ТЕХНИЧЕСКИ УНИВЕРСИТЕТ – СОФИЯ ФАКУЛТЕТ ПО ТРАНСПОРТА КАТЕДРА „ЖЕЛЕЗОПЪТНА ТЕХНИКА“ маг. инж. СВЕТОСЛАВ ВЕСЕЛИНОВ МАРТИНОВ ОПТИМИЗАЦИЯ НА СТРУКТУРАТА НА НАЗЕМНАТА КОНТЕЙНЕРНА ТРАНСПОРТНА СИСТЕМА АВТОРЕФЕРАТ на дисертационен труд за придобиване на образователна и научна степен „доктор“ Професионално направление: 5.5. Транспорт, корабоплаване и авиация Научна специалност: Механизация и автоматизация на товарно-разтоварните работи София, 2014 г.
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
ТЕХНИЧЕСКИ УНИВЕРСИТЕТ – СОФИЯ
ФАКУЛТЕТ ПО ТРАНСПОРТА
КАТЕДРА „ЖЕЛЕЗОПЪТНА ТЕХНИКА“
маг. инж. СВЕТОСЛАВ ВЕСЕЛИНОВ МАРТИНОВ
ОПТИМИЗАЦИЯ НА СТРУКТУРАТА НА
НАЗЕМНАТА КОНТЕЙНЕРНА ТРАНСПОРТНА
СИСТЕМА
АВТОРЕФЕРАТ
на дисертационен труд за придобиване на образователна
и научна степен „доктор“
Професионално направление: 5.5. Транспорт, корабоплаване и
авиация
Научна специалност: Механизация и автоматизация на
товарно-разтоварните работи
София, 2014 г.
ТЕХНИЧЕСКИ УНИВЕРСИТЕТ – СОФИЯ
ФАКУЛТЕТ ПО ТРАНСПОРТА
КАТЕДРА „ЖЕЛЕЗОПЪТНА ТЕХНИКА“
маг. инж. СВЕТОСЛАВ ВЕСЕЛИНОВ МАРТИНОВ
ОПТИМИЗАЦИЯ НА СТРУКТУРАТА НА НАЗЕМНАТА
КОНТЕЙНЕРНА ТРАНСПОРТНА СИСТЕМА
АВТОРЕФЕРАТ на дисертационен труд за придобиване на образователна
и научна степен „доктор“
Професионално направление: 5.5. Транспорт, корабоплаване и авиация
Научна специалност: Механизация и автоматизация на
товарно-разтоварните работи
Научен ръководител: доц. д-р инж. Симеон Борисов Стоядинов
Рецензенти: проф. д-р инж. Димитър Петров Петров
доц. д-р инж. Кирил Христов Велков
София, 2014 г.
2
Дисертационният труд е обсъден и насочен за откриване на процедура по официална
защита на заседание на разширен катедрен съвет на катедра „Железопътна техника“ при
Факултет по транспорта на Технически университет – София, състояло се на 07.04.2014 г.
Дисертантът е докторант, задочна форма на обучение, към катедра „Железопътна
техника” при Факултет по транспорта на Технически университет – София.
Дисертационният труд се състои от въведение, пет обособени части, изводи и
заключение, приноси на труда, насоки за бъдещи изследвания, свързани с темата, публикации
по дисертационния труд, литература и списък на съкращенията. Записката на дисертационния
труд е с обем 156 страници и съдържа 41 фигури и 5 таблици. Списъкът на използваните
литературни източници включва 119 заглавия. Към дисертационния труд са оформени 14
приложения с общ обем 105 страници.
Означенията на обособените части, формулите, фигурите, таблиците и използваната
литература в автореферата съответстват на тези от дисертационния труд.
Защитата на дисертационния труд, съгласно заповед №ОЖ-152/17.04.2014 г. на
Ректора на Технически университет – София, ще се състои на 31.07.2014 г. от 17,00 часа в
зала 2140 на Технически университет – София. Материалите по защитата са на разположение
в канцеларията на Факултет по транспорта при Технически университет – София, на адрес:
гр. София, 1000, бул. „Климент Охридски” №8, бл. 9, ет. 3, каб. 9308.
Автор: маг. инж. Светослав Веселинов Мартинов
Тема на дисертационния труд: „Оптимизация на структурата на наземната контейнерна
транспортна система”
Тираж: 50 бр.
Издателство на Технически университет – София
3
Обща характеристика на дисертационния труд
Актуалност на проблема
Тенденцията за нарастване на контейнерните превози в световен мащаб налага
подобряване на условията и улесняване на възможностите за извършването им. Приоритетите
са насочени към транспортно-логистична дейност с интегрирано използване на автомобилен,
воден и железопътен транспорт в логистичната верига. Решение в тази насока е прилагане на
комбиниран транспорт. Към настоящия момент в България не съществуват условия за
ефективно извършване на контейнерни комбинирани превози. Малкото останали наземни
контейнерни терминали, обслужвани от железопътен и автомобилен транспорт, изградени
преди 40 години при започналото тогава развитие на контейнерната транспортна система на
България, не работят ефективно и не предлагат условия, отговарящи на съвременните
изисквания.
В дисертационният труд е предложен алгоритъм за оптимизация на структурата на
наземната контейнерна транспортна система (НКТС), разглеждана като подсистема на
контейнерната транспортна система (КТС). Разглежданият проблем е актуален и от значение
за науката и практиката, поради настъпилите промени в икономиката на страната, в
транспорта, като част от нея и в контейнерната транспортна система.
Обща характеристика на приносите
Извършена е категоризация на контейнерната транспортна система, описана е
структурата на наземната контейнерна транспортна система и е дефинирана подсистемата
„локална контейнерна транспортна система“. Извършена е модификация на описаните в
литературата „заводски контейнерни пунктове“ и „гарови контейнерни пунктове“ като са
дефинирани системите „локален контейнерен терминал“ и „гаров контейнерен терминал“
като подсистеми на съвременната КТС. Разработените математични модели позволяват да се
извършва оптимизация на техническите и технологични параметри на гаровите контейнерни
терминали, да се определи етапността за развитието им и да се изследват възможностите за
обслужване на локалните контейнерни терминали с автомобили-контейнеровози (АК).
Определянето на основните елементи на техническия комплекс на наземната контейнерна
транспортна система се извършва за постигане на наситеността на системата, позволяваща
нейното функциониране.
Практическа приложимост
Предложените математични модели позволяват да се извършва технико-
технологично оразмеряване на основни елементи на КТС, каквито са гаровите контейнерни
терминали (ГКТ) и избор на технология за обслужване на локалните контейнерни терминали
(ЛКТ) с автомобили-контейнеровози. Те са подходящи за разработване на софтуерни
продукти, чрез които да се автоматизират процесите, както в етапа на проектиране, така и при
последващото оперативно управление на основни елементи на КТС.
Публикации по дисертационния труд
Популяризиране на изследванията, предложените методики, получените резултати и
формулираните изводи е извършено посредством четири доклада, изнесени на конференции и
една публикация в научно-приложно списание.
4
Съдържание на дисертационния труд
1. Обзор на изследванията и възможностите за оптимизация на структурата на
наземната контейнерна транспортна система
Обзорът на изследванията, свързани със състоянието и възможностите на наземната
контейнерна транспортна система е извършен на база на проучване и систематизиране на
информацията по темата на дисертационния труд, публикувана в достъпни литературни
източници. Въз основа на проведения анализ са формулирани изводи относно състоянието и
възможностите на наземната контейнерна транспортна система, позволяващи да се определи
целта на дисертационния труд: оптимизация на технологичните параметри и
техническата съоръженост на контейнерните терминали, обслужвани от наземен
транспорт и определяне на основните елементи на техническия комплекс на наземната
контейнерна транспортна система.
За постигане на целта е необходимо да се изпълнят задачите:
- разработване на обобщаваща методика за оптимизация на технологичните и
технически параметри на гаровите контейнерни терминали, обслужвани от мобилни стрелови
контейнерни товарачи, задвижвани от двигател с вътрешно горене и релсови козлови кранове
с електрическо задвижване.
- разработване на методика за избор на технология за обслужване на локални
контейнерни терминали с автомобилен обслужващ транспорт в зависимост от
контейнерооборота и отдалечеността му от гаровия контейнерен терминал.
- определяне на основните елементи на техническия комплекс на наземната
контейнерна транспортна система.
2. Основни положения при оптимизация на структурата на наземната
контейнерна транспортна система
В тази част от дисертационния труд са изложени и описани основни принципи,
особености, възможности и ограничения, свързани с техническите и технологични аспекти за
осъществяване на интермодални превози, имащи отношение към темата на разработката.
Извършени са пояснения и са дефинирани и прецизирани основни понятия, използвани в
труда.
2.1. Дефиниране на основни понятия
В различни литературни източници, свързани тематично с интермодалните превози
се наблюдава наличие на множество тълкувания и значения на едни и същи термини,
използвани от авторите при описание на процесите. Това налага допълнително да се пояснят
и дефинират основните понятия, използвани в дисертационния труд. Като база при
дефинирането им са залегнали формулировките, посочени в [26, 102, 109], като те са
обобщени и допълнени за нуждите на дисертационния труд.
2.2. Основни принципи при контейнерните превози
Основните варианти по които се извършват контейнерни превози в рамките на
интермодална транспортна верига [26, 95, 102] са обобщени чрез схемите посочени на фиг.
2.1 и фиг. 2.2 от които е видно, че процесът на транспортиране и манипулиране на
голямотонажните контейнери (ГТК) преминава през три основни етапа:
5
1-ви етап: зараждане на контейнеропотоците в локални контейнерни терминали,
разположени в началната за логистичната верига локална контейнерна транспортна система и
транспортиране на голямотонажни контейнери в начален контейнерен терминал.
2-ри етап: транспортиране на ГТК от началния контейнерен терминал до краен за
веригата контейнерен терминал.
3-ти етап: погасяване на контейнеропотоците в крайната по интермодалната
транспортна верига локална транспортна система и транспортиране на ГТК от крайния гаров,
пристанищен или летищен по веригата контейнерен терминал до краен локален контейнерен
терминал.
Фиг. 2.1. Варианти за интермодален превоз на ГТК
Фиг. 2.2. ИТВ при превоз на ГТК
Обект на разглеждане и оптимизация в дисертационния труд е структурата на
наземната контейнерна транспортна система, която обхваща наземните контейнерни
транспортни вериги (НКТВ).
2.3. Основни принципи и особености на НКТВ
Наземните контейнерни транспортни вериги, които са обект на изследване в
дисертационния труд, условно се представят чрез елементите транспортиране с железопътен,
в основната си част, между началния и краен гаров контейнерен терминал и автомобилен
обслужващ транспорт (фиг. 2.3). Автомобилният обслужващ транспорт се извършва между
локалните и гаровите контейнерни терминали по веригата в началния или краен етап на
превоза.
6
Фиг. 2.3. Наземна контейнерна транспортна верига
При наземните контейнерни транспортни вериги, превозът с железопътен транспорт
на ГТК представлява основната част от транспортирането, което се извършва със
специализирани контейнерни влакове. Приема се, че ГКТ се обслужват от контейнерни блок
влакове (КБВ) с постоянен брой вагони в състава, който не се променя при движение на
влака по маршрута.
2.3.1. Структура на наземната контейнерна транспортна система
Съгласно принципите за изграждане и функциониране на системите и възможността
всяка система да се представи като подсистема на друга система от по-висок клас ще
разглеждаме Контейнерната транспортна система като подсистема на Интермодалната
транспортна система (фиг. 2.7). При нея за транспортиране на товарите в рамките на
интермодалната транспортна верига се използват унифицирани и стандартизирани ГТК.
Транспортната система за превоз на товари е подсистема на транспортната система и
надсистема за интермодалната и контейнерната транспортни системи, които се
характеризират с висока степен на взаимообвързаност и интеграция между отделните видове
транспорт. Като подсистеми на КТС се разглеждат локалните контейнерни транспортни
системи (ЛКТС), които са надсистеми за системите „гарови“, „пристанищни“, „летищни“ и
„локални контейнерни терминали“, намиращи се в тях, както и за наземната контейнерна
транспортна система. Границите на ЛКТС се определят от пристанищните контейнерни
терминали (ПКТ), които се разглеждат като гранични елементи на системата от гледна точка
на условията, които те предлагат за включване в контейнерната транспортна верига (КТВ) на
воден транспорт.
Фиг. 2.7. Категоризация на КТС
НКТС е подсистема на КТС и ЛКТС и надсистема за гаровите контейнерни
терминали и локалните контейнерни терминали. Част от елементите на КТС, каквито са ГТК
и транспортните средства са общи елементи, отнасящи се и за нейните подсистеми и
7
надсистеми. При разработване на дисертационния труд се приема, че НКТС е система от най-
висок клас, явяваща се надсистема [52] за системите ГКТ и ЛКТ. НКТС се състои от
подсистеми и отношения между тях с обща главна или крайна цел, наричана още
системообразуващ фактор. НКТС се представя като съвкупност от елементи между които
съществуват отношения, като системообразуващия фактор е транспортирането на един или
повече ГТК от начален до краен локален контейнерен терминал в рамките на НКТВ (фиг.
2.2). Обслужването на КБВ се извършва в наземни контейнерни терминали, и в този аспект,
ЛКТС се разглежда като подсистема на НКТС. Наземните контейнерни терминали в които се
обработват местни ГТК, които са предназначени за внос или износ за или от страната са
гранични за системата терминали, обслужващи ЛКТС.
За елементи на НКТС при разработване на дисертационния труд се приемат
системите ГКТ, ЛКТ, както и ГТК, КБВ, АК и товарно-разтоварните машини (ТРМ) в ГКТ.
Поради това, че тематиката на разработката е свързана с изследване и оптимизация на
структурата на НКТС се приема, че разглежданите елементи са част от структурата само на
тази система.
Под структура на НКТС се разбира съвкупността от елементите, изграждащи
системата и отношенията между отделните елементи, осигуряваща постигането на
системообразуващия фактор и НКТВ. Освен изграждащите НКТС елементи, структурата на
системата включва и взаимодействието между елементите, наричано отношения или връзки
между тях. Отношенията между отделните елементи на НКТС са процесите, които се
извършват в системата за достигане на крайната цел: транспортиране на ГТК в рамките на
НКТВ при постигане на непрекъснатост на логистичната верига между товародателя от
началния локален контейнерен терминал и товарополучателя в крайния локален контейнерен
терминал (фиг. 2.3).
За отношения между отделните елементи на НКТС се представя транспортирането на
ГТК с железопътен и автомобилен обслужващ транспорт и обработването на контейнерите в
локалните и гарови контейнерни терминали, разглеждани като процеси, участващи при
формирането на КТВ. Съгласно принципите за съществуване и функциониране на системите
[16], всеки един от елементите и отношенията между тях може да се разглежда като
подсистема на КТС. Математичното описание на отношенията се извършва чрез подходящи
параметри, отразяващи взаимодействието между елементите (напр. продължителност,
скорост).
2.3.2. Локални контейнерни транспортни системи
Зоните в които се зараждат и/или погасяват потоците от ГТК, разположени около
гаровите и морските контейнерни терминали се разглеждат като локални контейнерни
транспортни системи. Всяка ЛКТС включва множество ЛКТ и един или повече гарови и/или
пристанищни контейнерни терминали, осигуряващи връзката между нея и Националната
и/или Международната контейнерна транспортна система (фиг. 2.2). Съвкупността от всички
ЛКТС на национално ниво формират Националната контейнерна транспортна система, а
отделните Национални контейнерни транспортни системи изграждат Международната
контейнерна транспортна система. Гаровите и пристанищните контейнерни терминали са
8
общи елементи от КТС, принадлежащи на Локалната и Националната и/или Международната
контейнерни транспортни системи.
Обособяването и формирането на ЛКТС се извършва около голям промишлен и/или
търговски център с потенциал за генериране и/или потребление на товари, подлежащи на
контейнеризация. Освен като зони за зараждане и/или погасяване на контейнеропотоците,
през ЛКТС и разположените в тях контейнерни терминали преминават и се обработват
транзитни потоци от ГТК, които често са преобладаващи, в сравнение с потоците контейнери,
генерирани или погасени в разглежданата локална система.
Елементи на Локалните контейнерни транспортни системи са специализираните
гарови и пристанищни контейнерни терминали, обслужващи ЛКТС и множеството на
локалните контейнерни терминали, разглеждани като начални и крайни елементи за КТВ.
За отношения между елементите на ЛКТС се разглежда автомобилния транспорт,
чрез който се транспортират ГТК между гаровите или пристанищни контейнерни терминали
и ЛКТ.
2.3.3. Система „Локален контейнерен терминал”
Системата „Локален контейнерен терминал” е подсистема на ЛКТС и представлява
началното и крайното звено (фиг. 2.2) от КТВ в което започва или завършва процеса на
транспортиране на ГТК. Като ЛКТ могат да се разглеждат предприятия, складови бази,
логистични центрове или други звена в които се извършва контейнеризация (К) и
деконтейнеризация (Д) на товари.
Пристигането и заминаването на ГТК в и от ЛКТ, като част от процеса на
транспортиране в рамките на КТВ се извършва с автомобилен транспорт, наричан
обслужващ. Товарните автомобили са специализирани за превоз на ГТК с различни
възможности в зависимост от дължината на контейнерите.
Освен контейнеризация и деконтейнеризация на товарите в ЛКТ се извършват и
дейности, свързани с товарене и разтоварване на ГТК на и от автомобилите-контейнеровози.
Това е свързано от една страна със съществуването на различни варианти за организиране на
процеса на запълване и опразване на контейнерите с товар, а от друга с намаляване на
престоя на автомобилите-контейнеровози в ЛКТ.
Елементи на ЛКТ са ТРМ използвани за товарене и разтоварване на ГТК на и от
автомобилите-контейнеровози, зоните за контейнеризация и деконтейнеризация на товарите,
зоните за складиране на контейнерите в рамките на ЛКТ и зоните за товарене и разтоварване
на контейнерите на и от превозните средства.
Отношенията между елементите на ЛКТ са продължителността на обработване на
контейнерите и транспортните средства, продължителността за извършване на
контейнеризация и деконтейнеризация на товарите, престоя на превозните средства до
началото на обработване и съществуващите ограничения.
2.3.4. Система „Гаров контейнерен терминал”
Специализираните контейнерни терминали са елементи от контейнерната
транспортна система в които се извършва обработване на голямотонажни контейнери при
смяна на вида на транспортното средство.
9
Обект на разглеждане в дисертационния труд са двумодалните контейнерни
терминали, наричани още наземни или гарови контейнерни терминали, поради обслужването
в тях на наземните железопътен и автомобилен видове транспорт.
Гаровите контейнерни терминали са специализирани елементи от транспортната
железопътно-шосейна инфраструктура, принадлежащи от една страна към локалната, а от
друга, към националната и международната транспортни системи. Те са основен свързващ
елемент за КТС в който се извършва смяната на транспортното средство (железопътно или
автомобилно) в процеса на транспортиране на ГТК в КТВ.
Елементите на системата „Гаров контейнерен терминал” са специализираните ТРМ и
зоните, свързани с процесите по манипулиране, складиране, претоварване, натоварване,
пренареждане и др., извършвани при обработване на ГТК, разглеждани като отношения в
системата.
2.4. Описание на възможностите за извършване на контейнерни превози в
България
След бурното развитие на контейнерната транспортна система на Народна Република
България [24] през 70-те и 80-те години на миналия век, когато са изградени множество
контейнерни пунктове и последвалия застой и въпреки благоприятното разположение на
страната се оказва, че в настоящия момент България не разполага с функционираща
интермодална транспортна система. В действителност, в момента съществуват само три
специализирани контейнерни пристанищни терминала, ситуирани във Варненските
пристанища Изток и Запад и пристанище Бургас. Въпреки приоритетите за развитие на
транспорта в насока към взаимодействие между видовете транспорт [91] и въпреки
географското разположение на България, като кръстопът между изтока и запада, страната не
разполага с нито един реално функциониращ наземен специализиран интермодален
терминал. На практика, страната не е обозначена като елемент от европейската и световна
интермодална транспортна система с реално съществуващи възможности за обработване на
интермодални транспортни единици (ИТЕ) и осъществяване на интермодални превози. Към
момента, от съществуващите наземни контейнерни терминали в България възможност за
обработване на ГТК има в терминалите в Димитровград и Стара Загора, но те не
функционират като специализирани контейнерни терминали.
Оптимизацията на структурата на наземната контейнерна транспортна система в
дисертационния труд се извършва, като територията на България условно се разглежда като
съставена от три ЛКТС: западна, разположена главно върху югозападен и северозападен
район за планиране; южна, включваща южен централен и югоизточен район за планиране и
северна, включваща северен централен и североизточен район за планиране (фиг. 2.10).
За места в които да се изградят ГКТ на територията на България се приемат част от
препоръките направени в [24], а именно, специализирани наземни пунктове за манипулиране
на ГТК да се разположат в близост до по-големите промишлени центрове: София (в
западната ЛКТС), Пловдив и/или Стара Загора (в южната ЛКТС) и Горна Оряховица и/или
Плевен (в северната ЛКТС).
10
Фиг. 2.10. ЛКТС в България
Прогноза за товарооборота [92] между България и държави от Югоизточна Европа и
други държави за 2015 г., 2025 г. и 2035 г. върху която е базирано определянето на
техническия комплекс на НКТС е посочена на фигура 2.13. Очакванията за обема на
вътрешните товарни превози в България [92] в периода 2015-2035 година са изобразени на
фигура 2.14.
Въз основа на предложеното разпределение на територията на България на ЛКТС
(фиг. 2.10) и анализ и обобщение на данните за пристигналите и заминали контейнери по
райони в страната се приема: за западната ЛКТС са предназначени 32% от общото
количество местни ГТК с назначение за или от страната, превозвани с комбиниран транспорт,
за южната ЛКТС 38% и за северната 30%.
Фиг. 2.13. Товаропотоци (внос/износ) от/към България
Фиг. 2.14. Вътрешни товарни превози в България
11
3. Оптимизация на технологичните и технически параметри на гаровите
контейнерни терминали
Разходите, свързани с функционирането на ГКТ са обособени в две основни групи
[54]: инвестиционни разходи – разходите за изграждане на ГКТ, в които се отразява
себестойността на дейностите, материалите и съоръженията, вложени за изграждане на
инфраструктурата, осигуряваща функционирането на ГКТ при определени условия;
експлоатационни разходи - разходите, свързани с функционирането на ГКТ през разглеждан
период от време, включващи средствата изразходвани за техническа експлоатация на ТРМ,
енергия, горива и работни заплати.
Елементите, изследвани в дисертационния труд, участващи при формиране на
стойността на критерия, разглеждани като инфраструктурни разходи в рамките на
инвестиционните разходи [54], влияещи се от контейнерооборота са за: изграждане на
складовата зона, зоната за паркиране и престой на автомобилите-контейнеровози,
автомобилните пътища и проходи в ГКТ и закупуване на ТРМ.
3.1. Избор на технология на работа на ГКТ
Параметричният вид на целевата функция на математичния модел, отразяващ
работата на системата „гаров контейнерен терминал” е:
(3.1) ,
1
min, .,I
S T i
i
R R лв
където: SR са сумарните променливи разходи, необходими за изграждане и
функциониране на ГКТ през изследвания период с продължителност I години при съответна
технология на работа, лв.; ,T iR - годишните разходи [32, 51] за функциониране на ГКТ през i-
та година при съответна технология на работа, лв./год.; I - продължителността на
изследвания период (i=1,2,...,I), год.
Стойността на ,T iR през i-та година [32, 51] при съответна технология на работа се
определя по:
(3.2) , 1, 2, 3, 4, 5, 6,
., , 1,2,...,
.T i i i i i i i
лвR R R R R R R i I
год
където: 1,iR са приведените годишни разходи за изграждане на инфраструктурата на
ГКТ, лв./год.; 2,iR - приведените годишни разходи за закупуване на ТРМ, лв./год.; 3,iR -
приведените средни годишни разходи за техническа експлоатация (ТО) на ТРМ, лв./год.; 4,iR
- приведените годишни разходи за задвижване на ТРМ, лв./год.; 5,iR - приведените годишни
разходи за заплащане на труда на операторите на ТРМ, лв./год.; 6,iR - приведените годишни
разходи, свързани с престоя на автомобилите-контейнеровози за извършване на товарно-
разтоварни дейности в ГКТ, лв./год.
Определянето на разходите 1, 2, 3, 4, 5,, , , ,i i i i iR R R R R и 6,iR , участващи при формиране на
стойността на целевата функция SR , се извършва поотделно за всяка от сравняваните
технологии на работа в ГКТ.
12
Стойността на 1,iR при ГКТ, където се използват релсови козлови кранове с
електрическо задвижване се определя по:
(3.3) 1,
., , 1,2,...,
.
И РПКi
И РПК
R R лвR i I
T T год
където: ИR са общите инвестиционни разходи за изграждане на инфраструктурата на
ГКТ, лв.; ИT - нормативният срок за експлоатация на инфраструктурата на ГКТ, лв.; РПКR -
общите инвестиционни разходи за изграждане на терена за разполагане на релсовия път на
релсов козлов кран, лв.; РПКT - нормативният срок за експлоатация на инфраструктурата за
разполагане на релсовия път на козлов кран, лв.
При прилагане на линеен метод на амортизация 1,iR const за 1,2,...,i I , като
стойността й за ГКТ в които се използват мобилни стрелови товарачи за манипулиране на
ГТК се определя по:
(3.4) 1,
., , 1,2,..., .
.
Иi
И
R лвR i I
T год
(3.9) , ,
2,
. ., , 1,2,...,
.
ТРM i ТРМ i
i
ТРМ
C N лвR i I
Т год
където: ,ТРM iC са средствата, необходими за закупуване и пускане в експлоатация
през i-та година на една ТРМ, лв.; ,ТРМ iN - брой на ТРМ, работещи в ГКТ през i-та година,
бр.; ТРМТ - срокът на експлоатация на една ТРМ до достигане на ресурса отработени часове за
бракуване на машината, год.
(3.14)
3, ,
1
3,
,
1
..
, , 1,2,..., ,.
Iгод
i Г i
i
i I
Г i
i
R Nлв
R i Iгод
N
където: 3,
год
iR е стойността на разходите за ТО на всички ТРМ в ГКТ през i-та година,
лв./год.; ,Г iN - контейнерооборотът на ГКТ през i-та година, конт./год.
За ТРМ, обслужващи ГКТ, задвижвани от електрическа енергия, стойността на
разходите за електроенергия при манипулиране на ,Г iN контейнера през i-та година се
определят по:
(3.24)
4
,
4, , , , , , ,
1 1 5
.. . 2. . . . . , , 1,2,...,
3600 .
KИМ k
i k m m i k m m i ТРМ i ЕН i ЕН
k m m
P лвR T N T N N C K i I
год
където: ,ИМ kP е инсталираната мощност на ел. двигателя (ите), задвижващ (и) к-ти
работен механизъм на една ТРМ, kW; ,k mT - средната сумарна продължителност на работа на
ел. двигателите, задвижващи k-ти работен механизъм на ТРМ за манипулиране на един ГТК
по m-ти технологичен вариант, s/конт.; ,m iN - броят на ГТК, обработвани по m-ти
13
технологичен вариант в ГКТ през i-та година, конт./год.; K - общият брой на работните
механизми на една ТРМ, бр.; ,ЕН iC - цената на електроенергията през i-та година, лв./kWh.;
ЕНK - коефициентът, отчитащ консумацията на електроенергия за задвижване на
допълнителни механизми на крана при манипулиране на ГТК, коеф.
Технологичните варианти за манипулиране на ГТК в ГКТ са: 1m при местни ГТК
манипулирани по вариант „вагон-автомобил” или „автомобил-вагон”, 2m при местни ГТК
манипулирани по вариант „вагон-склад” или „склад-вагон”, 3m при манипулиране на
местни ГТК по вариант „автомобил-склад” или „склад-автомобил”, 4m при манипулиране
на транзитни ГТК по вариант „вагон-вагон” и 5m при манипулиране на транзитни ГТК по
вариант „вагон-склад-вагон”.
За ТРМ задвижвани от двигател с вътрешно горене (ДВГ), разходите за гориво при
манипулиране на ,Г iN контейнера през i-та година се определят по:
(3.25) 4, , , ,
.. . . , , 1,2,...,
.i Г i ГОР ТРМ i ГОР i
лвR T R N C i I
год
където: ГОРR е средногодишен часов разход на гориво на една ТРМ, l/h; ,ГОР iC -
цената на един литър гориво през i-та година, лв./l
Стойността на приведените годишни разходи за заплащане на труда на операторите
на ТРМ [32, 51] през i-та година е:
(3.26) 5, , , ,
.. . , , 1,2,...,
.i ТРМ i ОП i РЗ i
лвR N N C i I
год
където: ,ОП iN е броят на операторите, необходим за обслужване на една ТРМ през i-
та година в зависимост от броя на работните смени през денонощието, бр.; ,РЗ iC -
средногодишната заплата на един оператор през i-та година, лв./год.
Годишните разходи [32, 51], породени от престоя на АК за обслужването им от ТРМ
в ГКТ са:
(3.27) 6, , , ,
.. . , , 1,2,...,
.
ПР
i АК i АК i АК i
лвR t N C i I
год
където:
,
ПР
АК it е средната продължителност на периода за престой на един АК в ГКТ за
обслужване от ТРМ през i-та година, h/авт.; ,АК iN - средният брой на АК, необходими за
превозване на ГТК през i-та година, авт./год.; ,АК iC - средната цена на един час престой на
един АК през i-та година, лв./h.
3.2. Определяне на площта на терена, необходим за изграждане на ГКТ
Определянето на площта на терена, необходим за изграждане на ГКТ ГКТF ,
обслужван от контейнерни влакове се извършва чрез определяне на площите на отделните
елементи (обособени зони), включени в терминала. Върху площта на различните елементи
влияние оказва количеството на обработваните в терминала ГТК и технологията на работа.
Общата площ на терена, необходим за изграждане на ГКТ се определя по:
(3.28) 2, ,ГКТ СКЛ АПИС ЗИТА ТРК РПКF F F F F F m
14
където: СКЛF е площта на складовата зона на ГКТ, 2;m
АПИСF - площта, необходима
за проходи за автомобилите-контейнеровози, разположени извън складовата зона на ГКТ, 2;m
ЗИТАF - площта, необходима за площадка за изчакване (паркинг зона) на автомобили-
контейнеровози в ГКТ, 2;m ТРКF - площта за товарно-разтоварните коловози, обслужващи
складовата зона на ГКТ, 2;m РПКF - площта за разполагане на релсовия път на козлов кран в
ГКТ, 2.m
3.2.1.1. Определяне на необходимата контейнеровместимост на складовата зона
на ГКТ
Общата необходима контейнеровместимост на складовата зона на ГКТ КЕ се
формира от контейнеровместимостите, необходими за разполагане на различните групи ГТК,
престояващи едновременно върху складовата зона:
(3.29) 1
, . ,R
K r
r
Е E конт места
където: rE е необходимата контейнеровместимост на складовата зона за разполагане
на ГТК от r-та група, конт. места; R - броят на групите ГТК, обработвани в ГКТ,
престояващи едновременно върху складовата зона, бр.
Определянето на стойността на rЕ се извършва, като се отчитат особеностите,
свързани с конкретната r-та група контейнери по:
(3.30) , , 1, 2, , ,1 . . . . . , . ,r r ct r ДН r r r инд r r ct rЕ A N N K конт места при B N r
(3.31) , , 1, 2, , ,. . . . . , . 0 ,r r ct r r ДН r r r инд r r ct rЕ A N B N K конт места при B N r
където: ,сt rN е броят на денонощията в седмицата, през които ГКТ се обслужва от
железопътен транспорт и пристигат и/или заминават ГТК от r-та група, денон./седм.; ,ДН rN -
средноденонощният контейнерооборот през терминала на ГКТ от r-та група, конт./денон.; 1,r
- коефициентът, отчитащ неравномерността на контейнеропотока за r-та група контейнери
(резерв от контейнероместа), коеф.; 2,r - коефициентът, отчитащ разпределението по дни от
седмицата на пристигане на ГТК от r-та група в ГКТ, коеф.; ,инд rK - коефициентът, отчитащ
каква част от ГТК от r-та група се обработват индиректно на терминала, коеф. ,0 1инд rK ;
rA - броят на пълните завършени седмици на престой на контейнерите от r-та група върху
складовата зона на ГКТ, седм.; rB - броят на денонощията на престой на контейнерите от r-та
група върху складовата зона след изтичането на пълните седмици, денон.
При определяне на стойността на rЕ за 1,2,...,r R
е необходимо:
(3.34) 1, 1;r
(3.35) 2, 0;r
(3.36) 0;rA
(3.37) 0 6, .;rB денон
15
(3.38) ,1 7 . / .сt rN денон седм
Коригиращият коефициент 2,r отчита влиянието, което оказва разпределението на
пристигането (или заминаването) на ГТК с контейнерни влакове по дни от седмицата и
престоя на контейнерите от r-та група ,K rT
върху контейнеровместимостта на складовата зона,
която трябва да се осигури за разполагане на контейнерите. Изследване на стойностите на
коригиращия коефициент 2,r при престой на един ГТК в терминала
,K rT , изменящ се от 1 до
15 денон./конт. са посочени в Приложение 3.1.
Средноденонощният контейнерооборот на ГКТ от всяка група ГТК ,ДН rN се
формира от броя на местните и транзитни контейнери от съответната група:
(3.39) , , , , ,
., , ,
.ДН r ДН М r ДН ТР r
контN N N r
денон
където: , ,ДН М rN е средноденонощният контейнерооборот на ГКТ, формиран от
местните ГТК от r-та група, конт./денон.; , ,ДН ТР rN - средноденонощният контейнерооборот на
ГКТ, формиран от транзитните ГТК от r-та група, конт./денон.
Средноденонощният контейнерооборот на ГКТ ДНN е:
(3.40) , , ,
1
., ,
.
R
ДН ДН М ДН ТР ДН r
r
контN N N N
денон
където: ,ДН МN е средноденонощният контейнерооборот на ГКТ, формиран от
местните ГТК, конт./денон.; ,ДН ТРN - средноденонощният контейнерооборот на ГКТ,
формиран от транзитните ГТК, конт./денон.
3.3.2. Определяне на минималния брой на ТРМ в ГКТ
Работата на ГКТ в денонощието се представя чрез два периода (фиг. 3.10) с обща
продължителност atT часа: първи период с продължителност aT през който в ГКТ се подават
и обслужват автомобили-контейнеровози и вагони; втори период с продължителност tT през
който в ГКТ се подават и обслужват само вагони.
Фиг. 3.10. Периоди на работа на ГКТ
през денонощието
При ограничения:
(3.95) 24, ;a t atT T T h
(3.96) 0 24, ;aT h
(3.97) 0 24, .tT h
16
Броят на контейнерите 1,mN и
2,mN и продължителността на работа mT на m-ти
технологичен вариант (m=1, 2, 3, 4, 5) за манипулиране на ГТК в ГКТ през първи и втори
период от денонощието са показани на фиг. 3.11.
Минималният брой на ТРМ, необходими за манипулиране на ГТК през първи
min
,1ТРМN и втори min
,2ТРМN период на работа на ГКТ е:
(3.108) min 1,1 1 1,2 2 1,3 3 1,4 4 1,5 5
,1
. . . . 2. ., .;
3600. .ТРМ
a вр
N T N T N T N T N TN бр
Т K
(3.109) min 2,2 2 2,4 4 2,5 5
,2
. . 2. ., .,
3600. .ТРМ
t вр
N T N T N TN бр
Т K
където: 1 2 3 4 5, , , ,T T T T T е средната продължителност на цикъла на ТРМ при
манипулиране на ГТК през първи период, съответно по 1-ви, 2-ри, 3-ти, 4-ти и 5-ти
технологичен вариант, s/конт.; 2 4 5, ,T T T - средната продължителност на цикъла на ТРМ при
манипулиране на ГТК през втори период, съответно по 2-ри, 4-ти и 5-ти технологичен
вариант, s/конт.; врK - коефициент, отразяващ използването на ТРМ по време с отчитане на
регламентираните престои, коеф.
Фиг. 3.11. Технологични варианти за манипулиране на ГТК в ГКТ
Ако стойността за минималния брой на ТРМ, определена по формули (3.108) и
(3.109) не е цяло число, се приема най-близката, по-голяма целочислена стойност. Броят на
ТРМ, работещи в ГКТ, съответно през 1-ви ,1ТРМN и 2-ри ,2ТРМN период е:
(3.110) min
,1 ,1 1, .;ТРМ ТРМN N бр
17
(3.111) min
,2 ,2 1, .ТРМ ТРМN N бр
Минималният брой ТРМ работещи през денонощието min
ТРМN в ГКТ е:
(3.112) min min min
,1 ,2max , , .ТРМ ТРМ ТРМN N N бр
3.4. Определяне на престоя на превозните средства в ГКТ с отчитане на
случайния характер на процесите
При разработване на дисертационния труд се приема, че ГКТ е недетерминирана
система за масово обслужване (СМО), без отказ, без приоритет и с неограничена опашка от
страна на постъпващите заявки. Входящите потоци от контейнерни блок влакове и
автомобили-контейнеровози са поасонови и времето за обслужване на една заявка е
разпределено по експоненциален закон.
При определяне на параметрите на ГКТ, разглеждан като СМО се отчита, че КБВ
обслужващи междинните по маршрута на влака ГКТ, превозват и ГТК, които не са
предназначени за обработване в тях. Изчисленията за конкретен ГКТ се извършват за
контейнерооборота ДНN , обработван в него.
Технологичните процеси в ГКТ се разглеждат при групово обслужване на КБВ и
индивидуално обслужване на АК от надеждни обслужващи устройства с еднаква
производителност. Всеки КБВ е една заявка, постъпваща в СМО, която се обслужва
едновременно от група еднотипни ТРМ, а един АК се обслужва само от една ТРМ.
Средната продължителност на обслужване на един АК от ТРМ АКt се определя по:
(3.113) 1,1 1 1,3 3. .
, ,3600. .
АК
АК
N T N T ht
N авт
където: АКN е средният брой на автомобилите-контейнеровози, необходими за
превозване на ГТК, авт.; АКn - среден брой ГТК, разположени върху един автомобил-
контейнеровоз, конт./авт.
(3.115) 1,1 1 1,2 2 1,4 4 1,5 5
,1
,1 ,1
. . . 2. ., ,
3600. .КБВ
ТРМ КБВ
N T N T N T N T ht
N N влак
където: ,1КБВt е средната продължителност на обслужване на един КБВ в ГКТ през
първи период, h/влак; ,1КБВN - броят на КБВ, обслужващи ГКТ през първи период, влака;
,1ТРМN - броят на ТРМ, работещи на ГКТ през първи период, бр.
(3.116) ,1 1;КБВN цяло число
(3.117) ,1
,1
., ;
Н
ВАГ ВАГ
КБВ
ВАГ
N KN влака цяло число
N
(3.118) ,1
,1
, ,aКБВ
КБВ ман
TN влака цяло число
t t
където: ,1
Н
ВАГN е общият, необходим брой на вагоните от състава на всички КБВ,
осигуряващ разполагане на ГТК, предназначени за обработване в ГКТ през първи период,
18
вагони; ВАГN - средният брой на вагоните в един КБВ, ваг./влак;
ВАГK - коефициентът,
отчитащ наличието на празни вагони в състава на КБВ, коеф.; манt - средната
продължителност на времето за подаване и изваждане на един КБВ на и от товарно-
разтоварните коловози в ГКТ, h.
(3.119) 2,2 2 2,4 4 2,5 5
,2
,2 ,2
. . 2. ., ,
3600. .КБВ
ТРМ КБВ
N T N T N T ht
N N влак
където: ,2КБВt е средната продължителност на обслужване на един КБВ през втори
период, h/влак; ,2КБВN - броят на КБВ, обслужвани в ГКТ през втори период, влака;
,2ТРМN -
броят на ТРМ, работещи на ГКТ през втори период, бр.
Ограниченията за броя на КБВ, обслужващи ГКТ през втори период са:
(3.120) ,2 1;КБВN цяло число
(3.121) ,2
,2
., ;
Н
ВАГ ВАГ
КБВ
ВАГ
N KN влака цяло число
N
(3.122) ,2
,2
, , .tКБВ
КБВ ман
TN влака цяло число
t t
където: ,2
Н
ВАГN е общият, необходим брой на вагоните от състава на всички КБВ,
осигуряващ разполагане на ГТК, предназначени за обработване в ГКТ през втори период,
вагони.
Първи период: Относителното натоварване на ГКТ от входящия поток ГТК по
железопътен транспорт през първи период 1 се определя по формулата:
(3.126)
1,1 1 1,2 2 1,4 4 1,5 5
1
,1 ,1
. . . 2. ., .
3600. . .ТРМ a КБВ ман
N T N T N T N Tкоеф
N Т N t
За осигуряване на стационарен режим на функциониране на ГКТ от входящия поток
ГТК по железопътен транспорт през първи период, е необходимо: 1 1 при
,1. 0.a КБВ манТ N t
Средната продължителност на периода в очакване на един КБВ (една заявка) до
началото на обслужване [3, 21] през първи период ,1
ОЧ
КБВt при едноканална система
,1 1ТРМN е:
(3.127) 1 ,1
,1
1
., .
1
ОЧ КБВ
КБВ
t ht
влак
Средната продължителност на периода в очакване на един АК (една заявка) до
началото на обслужване [3, 21] през първи период ОЧ
АКt при едноканална система
,1 1ТРМN е:
(3.128) .
, .1 .
ОЧ АКАК
t ht
авт
19
Стойността на параметъра (коефициента) се определя от:
(3.129) 1,1 1 1,3 3. .. , .,
1 3600.
АКАК АК
a
АК
N T N Tt коеф
Т
t
където: АК е интензивността на постъпване на АК в ГКТ, авт./h.
(3.130)
1,1 1,3
1,1 1,3 ., .
.
АКАК
a a АК
N N
N Nn авт
T T n h
При определяне на параметрите на обслужване на заявките при многоканална СМО
,1 1ТРМN се приема, че всички ТРМ в ГКТ са с еднаква производителност.
Средната продължителност на очакване на един АК (една заявка) до началото на
обслужване [3, 21] през първи период ОЧ
АКt при многоканална система:
(3.131)
,1
., ,
.
ОЧ АКАК
ТРМ
P t ht
N авт
където: P е вероятността всички ТРМ да са заети, коеф.
(3.132)
,1
0
,1 ,1
.,
1 !.
ТРМN
ТРМ ТРМ
PP
N N
където: 0P е вероятността, всички ТРМ на ГКТ да са свободни.
(3.133) ,1
1.ТРМN
(3.134)
,1 ,10 1
0 ,1 ,1
1.
! 1 !.
ТРМ ТРМN Ni
i ТРМ ТРМ
P
i N N
Втори период: Относителното натоварване на ГКТ от входящия поток ГТК по
железопътен транспорт през втори период 2 се определя по формулата:
(3.135)
2,2 2 2,4 4 2,5 5
2
,2 ,2
. . 2. ., .
3600. . .ТРМ t КБВ ман
N T N T N Tкоеф
N Т N t
За осигуряване на стационарен режим на функциониране на ГКТ от входящия поток
ГТК по железопътен транспорт през втори период, е необходимо 2 1 при
,2. 0.t КБВ манТ N t
Средната продължителност на периода в очакване на един КБВ (една заявка) до
началото на обслужване [3, 21] през втори период ,2
ОЧ
КБВt при едноканална система
,2 1ТРМN :
(3.136) 2 ,2
,2
2
., .
1
ОЧ КБВ
КБВ
t ht
влак
20
Средната продължителност на периода за престой на една заявка (един КБВ) в ГКТ,
съответно през първи ,1
ПР
КБВt и втори ,2
ПР
КБВt период [17] се определя по:
(3.137) ,1
,1 ,1 ,1
1
, ;1
ПР ОЧ КБВ
КБВ КБВ КБВ
t ht t t
влак
(3.138) ,2
,2 ,2 ,2
2
, .1
ПР ОЧ КБВ
КБВ КБВ КБВ
t ht t t
влак
(3.139)
,1 2 ,1 2
, ,ПР MAX
КБВ КБВ
ht t
влак
където:
,1 2
MAX
КБВt е максималният престой на един КБВ в ГКТ, съответно през първи
или втори период на денонощието, h/влак.
Средната продължителност на периода за престой на един АК в ГКТ ПР
АКt се
определя [19] по:
(3.141) , .
.
ПР ОЧ
АК АК АК
ht t t
авт
3.5. Числен експеримент
Проведен е числен експеримент, като е приложена методиката за оптимизация на
технологичните и технически параметри на гаровите контейнерни терминали. Изследвани са
технологии за обслужване на ГКТ с релсови безконзолни козлови кранове с електрическо
задвижване и мобилни стрелови контейнерни товарачи, задвижвани от двигател с вътрешно
горене. Изследването на технологията с използване на козлови кранове е извършено, като са
разгледани кранове със светъл отвор 25 и 30 метра. Контейнерният терминал работи на седем
дневна работна седмица, като изследваните варианти обхващат обслужване на терминала от
контейнерни блок влакове 3, 5 или 7 денонощия седмично. На фиг. 3.13. е посочено
изменението на годишния контейнерооборот на ГКТ с който е проведен числения
експеримент през разглеждания период от 20 години.
Фиг. 3.13. Изменение на контейнерооборота на ГКТ
Обобщени резултати от изследването за стойността на RS при прилагане на
различните изследвани технологии са представени на фигури 3.14, 3.15 и 3.16. На фиг. 3.17 са
показани резултати за стойностите на RT, групирани, според средногодишния
контейнерооборот на ГКТ.
21
4. Избор на технология за обслужване на ЛКТ с АК
Многообразието от схеми по които се обслужват ЛКТ с АК се обобщава до
основните схеми (фиг. 4.1), които прилагани самостоятелно или в комбинация позволяват да
се моделират и изследват различни варианти.
Фиг. 4.1. Основни схеми за обслужване на ЛКТ с АК
22
На фиг. 4.1 с плътни стрелки (вектори) между ЛКТ и ГКТ е изобразено движението
на АК в q-ти участък от маршрута, като съчленено транспортно средство (влекач с
полуремарке) [109] или само влекач при извършване на автомобилен обслужващ транспорт
по съответна основна схема. Пунктираните стрелки (вектори) от схемата изобразяват
възможността за транспортиране на влекач с или без полуремарке до/от съответен локален
или гаров контейнерен терминал за извършване на автомобилен обслужващ транспорт.
Изборът на оптимален вариант за обслужване на ЛКТ с автомобилен обслужващ
транспорт при НКТВ се извършва по:
(4.1) ,min , ., 1,2,...,opt
LT LT sR R лв s S
където: ,LT sR е стойността на общите разходи за осъществяване на автомобилен
транспорт по s-ти вариант на обслужване на ЛКТ при НКТВ за началния или краен етап на
веригата, лв.; S - общ брой на вариантите по които може да се осъществи обслужването на
ЛКТ с АК в НКТВ.
(4.2) , , , , , , , , ., 1,2,...,LT s T s P s M s Z s D s Е sR R R R R R R лв s S
където: ,T sR са общите разходи за превозване (транспортиране) на АК от началния до
крайния по веригата контейнерен терминал, лв.; ,P sR - общите разходи по престоя на АК в
контейнерните терминали (гаров и локален/ни), лв.; ,M sR - общите разходи, породени от
манипулирането на ГТК в ЛКТ, лв.; ,Z sR - общите разходи, породени от извършването на
контейнеризация и/или деконтейнеризация в ЛКТ, лв.; ,D sR - допълнителните разходи,
свързани с необходимостта от транспортиране на АК до/от началния/крайния контейнерен
терминал от разглежданата схема на обслужване, лв.; ,Е sR - допълнителните разходи за
заплащане на неустойки или такси, свързани с условията за доставка или извозване на ГТК
(неспазване на сроковете за взимане/доставяне на ГТК в ГКТ и ЛКТ, увеличен престой на
ГТК и др.), лв.
(4.4) , , ,
1
. , ., 1,2,...,Q
T s q s q s
q
R L C лв s S
където: ,q sL е дължината на q-ти участък между два съседни по маршрута на АК
контейнерни терминала в рамките на НКТВ, km; ,q sC - разходната ставка (тарифа) за
транспортиране на АК по q-ти участък, лв./km; Q – броят на участъците по маршрута на АК,
обслужващ НКТВ, бр.
(4.6) 3
, , , , , , , ,
1 1
. , ., 1,2,...,jU U
P s AK u s АК j u s TP u s
u j j u
R T Т C лв s S
където: , ,AK u sT е средната продължителност на престоя на влекач или полуремарке от
u-ти тип за обслужване в ГКТ, h; , , ,АК j u sТ - продължителността на престоя на влекач или
полуремарке от u-ти тип в j-ти ЛКТ, h; , ,TP u sC - ставката (тарифата) за престой на АК от u-ти
тип, лв./h.; U – брой на влекачите и полуремаркета според типа си, които участват при превоз
на ГТК в НКТВ.
23
(4.7) 3
, , , , , ,. , ., , 1,2,...,j
M s c j s M c j s
j j c
R N C лв c s S
където: , ,c j sN е броят на ГТК с дължина, отговаряща на индекс „с“, обработени в j-ти
ЛКТ, конт.; , , ,M c j sC - разходната ставка (тарифа) за манипулиране на един ГТК с дължина,
отговаряща на индекс „с“ в j-ти ЛКТ, лв./конт.; c – индексът, отразяващ типовете ГТК по
дължина.
(4.8) , , , , ., ; , 1, 2, 3c j s c jN N конт c j j j j j
(4.9) 3
, , , , , ., ; 1,2,...,j
Z s Z c j s
j j c
R R лв c s S
, , , 0Z c j sR , ако контейнеризацията/деконтейнеризацията (К/Д) позволява да бъде
извършена, когато ГТК е разположен върху полуремарке в j-ти ЛКТ, но
, , , , , , , , , , , ,. . 0ZY c j s ZY c j s ZN c j s ZN c j sR N R N ; , , , , , , , , ,.Z c j s ZY c j s ZY c j sR R N , ако К/Д може да се извърши само
и единствено при разположен ГТК върху полуремарке в j-ти ЛКТ; , , , 0Z c j sR , ако К/Д може
да се извърши само при ГТК, който не е разположен върху полуремарке в j-ти ЛКТ;
, , , , , , , , ,.Z c j s ZY c j s ZY c j sR R N , ако К/Д позволява да бъде извършена както върху полуремаркето,
така и когато ГТК не е разположен върху полуремаркето в j-ти ЛКТ, но
, , , , , , , , , , , ,. . 0ZY c j s ZY c j s ZN c j s ZN c j sR N R N ,
където: , , ,ZY c j sR са общите разходи за извършване на К/Д на един контейнер с
дължина, отговаряща на индекс „с“, обработени в j-ти ЛКТ, ако е разположен върху
полуремарке, лв./конт.; , , ,ZN c j sR - общите разходи за извършване на К/Д на един контейнер с
дължина, отговаряща на индекс „с“, обработени в j-ти ЛКТ, ако не е разположен върху
полуремарке, лв./конт.; , , ,ZY c j sN - броят на ГТК с дължина, отговаряща на индекс „с“,
обработени в j-ти ЛКТ, когато са разположени върху полуремарке, конт.; , , ,ZN c j sN - броят на
ГТК с дължина, отговаряща на индекс „с“, обработени в j-ти ЛКТ, когато не са разположени
върху полуремарке, конт.
(4.10) , , , , , , , , , ., ; , 1, 2, 3; 1,2,...,ZY c j s ZN c j s c j sN N N конт c j j j j j s S
(4.11) , , , , ,. . , ., 1,2,...,D s DB s DB s DE s DE sR L C L C лв s S
където: ,DB sL е пътят, изминат от влекач с или без полуремарке до достигане на
началния за веригата КТ, km; ,DE sL - пътят, изминат от влекач с или без полуремарке след
обслужването му в крайния за веригата КТ, km; ,DB sC - разходната ставка (тарифа) за
изминаване на ,DB sL , лв./km; ,DE sC - разходната ставка (тарифа) за изминаване на ,DE sL ,
лв./km.
(4.12) , ,
1
, ., 1,2,...,E
E s Ee s
e
R R лв s S
24
където: ,Ee sR е допълнителният e-ти разход, неотчетен досега и оказващ влияние
върху стойността за извършване на автомобилен обслужващ транспорт, лв.; Е - броят на
допълнителните разходи.
Общата продължителност на периода за осъществяване на автомобилен обслужващ
транспорт в началния или крайния етап на НКТВ , ,LT sT h при s-ти вариант на обслужване на
ЛКТ се определя по:
(4.13) , , , , , , 1,2,...,LT s T s P s D sT T T T h s S
където: ,T sT е общата продължителност на периода за превозване (транспортиране)
на АК от началния до крайния по веригата контейнерен терминал, h; ,P sT - общата
продължителност на периода по престой на АК в контейнерните терминали (гаров и
локален/ни) по НКТВ, h; ,D sT - общата продължителност на периода за транспортиране на АК
до началния и от крайния контейнерен терминал от разглежданата схема на обслужване, h.
4.3. Числен експеримент
За онагледяване на възможностите на модела за избор на технология за обслужване
на ЛКТ с АК e проведен числен експеримент. Разгледан е превоз на четири ГТК между два
ЛКТ и обслужващия ги ГКТ. Превозваните контейнери са с дължина 20 фута и средна брутна
маса 10 t/конт. Резултатите от изследването са представени чрез общите разходи за
осъществяване на автомобилен обслужващ транспорт при изследваните условия, средните
относителни разходи за превоз на един ГТК и средните относителни разходи за един tkm
извършена работа. Логистичната схема се състои от три участъка 3Q . Дължината на
участъците между ГКТ и двата ЛКТ е съответно 1 75L km и 3 50L km , като локалните
контейнерни терминали са отдалечени на разстояние 2 25L km един от друг.
Разпределението на контейнерите за транспортиране е: два контейнера с назначение
1ГКТ ЛКТ , един контейнер с назначение 1ЛКТ ГКТ и един контейнер с назначение
2ЛКТ ГКТ .
Данни за превозените ГТК по назначения според изследваните варианти и описание
на обслужването е посочено в табл. 4.1.
Табл. 4.1. Описание на обслужването с автомобилен обслужващ транспорт
Основна схемаРазпределение
на ГТКГКТ - ЛКТ1 ГКТ - ЛКТ2 ЛКТ1 - ГКТ ЛКТ2 - ГКТ
Вариант 3 2 - 1 -
Вариант 5 - 0 - 1
Вариант 5 0 - 1 -
Вариант 5 - 0 - 1
Вариант 8 2 - 0 -
s = 3 Схема 5 Вариант 7 2 0 1 1
Схема 5 Вариант 5 2 0 0 1
Схема 2 Вариант 5 0 - 1 -
Схема 5 Вариант 1 1 0 0 1
Схема 2 Вариант 1 1 - 1 -
Схема 5 Вариант 1 1 0 0 1
Вариант 5 0 - 1 -
Вариант 7 1 - 0 -
Вариант
Описание на обслужването Превозени ГТК по назначения, бр.
s = 1 Схема 2
s = 2 Схема 2
s = 4
s = 5
s = 6Схема 2
25
4.4. Анализ на резултатите
Графично онагледяване на обобщените резултати от числения експеримент,
отразяващи стойността на разходите за транспортиране на ГТК при изследваните варианти и
схеми са посочени на фигура 4.2.
На фигура 4.5 са представени резултати за продължителността на обслужване на
ЛКТ с автомобилен обслужващ транспорт при използване на един, два и три обслужващи АК.
Приема се, че АК са съчленени превозни средства – влекач с полуремарке, които не се
разчленяват и подменят при превоза. Полуремаркето осигурява възможност да превозва до
два 20 футови ГТК едновременно при спазване на ограниченията за товароносимост.
Сравнението на получените резултати показва, че оптимален вариант за извършване
на автомобилен обслужващ транспорт за условията на провеждане на числения експеримент
е вариант 3S , осъществяван по 7-ми вариант за разпределение на ГТК по назначения при
основна схема 5. От резултатите е видно, че разликата между общите разходи за
транспортиране на ГТК при изследваните варианти на схемата на обслужване достига три
пъти.
5. Определяне на основните елементи на техническия комплекс на наземната
контейнерна транспортна система
Наземната контейнерна транспортна система се състои от взаимосвързани елементи,
формиращи техническия комплекс на системата. Основните елементи на техническия
комплекс на наземната контейнерна транспортна система са специализираните ТРМ за
манипулиране на ГТК в ГКТ, голямотонажните контейнери и наземните специализирани
транспортни средства (вагони и автомобили-контейнеровози), осигуряващи
транспортирането на контейнерите в рамките на наземните контейнерни транспортни вериги.
В зависимост от обхвата на разглеждане, техническият комплекс се определя за конкретна
наземна контейнерна транспортна верига или съвкупност от множество транспортни вериги с
подобни или различни характеристики (обем и структура на товаропотока, маршрут и т.н.).
Предложен е опростен математичен модел за определяне на необходимия брой на АК
за обслужване на ГКТ, броят на ГТК и броя на специализираните вагони за превоз на
контейнери, като основни елементи на техническия комплекс на НКТС. Те са необходими за
постигане на наситеността на системата, позволяваща нейното функциониране.
Определянето на параметрите за основните елементи на техническия комплекс на НКТС се
26
извършва без да се отчитат някои фактори, свързани със собствеността и структурата на ГТК
и превозните средства. Определянето на вида и броя на ТРМ в ГКТ се базира върху
математичния модел предложен в точка 3 „Оптимизация на технологичните и технически
параметри на гаровите контейнерни терминали“, като терминалите се дефинират като
гранични и транзитни в които се обработват местни и транзитни ГТК.
Средноденонощният брой ГТК, превозвани с автомобилен обслужващ транспорт
между ГКТ и товорополучателите и/или товародателите , . / .KTN конт денон , осигурен от
ГКТ се определя по:
(5.1) ,
.. , ,
.KT ДН М KT
контN N K
денон
където: КТK е коефициентът, отразяващ дела на ГТК, превозвани с автомобилен
обслужващ транспорт, осигурен от ГКТ, коеф. 0 1КТK
Паркът от АК на ГКТ [26, 34], необходими за осъществяване на автомобилен
обслужващ транспорт , .AKTN авт е:
(5.2) ,
,
.. , ., , ,
.
KT LT СР
AKT AK
LT СР KT
N TN K авт по голямо цяло число
N T
където: ,LТ СРT е средната продължителност на периода за извършване на един рейс
(кръгов оборот) от един АК за осъществяване на автомобилен обслужващ транспорт, h;
,LT СРN - средният брой ГТК, транспортирани от един АК в рамките на един рейс (кръгов
оборот), конт./рейс; KTT - продължителността на периода през който е необходимо да се
превозят местните ГТК с терминален транспорт, h; AKK - коефициентът, отчитащ резерва от
допълнителни АК, коеф. 1AKK
Броят на контейнерите, необходими за разполагане на среднодневното постъпващо
и/или заминаващо количество контейнеризируеми товари [26, 30] в и от ЛКТС
, . / .ПЪЛНИN конт денон се определя по:
(5.3) .
max , , ,.
ПР ЗАМ
ПЪЛНИ ПЪЛНИ ПЪЛНИ
контN N N
денон
където: ПР
ПЪЛНИN е общият брой на пълните [26] пристигащи в ЛКТС местни ГТК,
необходими за доставяне на постъпващото в системата среднодневно количество
контейнеризирани товари (вносни контейнери), конт./денон.; ЗАМ
ПЪЛНИN - общият брой на
пълните [26] заминаващи в ЛКТС местни ГТК, необходими за извозване на напускащото
системата среднодневно количество контейнеризирани товари (износни контейнери),
конт./денон.
Броят на празните контейнери, репозиционирани обратно в ЛКТС или заминали от
нея се определя в зависимост от разликата между пълните ГТК, заминали и пристигнали в
системата по:
(5.7) .
, ..
ПР ЗАМ
ПРАЗНИ ПЪЛНИ ПЪЛНИ
контN N N
денон
27
Общият брой на ГТК, необходими за обслужване на ЛКТС и местните товаропотоци,
подлежащи на контейнеризация и деконтейнеризация в системата , .ГТК
ЛКТСN конт се определя
по:
(5.8) . . , ., ,ГТК ГТК ГТК
ЛКТС ПЪЛНИ ЛКТС ДОПN N Т K конт цяло число
където: ГТК
ЛКТСТ е средният период [26] между две последователни постъпвания на един
ГТК в ЛКТ за извършване на контейнеризация или деконтейнеризация, денон.; ГТК
ДОПK -
коефициентът, отразяващ необходимостта от наличие на допълнителни ГТК за обслужване на
ЛКТС, коеф. 1ГТК
ДОПK
Броят на специализираните вагони, разглеждани като елементи от техническия
комплекс за превозване с железопътен транспорт на денонощното количество местни ГТК в
ЛКТС , .ВАГ
ЛКТСN ваг при ежедневно обслужване на ГКТ от КБВ се определя по:
(5.10) . . , ., , ,ВАГ ВАГ ВАГПЪЛНИЛКТС ЛКТС ДОПВАГ
ГТК
NN Т K ваг по голямо цяло число
N
където: ВАГ
ЛКТСТ е средният период, необходим за извършване на един рейс от КБВ,
считан от момента на заминаване на влака от ГКТ до момента на следващото му заминаване
от терминала, денон.; ВАГ
ГТКN - средният брой на ГТК, разположени върху един специализиран
вагон-контейнеровоз, конт./ваг.; ВАГ
ДОПK - коефициентът, отразяващ наличния резерв от вагони,
коеф. 1ВАГ
ДОПK
5.4. Резултати, анализ, препоръки
Определянето на техническия комплекс на НКТС е извършено за 2015, 2025 и 2035 г.
при условията описани в точка 2.4. Делът на контейнеризираните товари е 10% от общото
количество на товарите, предвидени за транспортиране. Изследването обхваща
международния наземен комбиниран превоз на контейнеризирани товари – внос и износ към
и от България. Транзитните контейнеропотоци, преминаващи през територията на България с
или без преработка в контейнерните терминали не са обект на разглеждане при определяне на
техническия комплекс, свързан с ГТК и вагоните-контейнеровози.
Резултатите от изследването отразяват очакванията през изследвания 20 годишен
период с наземен комбиниран транспорт да се превозват средногодишно около 20% от
общото годишно количество на международния контейнерен трафик с назначение от и за
България. Изследването е извършено и е базирано върху достъпни данни за наземен
комбиниран превоз между България и Европейски държави.
Денонощното количество на местните контейнеризирани товари (внос и износ),
предвидени за транспортиране с комбиниран наземен транспорт през 2015, 2025 и 2035 г. е
посочено на фиг. 5.1. На фиг. 5.2. е посочен броя на ГТК, необходими за осигуряване на
непрекъснатост на НКТВ при превозване на местните контейнеризирани товари (внос и
износ) с наземен комбиниран транспорт.
28
Обобщени резултати за техническата съоръженост на ГКТ в ЛКТС според броя на
обслужващите терминали и изменението на контейнерооборота през разглеждания 20
годишен времеви хоризонт е посочен в табл. 5.1. Препоръчва се ГКТ при изследваните
условия да се съоръжават с ТРМ, чиито минимален брой и вид е посочен в таблицата.
Определянето на броя на ТРМ за манипулиране на ГТК в ГКТ е извършено при 55% дял на
местните вносно-износни и вътрешни контейнери и 45% транзитни контейнери от които 10%
са транзитни с преработка.
Табл. 5.1. Обобщени резултати за техническата съоръженост на ГКТ
Обслужващи ГКТСредноденонощен
контейнерооборот
Продължителност
на работа на ГКТ
брой конт./денон. вид брой h/денон.
1 от 80 до 118 КК 30 1 16; 24
2 от 40 до 59 КК 25 1 16; 24
3 от 27 до 40 Т 1 8; 16
1 от 75 до 111 КК 30 1 16; 24
2 от 38 до 56 КК 25 1 16; 24
3 от 25 до 37 Т 1 8; 16
1 от 95 до 140 КК 30 1 16; 24
2 от 48 до 70 КК 25 1 16; 24
3 от 32 до 47 Т (КК 25) 1 (1) 8; 16
Означения: Т - Мобилен стрелов контейнерен товарач
КК 25 - Релсов козлов кран със светъл отвор 25 m
КК 30 - Релсов козлов кран със светъл отвор 30 m
ТРМ
Западна
Северна
Южна
ЛКТС
Количеството специализирани вагони - контейнеровози, необходими за осигуряване
на транспортирането на ГТК в изследваните обеми през 2015 г., 2025 г. и 2035 г. при среден
оборот на вагоните 8 денонощия е посочено на фиг. 5.3.
Необходимият брой на специализираните вагони-контейнеровози е определен за
контейнерооборота, формиран от местните вносно-износни контейнери, обработвани в ГКТ.
Терминалът се обслужва от совалкови КБВ с конвенционални вагони-контейнеровози в
състава с възможност за едновременно разполагане върху един вагон на контейнери с обща
дължина 60 фута. Броят на натоварените върху и броя на разтоварените от вагоните ГТК при
обслужването му в ГКТ е еднакъв. Средно върху вагоните са разположени по два ГТК.
Броят на необходимите АК за обслужване на ГКТ с автомобилен обслужващ
транспорт при изследваните обеми контейнеропотоци през 2015 г., 2025 г. и 2035 г. е посочен
на фиг. 5.4.
29
7. Приноси на дисертационния труд
7.1. Научно-приложни приноси
1. Въведено и дефинирано е понятието „наземна контейнерна транспортна верига“ с
което се описва извършването на комбиниран превоз на ГТК с наземен транспорт. Понятието
НКТВ прецизира описанието на начина за извършване на комбиниран превоз на ГТК, като го
диференцира от останалите възможности за осъществяване на интермодален превоз.
2. Категоризирана е контейнерната транспортна система и е описана структурата на
наземната контейнерна транспортна система. Дефинирана е подсистемата „локална
контейнерна транспортна система“. Извършена е модификация на описаните в литературата
„заводски контейнерни пунктове“ и „гарови контейнерни пунктове“ като са дефинирани
системите „локален контейнерен терминал“ и „гаров контейнерен терминал“ като
подсистеми на КТС. Извършеното е методическа основа за математично моделиране и
изследване на системите с осигуряване на възможност за отчитане на съвременните условия.
3. Предложен е математичен модел за определяне на необходимата
контейнеровместимост на складовата зона на ГКТ с отчитане на влиянието, което оказва
разпределението на пристигането и заминаването на контейнерните влакове по дни от
седмицата (форм. 3.30 и 3.31). Въведен е коригиращ коефициент 2,r и са определени
стойностите му според варианта за обслужване на ГКТ с КБВ за среден престой на
контейнерите върху складовата площадка до 15 денонощия (Приложение 3.1).
4. Предложена е усъвършенствана методика за определяне на площта на терена,
необходим за изграждане на системата „ГКТ“ при обслужване на складовата зона с релсови
козлови кранове или мобилни стрелови контейнерни товарачи. Методиката позволява
моделиране на ГКТ и на вътрешнотерминалните връзки чрез декомпозирането му на
обособени зони (фиг. 3.6, фиг. 3.7), като осигурява сравнимост на резултатите при двете
технологии. Тя е по-гъвкава от съществуващите методики за определяне на площта на
складовата зона, поради възможността да се отчитат размерите на елементите, разположени
около ГТК без да се извършва привеждане към единица площ.
5. С прилагане на методи от теорията на масовото обслужване е разработен
математичен модел на ГКТ, разглеждан като система за масово обслужване. Това позволява
30
да се изследва престоя на превозните средства в терминала с отчитане на случайния характер
на процесите.
6. Разработена е обобщаваща методика за оптимизация на техническите и
технологични параметри на системата „ГКТ“, обслужвана от мобилни стрелови контейнерни
товарачи или релсови козлови кранове. Методиката позволява да се извършва оптимизация
на технико-технологичните параметри на ГКТ (форм. 3.1) включваща избор на технология на
работа и определяне на основни параметри, свързани с функционирането и етапността за
развитието им.
7. Разработен е математичен модел за изследване на възможностите за обслужване на
ЛКТ с автомобилен обслужващ транспорт, позволяващ да се прави избор на схема за
обслужване.
7.2. Приложни приноси
В процеса на разработване на дисертационния труд на база на предложените
математични модели и при условията на провеждане са получени резултати и са
формулирани изводи с приложен характер:
1. Определени са границите на изменение на годишния контейнерооборот на ГКТ, за
който е ефективно да се прилага съответна технология на работа на терминала (фиг. 3.17).
2. Определени са граничните стойности за броя на контейнерните влакове, които
могат да бъдат обслужени в ГКТ и продължителността на периода, необходим за извършване
на товарно-разтоварни дейности (Приложение 3.4). Резултатите биха могли да се използват
при разработване на нормативи за престой на КБВ в ГКТ както и при разработване на
графици за движението им.
3. Определени са оптималните годишни разходи за функциониране на ГКТ
(Приложение 3.7) при изследваните технологии за манипулиране на ГТК. Резултатите
позволяват да се използват при формиране на тарифите за манипулиране и престой на ГТК в
терминалите.
4. Необходимата контейнеровместимост на складовата зона на ГКТ, определена по
форм. 3.30 и 3.31 позволява да се:
- планират възможностите за разполагане на ГТК в складовата зона;
- използва при формиране на тарифната политика на терминала относно
продължителността на престой на ГТК в складовата зона.
5. Предложените математични модели са подходящи за разработване на софтуерни
продукти, чрез които да се автоматизират процесите по технологично и техническо
оразмеряване на ГКТ в етапа на проектирането им. Математичните модели за определяне на
необходимата контейнеровместимост на складовата зона на ГКТ, определяне на престоя на
превозните средства в ГКТ и за избор на технология за обслужване на ЛКТ с автомобили-
контейнеровози са подходящи за разработване на софтуерни продукти и прилагането им в
последващото оперативно управление на терминалите.
6. Методиката за избор на технология за обслужване на ЛКТ с автомобили-
контейнеровози позволява да се планира дейността и необходимостта от превозни средства и
разпределението на превозните средства при обслужването на терминалите.
31
Публикации по дисертационния труд (по ред на публикуване)
1. Мартинов С. Методика за определяне на престоя на транспортни средства в гаров
контейнерен терминал с отчитане на случайния характер на процесите. „БулТранс-2010”,
Сборник доклади, стр. 301–304, Созопол, 2010.
2. Мартинов С. Методика за определяне на площта на гаров контейнерен терминал.
Българско списание за инженерно проектиране, брой 6, декември 2010, ISSN 1313-7530, стр.
55-62. 2010.
3. Мартинов С., С. Стоядинов, Избор на технология на работа на гаров контейнерен
терминал. „БулТранс-2011”, Сборник доклади, стр. 339-342, Созопол, 2011.
4. Вълчева-Славчева Ц., С. Мартинов, Определяне на необходимата контейнеровместимост
на контейнерен терминал. Х-та национална младежка научно-практическа сесия - април 2012
г. ФНТС в България, Сборник доклади, стр. 127-131, София, 2012.
5. Мартинов С. Избор на технология за обслужване на локални контейнерни терминали с
автомобили-контейнеровози. „БулТранс-2012”, Сборник доклади, стр. 284-287, Созопол,
2012.
32
Annotation
Dissertation Title: Structural Optimization of the Inland Container Transportation System
Author: Eng. Svetoslav Martinov, MSc
The paper offers an algorithm for structural optimization of the inland container
transportation system which is reviewed as s subsystem of the container transportation system. The
mathematical models make it possible to determine and optimize basic parameters of the inland
container transportation system by taking into account the contemporary requirements and
conditions. The results obtained from the study and the conclusions drawn would help the process of
preparing a complex strategy for development of the container transportation system in Bulgaria.
The first part of the dissertation contains an overview of the studies and the opportunities
for structural optimization of the inland container transportation system. The goal of the paper has
been formulated as follows: optimization of the technological parameters and technical
equipment of the container terminals serviced by trains and trucks, and determination of the
key elements in the technical complex of the inland container transportation system.
The second part of the paper lists and describes key principles, features, opportunities and
restrictions related to the technical and technological aspects of intermodal carriage. Clarifications
have been given and key terms used in this paper have been defined and specified.
In the third part, generalized methods have been developed for optimization of the technical
and technological parameters of the “inland container terminal” system serviced by reachstackers or
rail mounted gantry cranes. The methods provide opportunity to carry out optimization of the
technical and technological parameters of the inland container terminals, as well as to select the
technology of work and determine key parameters related to their functioning and stages of
development.
The fourth part presents a mathematical model developed with the purpose to study the
opportunities for service of local container terminals using automobile service transport. The offered
mathematical model provides opportunity to select a scheme for service of the local container
terminals using automobiles – container carriers.
The fifth part of the dissertation defines the main elements of the technical complex of the
inland container transportation system.
The mathematical models offered in this paper make it possible to define key parameters of
subsystems and elements that make up the technical complex of the inland container transportation
system. The performed numerical experiments illustrate the abilities and applicability of the
mathematical models, and conclusions of scientific and applicable nature have been drawn based on
the obtained results.
Related Documents
