплуатационно-экономические показатели работы порта………………………….44

Заключение…………………………………………………………………………………..47

Список использованных источников…………………………………………………….48

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Перевалочные порты в транспортной системе страны представляют собой единые транспортные узлы, через которые проходят грузы, следующие в смешанном сообщении. Основная производственная деятельность порта заключается в выполнении перегрузочных работ с грузами, проходящими через порт в различных транспортных средствах, а также в осуществлении комплексного обслуживания флота. Перегрузочными работами в порту называется весь комплекс операций по перемещению грузов с момента поступления их в порт и до отправки из порта.

Перемещение грузов совершается с целью перегрузки их с одного вида транс­порта на другие. Это перемещение составляет содержание производственного процесса перегрузочных работ порта.

Материально-техническая база порта представлена тремя основными компонентами: акваторией, территорией и причальным фронтом. Аквато́рия -участок водной поверхности, ограниченный естественными, искусственными или условными границами. Территория порта - это участок территории порта, на котором располагается хозяйство порта; сооружения, здания, дороги, другие коммуникации, склады. Причальный фронт - участок берега, обустроенные причалами. Линия причального фронта ограничивает территорию порта с морской стороны. Требования, предъявляемые к начертанию в плане причального фронта, диктуются необходимостью создания благоприятных эксплуатационных условий для обработки судов и эффективной работы сухопутных видов транспорта.

Совершенствование технологической и организационной работы порта основано на ряде принципов, обеспечивающих комплексную механизацию перегрузочных работ и максимальное сокращение ручного труда, повышение производительности труда на перегрузочных работах и сокращение численности персонала, снижение себестоимости перегрузочных работ, сокращение валового времени обработки в порту транспортных средств, обеспечение сохранности грузов при их перегрузке и хранении, минимизация ущерба, наносимого окружающей среде.

Для успешного достижения поставленной цели необходимо в ходе проектирования решить следующие задачи:

1. Определить параметры складов для краткосрочного хранения груза в навигационный период;

2. Рассмотреть возможные варианты схем механизации и технологий перегрузочных работ на причале;

3. Определить параметры перегрузочного процесса по каждому варианту путем расчета эксплуатационных показателей основной производственной деятельности;

4. Определить критерии оптимальности для выбора оптимального варианта схем механизации и технологии перегрузочных работ с учетом взаимных экономических интересов порта и судоходной компании;

5. Дать оценку экономической эффективности внедрения оптимального варианта;

Задание на курсовой проект

 

Род груза:		гравий
Направление грузопотока:		Вода-ж.д.
Навигационный грузооборот причала:		640000 т
Период навигации:		190 сут.
Коэффициент прохождения груза через склад:		0,42
Средний срок хранения груза на складе:		10 сут.
Коэффициент неравномерности поступления груза в порт:		1,15
Характеристики водного пути:
- отметка дна	дно	3,5 м
- среднемноголетний минимальный уровень	СНГ	2 м
- среднемноголетний максимальный уровень	СВГ	8 м
- отметка территории	ТЕР	9,5 м

 

Схема, отражающая грузопереработку за навигацию по вариантам грузовых работ, приведена на рис. 2.

 

 

Ж/Д вагон

Ж/Д вагон

 

Рисунок 1 - Схема вариантов грузовых работ, выполняемых для освоения навигационного грузооборотаАнализ грузооборота и грузопереработки

 

 

1.1 Анализ грузооборота и грузопереработки

Грузооборот и грузопереработка - это основные показатели, характеризующие порт.
Грузооборот порта ( )–этоколичество груза в тоннах, погруженное в суда и выгруженное из судов на собственных и причалах порта и приписанные к нему причалах за определенный интервал времени. Различают грузооборот за сутки , за месяц и за навигацию .

Грузопереработка порта ( )–этообъём перегрузочных работ, т.е. количество груза, которое перегружается на причалах порта силами и средствами порта, т.е. это объём перегрузочных работ, выполненных портом за определенный период времени (сутки, месяц, навигацию) с подразделением по родам грузов по всем вариантам грузовых работ. Грузопереработка измеряется в тоннах или тонно-операциях (т-оп.).

Определим среднесуточный грузооборот:

 

= (1.1.)

- период навигации

- грузооборот причала

 

= т

 

Максимальный суточный грузооборот определяем по формуле:

 

= = , т.-оп. (1.2)

 

т-оп.

 

Найдем грузопереработку за навигацию для каждого варианта перегрузочных работ:

 

, т-оп; (1.3.)

, т-оп; (1.4.)

, т-оп.; (1.5.)

- коэффициент прохождения груза через склад

- грузооборот причала

т-оп.;

т-оп.;

т-оп.;

Рассчитаем коэффициент переработки грузов:

(1.6.)

 

Результаты расчетов необходимо свести в таблицу 1.1.

 

Таблица 1.1

Грузооборот и грузопереработка

 

Показатель	Обозна-чение	Всего	в т.ч. по вариантам грузовых работ
судно- вагон	судно- склад	склад- вагон
Грузооборот за навигацию, т			_	_	_
Среднесуточный грузооборот, т-оп		3368,42	_	_	_
Максимальный суточный грузооборот, т-оп.		3873,68	_	_	_
Грузопереработка за навигацию, т-оп.
Среднесуточная грузопереработка, т-оп.		5076,22	2246,74	1414,74	1414,74
Расчетная суточная грузопереработка, т-оп.		5837,65	2583,75	1626,95	1626,95

 

Сводим полученные показатели в таблицу 1.2.

Таблица 1.2.

 

Таблица 1.2 - Грузооборот и грузопереработка

 

Показатель	Обозна-чение	Всего	в т.ч. по вариантам грузовых работ
судно- вагон	судно- склад	склад- вагон
Грузооборот за навигацию, т			_	_	_
Среднесуточный грузооборот, т		3368,42	_	_	_
Максимальный суточный грузооборот, т-оп.		3873,68	_	_	_
Грузопереработка за навигацию, т-оп.

Окончание табл. 1.2

 

Среднесуточная грузопереработка, т-оп.		5076,22	2246,74	1414,74	1414,74
Расчетная суточная грузопереработка, т-оп.		5837,65	2583,75	1626,95	1626,95

1.2 Транспортно-перегрузочная характеристика груза

На выбор способов перевозки и перегрузки оказывают влияние физико-химические и механические свойства грузов. Состав этих характеристик зависит от категории грузов (штучные, навалочные, лесные и др.).

Навалочными называются грузы, которые транспортируются в транспортных средствах навалом. К навалочным грузам относятся разнообразные кусковые, зернистые и порошкообразные материалы, которые перевозят и хранят без упаковки. В грузообороте всех видов транспорта навалочные грузы занимают наибольший удельный вес. Это, в основном, грузы минерального происхождения: щебень, камень, асфальт, алебастр, известь, песок и песчано-гравийная смесь, гравий, руда, уголь, соль, удобрения и другие.

По условиям перевозки и хранения навалочные грузы разделяют на грузы открытого и закрытого хранения.

К первой группе относят: уголь, руду, большинство минерально-строительных материалов (песок, песчано-гравийную смесь, гравий, щебень, камень); ко второй группе – пищевую и поваренную соль, мел и другие грузы, которые перевозятся в крытых транспортных средствах и хранятся в закрытых складах.

Навалочные грузы первой группы хранятся на открытых складах раздельно по видам материалов. Размеры штабелей грузов определяются с учетом навигационной потребности в складской ёмкости, а также в соответствии с характеристиками перегрузочной техники.

Основными характеристиками навалочных грузов, имеющими большое значение для их перегрузки и хранения, являются:

- класс груза по ЕКНВиВ;

- насыпная плотность в т/м ;

- удельный погрузочный объём , м /т;

- влажность в %;

- размер частиц в мм;

- угол естественного откоса в состоянии покоя в градусах;

- слёживаемость, смерзаемость, текучесть при повышенной влажности;

- подверженность самовозгоранию.

 

Основные транспортно-перегрузочные характеристики гравия представлены в табл. 1.3.

 

Таблица 1.3.

 

Таблица 1.3 - Транспортно-перегрузочные характеристики гравия

 

Класс груза	навалочный
Насыпная плотность,	1,48 т/ м
Удельный погрузочный объём,	0,35 ÷ 0,55 м/т

Окончание табл. 1.3.

 

Угол естественного откоса груза в покое	45°
Особые условия хранения	нет

 

1.3 Выбор флота и сухопутного подвижного состава

 

В соответствии с условиями перевозки груза необходимо подобрать транспортные средства (судно и железнодорожный вагон) с техническими характеристиками, максимально соответствующими характеристикам груза.

Для перевозки навалочных грузов, в частности гравия, используются несамоходные баржи-площадки. По гарантированной глубине судового хода необходимо подобрать судно с осадкой в груженом состоянии не более 3,2 м с учётом запаса воды под днищем судна 0,3 м. Выбираем и принимаем в дальнейших расчетах баржу-площадку проекта Р-56 с техническими характеристиками, представленными в таблицу 1.4.

 

 

Таблица 1.4

 

Таблица 1.4 - Основные характеристики баржи-площадки проекта Р-56

 

Тип судна	площадка, открытая I
Площадь грузовой палубы	1200 м2
Допускаемая нагрузка на палубу	4,72 т/м2
Грузоподъёмность	2800 т
Габаритные размеры: – длина – ширина – высота	86,0 м 17,3 м 2,85 м
Высота осадочной линии	9,08 м
Осадка: – порожнем – в полном грузу	0,33 м 2,63 м

 

Железнодорожный вагон предназначен для погрузки в него гравия на причале порта и доставки до пункта назначения.

Тип железнодорожного вагона определим из следующих условий:

Отношение грузоподъёмности вагона к его вместимости не должно превышать насыпную плотность груза

 

. , т/м

 

Основные характеристики вагона выбираем из справочника «Вагоны СССР» и представляем в таблице 1.5.

 

Таблица 1.5

 

Таблица 1.5 - Технические характеристики вагона

 

 

Тип вагона	Полувагон 4-осный, цельнометаллический, с глухими торцевыми стенками
Модель	12-9046
Грузоподъёмность	70 т
Объём кузова	76 м3
Высота габаритная	3,14 м
Внутренние размеры кузова: – длина – ширина – высота	12,7 м 2,9 м 2,3 м
Длина по осям сцепления автосцепок	13,92 м

 

Проверим выбранный вагон на соблюдение условия:

, т/м т.е. условие соблюдается, что говорит о правильности выбора железнодорожного вагона.

Рисунок 2 - Полувагон 4-осный 12-119

 

1.4 Выбор перегрузочных машин и грузозахватных приспособлений к ним

Перегрузка заданного рода груза механизированным способом может производиться с применением различных типов перегрузочных машин. Следует выбрать несколько вариантов (минимум два) приемлемых типов перегрузочной техники, на базе которых будут формироваться варианты схем механизации и технологии перегрузочных работ. Портальные краны могут применяться как на погрузке, так и на выгрузке широкого спектра грузов (тарно-штучных, навалочных, лесных) из судов, вагонов и автомобилей. Вторым возможным вариантом применения машин для перегрузки этих же грузов могут быть рассмотрены мостовые краны. Кроме этого, для перегрузки навалочных грузов можно использовать грейферно-бункерные перегружатели с отвалообразователями или без них. В отличие от перечисленных машин, применение машин непрерывного действия, таких, как конвейеры, позволяет перегружать грузы только в одном направлении на специализированных причалах.

В курсовом проекте должны рассматриваться как минимум два варианта схем механизации.

Технические характеристики перегрузочного оборудования приведены в «Сетке типов и параметров основных портовых перегрузочных машин на период до 2000 года».

Для перегрузки различных грузов следует оснастить перегрузочные машины грузозахватными устройствами (ГЗУ): для пакетов тарно-штучных и лесных грузов – захваты различных конструкций, для навалочных грузов – грейферы. Конструкции и технические характеристики ГЗУ приведены в справочнике по ГЗУ. Тип и вместимость грейфера выбирают с учётом класса груза и грузоподъёмности крана, а характеристики грейферов приведены в справочнике «Грейферы». Наиболее полное использование грузоподъёмности крана при загрузке его данным грузом достигается при условии максимального приближения массы грейфера с грузом к грузоподъёмности крана:

 

, т (1.7)

, т (1.8)

где: – масса грейфера с грузом, т;

– плотность груза, т/м³;

– коэффициент заполнения грейфера, максимально возможный по условиям перегрузочного процесса с учётом характеристик груза;

– масса грейфера порожнем, т;

– вместимость грейфера, м³;

– грузоподъемность крана, т .

Транспортные средства (суда и вагоны) после выгрузки должны быть зачищены от остатков груза с помощью зачистных машин.

 

Применение машин непрерывного действия, таких как, например, ленточных конвейеров, при выгрузке навалочных грузов невозможно из-за большого угла наклона конвейера и сложностью подачи груза с судна на ленту.

Среди машин циклического действия рассматриваем краны портальные и мостовые. Рассматривая краны грузоподъёмностью 5,10 и 16 т, выбираем краны грузоподъёмностью 16 т.

В качестве сравниваемых рассмотрим два варианта подъёмно-транспортных машин для перегрузки гравия:

- портальный кран КПП-16-30;

- мостовой кран КМГ-16.

Технические характеристики портального крана КПП-16-30 и мостового крана КМГ-16 приведены в таблице 1.6.

Таблица 1.6.

 

Таблица 1.6 - Технические характеристики кранов

 

Характеристика	Кран портальный КПП-16-30	Кран мостовой КМГ-16
Грузоподъёмность, т
Вылет стрелы, м: максимальный минимальный		- -
Колея портала/ пролёта моста, м	10,5	22,5 – 34,5
Высота подъёма, м	26,5
Глубина опускания, м	не менее 20	не менее 20
Скорости: · подъема, м/с · частоты вращения, 1/с · изменения вылета стрелы,м/с · передвижения крана, м/с · передвижения тележки, м/с	1,17 0,025 0,87 0,55 -	0,8 - - 1,6 0,8
Суммарная мощность электродвигателей, кВт
Стоимость крана: с пролетом моста: 22,5 м 34,5 м	- -	-

 

Для перегрузки гравия (класс груза навалочный) как портальным, так и мостовым кранами грузоподъёмностью 16 т выбираем грейфер проекта № 3319А. Технические характеристики грейфера представлены в таблице 1.7.:

Таблица 1.7.

 

Таблица 1.7 - Технические характеристики грейфера проекта № 3319А

 

Тип	двухканатный двучелюстной
Грузоподъёмность крана, т
Вместимость грейфера, м³	5,3
Масса, т	6,95
Стоимость, т.тг	140,0

 

Выполним проверочный расчет на совместимость грузозахватного устройства с перегрузочными машинами:

 

, т

, т (1.9)

т

15,43 т 16 т, следовательно, выбранный нами грейфер, соответствует параметрам перегрузочной техники.

Для формирования штабеля открытого склада и подгребания груза в зону работы крана используем бульдозер Т-100 с характеристиками, представленными в таблице 1.8.

Таблица 1.8.

 

Таблица 1.8 - Технические характеристики бульдозера Т-100

 

Тип	Бульдозер гусеничный
Тип двигателя	дизель
Мощность, л.с./кВт	100/75
Расход топлива кг/час	20,0
Стоимость, тыс. тг	150,0

 

Для зачистки судна от остатков груза после выгрузки следует использовать трюмную подгребающую, подметающую машину ТГМ–1,4 с характеристиками, представленными в таблице 1.9.

Таблица 1.9.

 

Таблица 1.9 - Технические характеристики трюмной подгребающей, подметающей машины ТГМ – 1,4

 

Номинальное тяговое усилие	1,4 т
Скорость передвижения –	1,47 33,4 км/ч.
Габаритные размеры: длина ширина высота, м	5 2,5 2,5
Нагрузка на колесо	1,3 т.с.
Масса	4,5 т.

2. Разработка вариантов схем механизации и технологии перегрузочных работ

2.1 Расчет параметров причала

 

Длина причала зависит от длины расчётного судна с учетом расстояния между судами на смежных причалах, вызванного необходимостью безопасного маневрирования:

 

, м (2.1)

где – длина судна, м;

– расстояние между судами в целях безопасности маневрирования, м.

 

, м

 

Значения расстояний между судами в зависят от длины судна и типа причального сооружения.

Потребная вместимость склада для освоения навигационного грузооборота определяется через нормативный срок хранения грузов

 

, т (2.2)

 

где: – навигационный грузооборот причала, т;

– коэффициент неравномерности прибытия грузов;

– коэффициент прохождения груза через склад;

– продолжительность навигации, сут.;

– продолжительность хранения груза на складе, сут.

 

, т

 

Расчётная вместимость склада причала, специализированного на перегрузке одного вида груза должна обеспечивать эту навигационную потребность и быть не менее двойной грузоподъёмности расчётного несамоходного судна.

 

= , т (2.3)

= , т

 

Для хранения навалочных грузов используются открытые площадки с бетонным или асфальтобетонным покрытием, в основном, прямоугольной формы.

Штабель груза на этих площадках имеет пирамидальную форму, а при ограничении высоты складирования – форму усечённой пирамиды, объём которой определяется формулой:

 

,м³ (2.4)

где – высота усечённой пирамиды, м;

– соответственно длина и ширина верхней части усечённой пирамиды м;

, – соответственно длина и ширина нижней части усечённой пирамиды м.

Длина склада у основания усечённой пирамиды с учётом пожарных проездов между причалами определяется по формуле:

 

, м (2.5)

 

, м

 

Продольный разрез склада в форме усечённой пирамиды представлен на рис. 3.

 

Δ Δ

 

Рис. 3. Продольный разрез склада

 

Выразим длину склада в верхней части усечённой пирамиды через длину основания :

 

, м (2.6)

 

где – угол естественного откоса груза в состоянии покоя, градусов.

 

, м

 

Аналогично выразим ширину верхней части усечённой пирамиды через ширину основания :

 

, м (2.7)

 

, м

Высота склада определяется исходя из значения допустимой нагрузки на 1 м площади склада :

, м (2.8)

 

, м

 

Объём склада определяется через расчётную вместимость склада:

 

, м (2.9)

 

, м

 

Подставив в формулу 2.4 численные значения , , , l, b, находим ширину склада в основании усечённой пирамиды .

Определяем численное значение b по формуле 3.2.7. Если , то это означает, что склад имеет форму пирамиды, а не усечённой пирамиды. В этом случае принимаем и пересчитываем , а затем с этими данными проводим повторный расчёт .

 

Вводим в формулу все известные численные значения:

 

Откуда находим

м.

 

м.

 

Итак, размеры склада:

м.;

 

м;

 

м.

Потребная площадь склада:

 

, м²

 

м².

 

2.2 Варианты схем механизации

 

Схема механизации – это совокупность подъемно-транспортных машин, вспомогательных устройств, объединенных в определенной последовательности в соответствии с характером и особенностями грузопотока, условиями производства перегрузочных работ на причале и предназначенная для перегрузки грузов по одному или нескольким вариантам. При одной и той же схеме механизации возможна перегрузка груза по различным технологическим схемам.

Технологическая схема перегрузочных работ определяет конкретный способ выполнения перегрузочного процесса на данной механизированной линии, указывая направление перемещения груза, состав и способы выполнения операций, количество машин, приспособлений и порядок их использования, способ перевозки груза (пакетами или отдельными местами).

Схемы механизации делятся на:

– универсальные (обеспечивают перегрузку различной номенклатуры грузов по разным вариантам);

– специализированные (предназначены для переработки однородных грузов).

Схемы механизации, в которых возможна перегрузка груза в оба направления называется обратимыми.

На выбор схемы механизации оказывают влияние следующие факторы: размер грузооборота и его направление, характеристики и свойства грузов, климатические условия, тип судов и вагонов.

Размер грузооборота определяет производительность перегрузочных средств. Направление грузопотоков обуславливает характер перегрузочных работ. Они оказывают влияние на размер складской площади.

При выборе схемы механизации и подъёмно-транспортного оборудования, входящего в его состав, необходимо учитывать следующие требования:

- схема должна соответствовать рациональной структуре перегрузочного процесса, определяющий количество, последовательность, содержание, вид основных и вспомогательных операций, тип и характеристики машин и устройств;

- схема должна обеспечивать пропускную способность причального фронта, складов, железнодорожных перегрузочных фронтов, позволяющую перерабатывать заданный грузооборот и производить обработку судов и вагонов;

- при разработке схемы механизации должны быть учтены взаимосвязь со смежными причалами, требования порта и флота, железнодорожного транспорта и т.п.

 

Учитывая выбранные ранее типы перегрузочных машин, рассмотрим два варианта схем механизации и технологии перегрузочных работ для перегрузки гравия:

I схема – с портальным краном КПП-16-30;

II схема – с мостовым краном КМГ-16.

По каждой схеме механизации перегрузка гравия осуществляется по трём вариантам грузовых работ:

- судно – вагон;

- судно – склад;

- склад – вагон.

Варианты схем механизации представлены