К ВОПРОСУ О ФУНКЦИОНИРОВАНИИ КОНТЕЙНЕРНОГО ТЕРМИНАЛА
В данной работе описан переход системы из одного состояния в другое, который выражается прибытием и отправлением различных видов транспорта в процессе взаимодействия контейнерного терминала (КТ) с внешней средой.
Построив вероятностную модель этого явления можно вычислить значения параметров, характеризующие эффективность этой операции. Успешное применение математического аппарата, с применением так называемых «Марковских случайных процессов» [1-4]. Рассматриваются Илесалиевым Д.И. в своей диссертационной работе «Обоснование метода переработки тарно-штучных грузов на перевалочных складах в цепях поставок», данная работа может описать операции такого рода. Исследуемые КТ по теории Марковских случайных процессов, рассматриваются как сложная технико-экономическая система. Как известно, Y={yi}, i=1,n – конечное множество и имеет множество рёбер Z={zi,j}, i,j=1,n. Основные вершины графа состояний работы КТ выглядят следующим образом: y1 – ЖД ПРУ; y2 – технологический участок таможенный зоны; y3 – АВТО ПРУ; y4 – технологический участок хранения.
Переходы из одного состояния в другое, описаны следующим образом: z12 – выгрузка контейнеров из ЖДТ в таможенный участок; z13 – перегрузка контейнеров из ЖДТ на автотранспорт; z14 – выгрузка контейнеров из ЖДТ, в участок хранения, минуя таможенный участок; z21 –погрузка контейнеров из таможенного участка на ЖДТ; z23 –погрузка контейнеров из таможенного участка на автотранспорт; z24 –перемещение контейнеров из таможенного участка в участок хранения; z31 –перегрузка контейнеров из автомобильного транспорта на железнодорожный транспорт;
z32 –выгрузка контейнеров из автотранспорта на таможенный участок; z34 –выгрузка контейнеров из автотранспорта на участок хранения, минуя таможенную зону; z41 – погрузка контейнеров из участка хранения на ЖДТ; z42 –
перемещение контейнеров из участка хранения в таможенную зону; z43 –погрузка контейнеров из участка хранения на автотранспорт.
На рисунке 1 показан результирующий вид графа состояний КТ.
Граф состояний КТ позволяет удобно хранить матрица смежности в формуле (1), а также производить с ним операции.
,
(1)
Рисунок 1. Граф состояний и переходов КТ
|
Под влиянием прибытия и отправления транспорта в процессе функционирования КТ, данная система переходит из одного состояния в другое. Состояния характеризуются большим или меньшим числом технологических операций [1].
Согласно теории Марковских случайных процессов, исследуемые КТ будем рассматривать как физическую систему W с дискретными состояниями W1, W2, … Wn , причём переходы системы из состояния в состояние возможны, только в моменты: t1, t2, … tk … [1]. Случайный процесс, происходящий на КТ, состоит в том, что в последовательные моменты времени, система ведет себя, следующем образом:
W1→ W2 → W4 → W1 …, (2)
Или же в моменты времени, система может оставаться в прежнем состоянии:
W1→ W1→ W2 → W3 → W4 → W1…, (3)
Зная ежесуточную статистику прибытия и отправления транспорта можно вычислить среднее время нахождения лов в том или ином состоянии, а также можно определить вероятности состояний Pi(k) после k-шага переходов [1]:
, (4)
где Pj(k-1) – вероятность пребывания системы в Wi состоянии, в предыдущий дискретный момент времени (k-1) [1].
На производстве чаще всего, встречаются ситуации, когда переходы системы из одного состояния в другое происходят в случайное время. Описанное выше, связано с неравномерностью прибытия и отправления железнодорожного и автомобильного транспорта. Схема Марковского случайного процесса с непрерывным временем применяется для описания таких процессов [1].
Вероятность Pi(t) того, что в момент времени t система КТ будет находиться в состоянии W1,W2,W3,W4, при этом для любого момента времени t сумма вероятностей равна единице [1].
Вероятностью перехода системы КТ в случае непрерывного времени становится плотность вероятности перехода. Предел отношения вероятности перехода за время ∆t из состояния Wi в состояние Wj к длине промежутка ∆t называется плотностью вероятности перехода λij [1]:
, (5)
где Pij(∆t) – вероятность того, что система КТ, находившаяся в момент t в состоянии Wi, за время ∆t перейдёт из него в состояние Wj.
На рисунке 1 отражен граф состояний системы КТ. Вероятности состояний системы как функции времени можно определить, зная размеченный граф состояний [1]:
P1(t), P2(t),… Pn(t), (6)
Вероятности удовлетворяют дифференциальным уравнениям, определенного вида, называемым уравнением Колмогорова [1]:
Рисунок 2. Граф состояния системы КТ в процессе непрерывного времени |
, (7)
При составлении этой системы дифференциальных уравнений можно записать ее таким образом:
, (8)
Система уравнений (7) описывает динамику вероятности нахождения КТ в одном из состояний.
Исследованные системы функционирования КТ, по которым можно заключить, что система переходит из одного состояния в другое под влиянием прибытия и отправления транспорта.
Предложена методика определения необходимого количества ПРМ на основе теории “Марковских случайных процессов” в зависимости от взаимодействия различных видов транспорта
РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА И ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ВМЕСТИМОСТИ И ПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ КОНТЕЙНЕРНОГО ТЕРМИНАЛА
В данной статье описаны блок схемы алгоритма вместимости контейнерного терминала (КТ), оборудованного портальным контейнерным автопогрузчиком, а также разработанный программный продукт для автоматизации расчета вместимости и перерабатывающей способности КТ в зависимости от типа погрузочно-разгрузочных машин (ПРМ).
Ведущее место в мире занимают развитые системы грузоперевозок в контейнерах. И доставка этих грузопотоков в установленный нормативный срок через транзитные коридоры, а также совершенствование терминальных технологий логистических центров, оказывающих услуги различным транспортным компаниям. В этом отношении в развитых странах вследствие увеличения их потребности в различных видах ресурсов, уделяется все большее внимание. А именно, совершенствованию мультимодальных технологий перевозки грузов в контейнерах через море и сушу, различными видами транспорта. В этом аспекте уделяется особое внимание эффективному использованию вместимости и перерабатывающей способности контейнерного терминала. Также совершенствованию тех технологий, которые выполняются в терминалах. Особенно при организации перевозок контейнерами грузов по транзитным коридорам через сушу, обеспечивая при этом их сохранность и безопасность грузоперевозок.
В исследованиях по вопросам их конечной потребной вместимости и каждого технологического участка на КТ не до конца изучены. Исходя из грузопотока вопросы совершенствования и унификации существующих методов расчета вместимости и перерабатывающей способности КТ при применении современных ПРМ остаются весьма актуальными.
Основные операции по выявлению рациональной вместимости и перерабатывающей способности выглядят следующим образом [1-4]:
- ввод всевозможных параметров элемента системы (размеры технологического участка хранения, размеры i-го контейнера, технические характеристики типов и видов ПРМ, а также другие параметры);
- определение количества располагаемых контейнеров по длине, ширине и высоте штабелирования;
- расчёт общего количества контейнеров на технологическом участке хранения;
- определение перерабатывающей способности КТ в зависимости от срока хранения контейнеров.
Описание блок схемы алгоритма вместимости КТ, обслуживаемого портальным контейнерным автопогрузчиком:
1 – начало процесса;
2 – ввод параметров. В базы данных (БД) запрашиваются технические параметры портального козлового пневмоколесного крана, пожарная безопасность открытой площадки, строительные нормы и правила проектирования складов, а также другие нормы, и правила, регламентированные законодательством Узбекистана;
3 – расчет количества контейнеров, располагаемых по ширине технологического участка хранения;
4-9 – определение количества контейнеров, располагаемых по длине технологического участка хранения;
10-15 – определение высоты штабелирования контейнеров в зависимости от типа ПРМ;
16 – определение общего числа размещенных контейнеров, которые находятся на участке хранения;
17 – определение общего числа размещенных контейнеров, которые находятся на участке хранения;
18-19 – направленный перебор вариантов оптимальных видов складирования;
20 – определение перерабатывающей способности КТ в зависимости от срока хранения контейнеров;
21 – вывод наиболее рациональных значений параметров КТ;
22 – окончание процесса.
Рисунок 1. Алгоритм определения вместимости и перерабатывающей способности КТ, обслуживаемого портальным контейнерным автопогрузчиком
Окончание рисунка 2. Алгоритм определения вместимости и перерабатывающей способности КТ, обслуживаемого портальным контейнерным автопогрузчиком
По данному алгоритму разработана программа, которая рассчитывает вместимость и перерабатывающую способность контейнерного терминала. Функциональные задачи, которые обеспечивает программа:
- Расчёт вместимости контейнерной площадки в зависимости от типа ПРМ.
- Определение перерабатывающей способности КТ в зависимости от срока хранения контейнеров.
- Визуализация расположения контейнеров на контейнерной площадке.
Рисунок 3. Интерфейс программы
По итогам получено свидетельство об официальной регистрации компьютерной программы. На основании программного обеспечения можно сформировать параметрический ряд КТ в зависимости от ПРМ.
Основная причина разработки программы заключается в том, что контейнерные терминалы не имеют программного комплекса определения вместимости и перерабатывающей способности КТ.
В рамках исследования предложен алгоритм определения вместимости и перерабатывающей способности КТ.
На основе математических моделей взаимосвязи параметров КТ разработаны алгоритмы определения вместимости и перерабатывающей способности КТ.
Также разработаны компьютерные программы для каждого варианта оснащения ПРМ.
Разработанные модели и алгоритмы автоматизации процесса определения оптимальной вместимости и перерабатывающей способности КТ на железнодорожном транспорте позволяют уменьшить ошибочные проектные решения, а также позволят повысить достоверность проектов развития и совершенствованию транспортной сети в целом.