Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

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

Перемещение грузов совершается с целью перегрузки их с одного вида транспорта на другие.

Материально-техническая база порта представлена тремя основными компонентами: акваторией, территорией и причальным фронтом. Акватомрия - 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 храненииДля 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.

6. Разработать технологическую документацию.

Поставим задачу строительства нового причала для освоения заданного размера навигационного грузооборота в соответствии с исходными данными на проектирование.

1. Исходные данные на проектирование и их анализ

1.1 Анализ грузооборота и грузопереработки порта

ЗАДАНИЕ Индивидуальный вариант задания на проектирование включает в себя следующий перечень исходных данных:

Вариант № 6

Род груза:	Обозначение	Соль
Направление грузопотока:		жд - вода
Навигационный грузооборот причала:	=	500 т
Период навигации:	=	200 сут.
Коэффициент прохождения груза через склад:	=	0,43
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

, т (1.1)

(1.2)

т

Грузопереработка в тоннах-операциях по прямому варианту:

(т-оп); (1.3)

(т-оп)

(т-оп)

(т-оп)

Среднесуточный показатель:

Судно-вагон (т-оп); (1.4)

Судно-склад (т-оп)

Склад-вагон (т-оп)

(т-оп)

Расчётная суточная грузопереработка:

(1.5)

(т-оп);

(т-оп)

(т-оп)

Коэффициент переработки:

(1.6)

(т-оп);

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		550000 т-оп	_	_	_
Среднесуточный грузооборот, т		2750 т-оп	_	_	_
Максимальный суточный грузооборот, т-оп.		3162,5 т-оп	_	_	_
Грузопереработка за навигацию, т-оп.		775500 т-оп	324500 т-оп	225500 т-оп	225500 т-оп
Среднесуточная грузопереработка, т-оп.		3877,5 т-оп	1622,5 т-оп	1127,5 т-оп	1127,500 т-оп
Расчетная суточная грузопереработка, т-оп.		4459,13 т-оп	1865,88 т-оп	1296,6 т-оп	1296,625 т-оп

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.

Основные транспортно-перегрузочные характеристики щебня представлены в табл. 3.2.

Таблица 1.2 - Транспортно-перегрузочные характеристики песка

Класс груза	навалочный
Насыпная плотность,	1,5 т/м3
Удельный погрузочный объём,	1,1 м/т
Угол естественного откоса груза в покое	80°
Особые условия хранения	да

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 угля, 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 3.4.

Таблица 1.3. 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 щебня 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 1.4.

Таблица 1.4. Технические характеристики вагона

Тип вагона	Полувагон 4_осный, цельнометаллический, с глухими торцевыми стенками
Модель	12-119
Грузоподъёмность	69 т
Объём кузова	76 м3
Высота габаритная
Внутренние размеры кузова: - длина - ширина - высота	12,7 м 2,9 м 2,3 м
Длина по осям сцепления автосцепок	13,92 м
Масса полувагона:	22,5т

Проверим выбранный вагон на соблюдение условия:

, т/м

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

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 песка:

1) портальный кран КПП_16-30;

2) мостовой кран КМГ_16.

Технические характеристики портального крана КПП_16-30 и мостового крана КМГ_16 приведены в таблице 3.6.

Таблица 1.5. Технические характеристики кранов

Характеристика	Кран портальный КПП_16-30	Кран мостовой КМГ_16
Грузоподъёмность, т	16	16
Вылет стрелы, м: максимальный минимальный	30 8	- -
Колея портала/ пролёта моста, м	10,5	22,5 - 34,5
Высота подъёма, м	26,5	25
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	140	200
Стоимость крана: с пролетом моста: 22,5 м 34,5 м	3390 - -	- 836 986

Для перегрузки угля (класс груза навалочный) как портальным, так и мостовым кранами грузоподъёмностью 16 т выбираем грейфер проекта № 3319А. Технические характеристики грейфера представлены в таблице 3.7.:

Таблица 1.6. Технические характеристики грейфера проекта № 3319А

Тип	двухканатный двучелюстной
Грузоподъёмность крана, т	16
Вместимость грейфера, мі	5,3
Масса, т	6,95
Стоимость, т.р	140,0

Выполним проверочный расчет на совместимость грузозахватного устройства с перегрузочными машинами:

, т

, т

(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 1.7.

Таблица 1.7. 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. р	150,0

Для зачистки судна от остатков груза после выгрузки следует использовать трюмную подгребающую, подметающую машину РМ - 1,4 с характеристиками, представленными в таблице 3.9.

Таблица 1.8. Технические характеристики трюмной подгребающей, подметающей машины РМ - 1,4

Номинальное тяговое усилие	1,4 т
Скорость передвижения -	1,4733,4 км/ч.
Габаритные размеры: длина ширина высота, м	5 2,52,5
Нагрузка на колесо	1,3 т.с.
Масса	4,5 т.
Стоимость, р

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.

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.

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

= (2.3)

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

, мі (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

, м (2.5)

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

, м (2.7)

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

Аналогично выразим ширину верхней части усечённой пирамиды через ширину основания :

, м (2.8)

Высота склада определяется исходя из значения допустимой нагрузки на 1 мплощади склада

, м (2.9)

Объём склада определяется через расчётную вместимость склада:

, м (2.10)

Подставив в формулу 3.2.6 численные значения , ,, l, b, находим ширину склада в основании усечённой пирамиды .

Определяем численное значение b по формуле 2.8. Если , то это означает, что склад имеет форму пирамиды, а не усечённой пирамиды

Итак, размеры склада:

м.;

м;

м.

Потребная площадь склада

, мІ

мІ.

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 песка:

I схема - с портальным краном КПП_16-30;

II схема - с мостовым краном КМГ_16.

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

1) Вагон-судно;

2) Склад-судно;

3) Вагон-склад.

2.3 Описание технологии перегрузочных работ по вариантам

Описание технологии перегрузки заданного груза следует производить раздельно по рассматриваемым вариантам схем механизации, подробно описывая состав и последовательность выполнения операций, производимых по каждому варианту грузовых работ, а также состав комплексной бригады, задействованной на перегрузочных работах и расстановку рабочих

Рассмотрим схему механизации перегрузочных работ с использованием портального

крана по вариантам грузовых работ:

Вагон-судно

К причалу швартуется судно. На прикордонные железнодорожные пути к разгружаемому судну подаются группы порожних полувагонов. Крановщик приступает к разгрузке судна. Выгрузка песка из судна производится грейфером, который навешивается на портальный кран. Грейфер опускается в судно и происходит захват груза. Затем грейфер поднимается и кран поворачивается на угол, необходимый для достижения местонахождения полувагона. Грейфер с грузом опускается над полувагоном и с высоты не более 0,5 м происходит раскрытие грейфера и высыпание груза. Затем порожний грейфер поднимается и возвращается для взятия новой порции груза. До окончания загрузки первой группы полувагонов на вторые прикордонные железнодорожные пути подают очередную группу порожних полувагонов. Загруженные полувагоны первой группы осматривают и убирают с причала, а на их место устанавливают очередную группу порожних полувагонов. Цикл повторяется до полной разгрузки судна. Разгрузка судна производится с носа в корму в соответствии с технологией разгрузки. После выгрузки основной массы груза кран опускает на судно зачистную машину. Зачистная машина подгребает и окучивает остатки груза, которые затем перегружаются краном. На разгрузке работает один крановщик и один человек работает на зачистной машине. Всего на разгрузке занято два механизатора.

Склад-судно

Крановщик захватывает с помощью грейфера груз с судна, поднимает его на необходимую высоту и поворачивает стрелу крана на 180⁰ до места расположения склада. Затем опускает грейфер до высоты склада и освобождается от груза, высыпка песка производится в соответствии с технологией формирования штабеля. После этого крановщик поднимает порожний грейфер, поворачивает стрелу крана на 180⁰ и снова опускает в трюм судна для очередного захвата груза. Цикл перегрузки повторяется до полной разгрузки судна. После разгрузки судна производится его зачистка и взвешивание вагонов. На разгрузке работает один крановщик и один человек задействован на зачистке, которая осуществляется с помощью зачистной машины. Всего на разгрузке занято два механизатора.

Склад-вагон

Крановщик выпускает стрелу крана на уровень склада. Опускает грейфер и захватывает груз на складе, поднимает его на высоту, необходимую для погрузки в вагон, поворачивает стрелу крана на 90⁰ до места расположения вагона. Затем опускает грейфер в вагон и освобождается от груза. После этого поднимает порожний грейфер, поворачивает стрелу крана на 90⁰ и снова опускает на склад, для нового захвата груза. Цикл перегрузки повторяется до полной загрузки очередной подачи вагонов, после чего происходит их взвешивание.

На разгрузке работает один крановщик и один человек задействован на подгребании груза и формировании штабеля, которая осуществляется с помощью бульдозера. Всего на разгрузке занято два механизатора.

Рассмотрим технологическую схему перегрузочных работ с использованием мостового крана по вариантам грузовых работ:

Вагон-судно

На мостовой кран навешивается грейфер. Крановщик подводит грузовую тележку крана над судном и грейфером производит зачерпывание груза, поднимает его на необходимую высоту. Крановая балка с грузовой тележкой перемещается в сторону вагона. Затем опускает грейфер до высоты вагона и освобождается от груза. После этого поднимает порожний грейфер, перемещает крановую балку, одновременно направляя грузовую тележку в исходное положение, и снова опускает в трюм судна для нового захвата груза. Цикл перегрузки повторяется до полной разгрузки судна. После разгрузки судна оно зачищается от остатков груза и происходит взвешивание вагонов. На выгрузке задействован один крановщик и одни рабочий по зачистке судна.

Склад-судно

Крановщик захватывает с помощью грейфера груз, поднимает его на необходимую высоту и передвигает тележку до места расположения склада. Затем опускает грейфер до высоты склада и освобождается от груза. После этого поднимает порожний грейфер, возвращает тележку в исходное положение и снова опускает в трюм судна для нового захвата груза. Цикл перегрузки повторяется до полной разгрузки судна. После разгрузки судна оно зачищается от остатков груза. На выгрузке задействован один крановщик и одни рабочий по зачистке судна.

Вагон-склад

Крановщик зачерпывает груз со склада, поднимает его на необходимую высоту и передвигает крановую балку, одновременно перемещая по ней грузовую тележку, до места расположения вагона. Затем опускает грейфер до высоты вагона и освобождается от груза. После этого поднимает порожний грейфер, возвращает тележку в исходное положение и снова опускает грейфер для нового захвата груза. Цикл перегрузки повторяется до полной загрузки очередной подачи вагонов. После перегрузки проводится взвешивание вагонов. На перегрузке работает один крановщик крановщик и один человек задействован на подгребании груза и формировании штабеля, которая осуществляется с помощью бульдозера.

2.4 Расчет норм выработки и времени

навигационный перегрузочный причал

Норма выработки и нормы времени регламентируют определенный научно-обоснованный уровень производительности труда и трудоёмкости с учётом рациональной организации и использования передовых методов труда. На перегрузочных работах в портах применяют комплексные нормы выработки для всей бригады, обслуживающей механизированную линию, и нормы выработки на одного рабочего подлежат расчёту.

Норма выработки - это количество груза, которое должно быть при отмеченных условиях перегружено в единицу времени (за час, смену).

Норма времени - это затраты труда (в человеко-часах) на перегрузку груза массой 1 т в определённых производственных условиях при полном использовании производственных возможностей оборудования, применении рациональной технологии и организации перегрузочных работ.

Комплексную норму выработки рассчитывают для каждого варианта грузовых работ по формулам:

, т/час. (2.11)

, т/см. (2.12)

где - коэффициент оперативного времени (определяет долю чистого времени работы за смену к продолжительности смены), определяется для каждого варианта грузовых работ по приложению 11.

- техническая производительность перегрузочных машин, которая определяется вариантом схемы перегрузки грузов, т/час;

- продолжительность смены, равная 7 час.

Расчет часовой технической производительности по каждому варианту грузовых работ производится по формуле

, т/час. (2.13)

где - масса груза, перемещаемого за 1 цикл, т;

- время цикла перегрузочной машины по каждому варианту грузовых работ, с.

, (2.14)

где - коэффициент совмещения операций вертикального и горизонтального перемещения ГЗУ, входящих в цикл;

- продолжительность операции захвата груза, с;

- продолжительность операции освобождения ГЗУ от груза, с;

- продолжительность операции подъёма ГЗУ соответственно с грузом и порожнём, с;

- продолжительность операции горизонтального перемещения ГЗУ соответственно с грузом и порожнём, с;

- продолжительность операции опускания ГЗУ соответственно с грузом и порожнём, с;

Время захвата груза и время освобождения от груза нормируется с учетом конкретного грузозахватного устройства, класса груза, конкретного места работы, слоя груза, группы крана и определяется по данным Нормативов времени на погрузочно-разгрузочные работы, выполняемых в портах и на пристанях.

Время подъёма и опускания гружёного и порожнего ГЗУ определяется в зависимости от высоты подъёма и опускания и скорости подъёма

, с (2.15)

где i - индекс операции подъёма / опускания ГЗУ с грузом / порожнём.

- высота подъема груза, м;

- скорость механизма подъёма перегрузочной машины, м/с;

- время разгона, с;

- время торможения, с,

Время разгона и торможения зависит от массы перегрузочной машины и скорости механизма подъёма. Принимаем при условии с.

Например, высоту подъёма груза по варианту судно-вагон следует определять по формуле

ЎТерр -ЎСНГ -++, м (2.16)

где - высота вагона, м;

ЎТерр - отметка территории причала, м;

- высота сухого борта судна, м;

- высота вагона, м;

- запас высоты поднятия груза по условиям безопасности его перемещения (=1,0 м).

Высота подъёма груза по варианту склад-вагон определяется высотой вагона с учётом запаса на безопасность от нижнего уровня склада, т. е. отметкой территории

, м (2.17)

Поскольку задевать грейфером за стенки вагона запрещено, опускание ГЗУ при перегрузке навалочного груза не производится.

Горизонтальное перемещение ГЗУ портальным краном производится путём поворота его стрелы на угол 180 по варианту судно-склад и обратно, и на 90 по другим вариантам. Время горизонтального перемещения по варианту j определяется по формуле

, с (2.18)

где j - индекс варианта грузовых работ

- угол поворота стрелы, град.;

- частота вращения крана, 1/с;

- время разгона, с;

- время торможения, с,

Принимаем при условии для поворота с.

Горизонтальное перемещение ГЗУ производится одновременным передвижением мостового крана по опорам эстакады и грузовой тележки вдоль моста. Время перемещения моста по различным вариантам грузовых работ зависит от расстояний от начальной до конечной точки.

, сек. (2.19)

где - пробег моста по j_варианту грузовых работ, м;

- скорость передвижения мостового крана, м/с;

Пробег моста по варианту судно-склад производится от середины ширины судна до середины ширины склада

, м (2.20)

по варианту судно-вагон

, м (2.21)

по варианту склад-вагон

, м (2.22)

Коэффициент совмещения операций вертикального и горизонтального перемещения ГЗУ зависит как от варианта грузовых работ, так и от разности высот между начальной и конечной точками подъёма / опускания ГЗУ. Принимаем значения коэффициента по вариантам:

судно-вагон, вагон-судно = 0,85;

судно-склад, склад-судно = 0,80;

склад-вагон, вагон-склад = 0,90.

Массу груза внутри грейфера рассчитывают по формуле:

, т (2.23)

где - коэффициент заполнения грейфера грузом;

- емкость грейфера, мі;

- насыпная плотность, т/мі.

Комплексная норма времени определяется также по каждому варианту грузовых работ:

, чел.-час т (2.24)

где - численный состав комплексной бригады по каждому варианту, чел.

Точность расчётов при вычислении комплексной нормы времени = 1.

В пояснительной записке следует привести полный расчёт по одному варианту схемы механизации. Результаты расчётов показателей следует привести в виде таблицы, аналогичной приведённой в примере.

По схеме причала (рис. 6) определяем высоты подъёма ГЗУ по операциям:

судно-вагон

ЎТерр -ЎСНГ -++=9,15 - 2,0 - 2,85 + 2,06 + 1,0 = 9 м;

судно-склад

ЎТерр -ЎСНГ -++=9,15 -2,0-2,85 + 2 + 2,67 7,2 м;

склад-вагон

=2,06+1,0= 3,06 м;

и опускания по операциям:

судно-вагон 0;

судно-склад 0;

склад-вагон = 0.

Горизонтальное перемещение мостового крана производится на следующие расстояния (рис. 6) по формулам 2.19 - 2.21:

по варианту судно-вагон

, м,

по варианту судно-склад

49 м,

по варианту склад-вагон

, м.

Время перемещения моста рассчитываем по формуле 2.19:

по варианту судно-вагон

с

по варианту судно-склад

с

по варианту судно-вагон

с

Рассчитаем время цикла по варианту судно-вагон.

Продолжительность захвата кусковой соли грейфером с судна определяется по Нормативам времени на погрузочно-разгрузочные работы, выполняемые в речных портах и на пристанях. Место работы - баржа-площадка (трюм 1). Группа кранов - III. Выбираем по Нормативам (карта 67 лист 1) время захвата для I слоя - 21 с (позиция 1, в), для II слоя - 29 с (позиция 1, е).

Расчётное время захвата (с) определяется как средневзвешенное значение по слоям

, с (2.25)

где , - доли перегружаемого груза соответственно по I и II слоям, %;

, - время захвата груза соответственно по I и II слоям.

с

Время высыпки песка в вагон определяем по Нормативам (карта 67, лист 3, позиция 31, н); =18 с.

Время подъёма и опускания груза определяем по формуле 3.2.16:

с

, с

, с

, с

Время поворота портального крана с грузом по варианту судно-склад на , и на по другим вариантам равно времени возврата порожнего ГЗУ и определяется по формуле 3.2.19:

, с;

, с;

, с.

Время цикла портального крана по варианту судно-вагон

Время цикла портального крана по варианту судно-склад

Время цикла портального крана по варианту склад-вагон

Массу груза в грейфере при захвате с судна определяем по формуле 2.23:

т.

Часовая техническая производительность работы портального крана по варианту судно-вагон рассчитывается по формуле 3.2.14:

т/час.

т/час.

т/час.

Часовые и сменные комплексные нормы выработки рассчитываем соответственно по формулам 2.11 и 2.12:

, т/час.

, т/час.

, т/час.

, т/см.

, т/см.

, т/см.

На перегрузке щебня по варианту судно-вагон в бригаде работают 2 механизатора. Комплексную норму времени определяем по формуле 2.24:

чел.-час/ т.

чел.-час/ т.

чел.-час/ т.

Результаты остальных расчётов по обоим вариантам схем механизации по всем вариантам грузовых работ представляем в таблицу 2.9.

Таблица 2.9. Расчёт норм выработки и норм времени по элементным показателям.

Наименование показателя	Обозначение	Портальный кран
		С_в	С-скл	Скл-в
Время захвата груза грейфером, с.		22	22	22
Время подъема грейфера с грузом, с		10	9	6
Время горизонтального перемещения грейфера с грузом, с: портального крана мостового крана		12	12	12
Время опускания грейфера с грузом, с		0	0	0
Время освобождения от груза, с		18	18	18
Время подъема порожнего ГЗУ, с		0	0	0
Время горизонтального передвижения порожнего ГЗУ, с		12	12	12
Время опускания порожнего ГЗУ, с		10	10	10
Время цикла, с	T	77	66,6	65,4
Масса груза внутри грейфера, т		7,38	7,38	7,38
Техническая производительность перегрузочной машины, т/час		345,27	399,16	406,49
Комплексная норма выработки, т/час т/см.		303,84 2126,85	327,31 2291,19	349,58 2447,05
Количество рабочих, чел.		2	2	2
Комплексная норма времени, чел.-час./т		0,0066	0,0061	0,0057

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

Для освоения навигационного грузооборота потребуются затраты машинного времени перегрузочных машин (машиноёмкость) по всем вариантам грузовых работ.

Машиноёмкость перегрузочных работ по фронтальной машине определим по формуле:

, маш-час (2.26)

где - навигационная грузопереработка в тонно-операциях по варианту судно - вагон;

- навигационная грузопереработка в тонно-операциях по варианту склад - вагон;

- навигационная грузопереработка в тонно-операциях по варианту судно - склад;

- комплексная норма выработки фронтальной машины по варианту судно - вагон, т/ч;

- комплексная норма выработки фронтальной машины по варианту склад - вагон, т/ч;

- комплексная норма выработки фронтальной машины по варианту судно-склад, т/ч.

маш-час

При этом потребуются соответствующие затраты труда рабочих комплексной бригады (трудоёмкость) для выполнения перегрузочных работ по всем вариантам.

Трудоемкость определим по формуле:

, чел.-ч. (2.27)

где - трудоемкость, т. е. потребное количество человеко-часов для освоения всего грузооборота;

- комплексная норма времени по варианту судно - вагон;

- комплексная норма времени по варианту склад - вагон;

- комплексная норма времени по варианту судно - склад.

чел.-ч.

На причале должно быть установлено такое целое число перегрузочных машин, которое с одной стороны обеспечит требуемую машиноёмкость, с другой стороны - физически может быть там размещено. Если потребное количество перегрузочных машин не может физически разместиться на одном причале, то следует использовать дополнительные причалы для освоение заданного навигационного грузооборота.

Расчётное количество перегрузочных машин на причале должно удовлетворять условию:

(2.28)

где - минимальное количество перегрузочных машин, необходимое для выполнения навигационного грузооборота, ед.;

- максимально возможное количество перегру-зочных машин на одном причале, ед.

Минимальное количество перегрузочных машин, обеспечивающее необходимую машиноёмкость определяется с учётом неравномерности поступления груза в порт по формуле:

(2.29)

, ед

где - машиноёмкость за навигацию, маш-час;

- оперативное время работы причала в сутки, час;

- коэффициент неравномерности поступления грузов в порт.

Максимальное количество портальных кранов, которое может быть расположено на одном причале для грузовой обработки различных судов приведено [3]. Максимальное количество мостовых кранов (целое число - int) определяется по формуле:

, ед (2.30)

где - длина склада, м;

- ширина пролёта эстакады, м.

Пропускная способность причала - это максимальное количество определённого груза в тоннах, которое причал способен погрузить в суда или выгрузить из судов при имеющемся техническом оснащении и применении рациональной технологии за определённый период времени (сутки, месяц, навигацию).

При использовании на выгрузке судна нескольких однотипных фронтальных перегрузочных машин пропускная способность фронтальной части причала определяется по формуле:

, т/сут (2.31)

где - коэффициент прохождения груза через склад;

- доля груза, перегружаемого фронтальными машинами по варианту склад-вагон в общем объёме перегрузочных работ. Если на причале нет тыловых перегрузочных машин, то на фронтальные машины падает весь объём перегрузочных работ по варианту склад-вагон, следовательно ;

- комплексные нормы выработки соответственно по вариантам судно-вагон, судно-склад и склад-вагон, т/час;

- количество фронтальных перегрузочных машин на причале, ед.;

- коэффициент снижения производительности перегрузочных машин при их одновременной работе на причале, определяется по данным [4];

- время работы причала, час.

Время работы причала в сутки определяется

, час (2.32)

где - число рабочих смен в сутки, ед.;

- продолжительность смены, час. = 7 час.

час.

Месячные и навигационные показатели пропускной способности определяются изменением времени работы причала в часах.

При проектировании причала рассчитывается интенсивность грузовой обработки судов. Расчётная интенсивность грузовой обработки судна характеризуется количеством груза, выгруженного из судна (или погруженного в судно) за время его грузовой обработки на причале

, т/судо-сут (2.33)

т/судо-сут

Следует отличать проектную интенсивность грузовой обработки судов на причале от фактически достигнутой интенсивности, которая является отчётным показателем эксплуатационной деятельности порта за месяц, квартал, навигацию и определяется по формуле

, т/судо-сут (2.34)

где - количество перегруженного в суда и из судов груза за отчётный период (месяц, квартал, навигацию), т;

- затраты флота на грузовую обработку за этот отчётный период, судо-сут.

Расчёты количества причалов, их механовооружённости, пропускной способности и интенсивности грузовой обработки судов целесообразно представить в форме таблицы (см. пример).

Результаты расчетов по варианту схемы механизации представляем в табличной форме (таблица 2.10).

Таблица 2.10. Показатели расчёта пропускной способности причала

Показатель	Обозначение	Портальный кран
		С_в	С-скл	Скл-в	Всего
1. Грузооборот, тыс. т.					550,0
2. Коэффициенты - складочности - прямого варианта		0,58	0,42	0,42
3. Грузопереработка, т.т.		324,5	225,5	225,5	775,5
3. Комплексная норма выработки, т/час.		303,84	327,31	349,5	980,7274
5. Комплексная норма времени, чел. час./т		0,0065	0,0061	0,0057	0,018
6. Машиноёмкость					2402,02
7. Трудоёмкость, чел./час.					4804,03
8. Пропускная способность причала: т/сут.		5029,774
9. Потребная площадь склада, мІ.		3181,5
10. Количество перегрузочных машин.		2
11. Интенсивность обработки флота: т/судо-сут. т/судо-час.		5912,93 246,37

2.6 Расчет продолжительности обработки судна в порту

Продолжительность нахождения судна в порту состоит из времени его грузовой обработки на причале и времени подготовительно-заключительных технологических операций, включающих в себя ожидание освобождения причала и ожидание отправления в рейс

, сут (2.36)

где - время грузовой обработки судна в порту, сут.;

- время ожидания освобождения причала, сут.

, сут

В случае, если же штрафные санкции по договорам о совместной деятельности между портом и судовладельцем больше, чем санкции перед железнодорожной станцией, то во время нахождения судна на причале не следует отвлекать фронтальные перегрузочные машины на работу по вариантам вагон-склад и склад-вагон. В этом случае время грузовой обработки судна следует определять по формуле

, сут (2.37)

Валовое время ожидания включает в себя время выполнения технологических операций, выполняемых до грузовых работ (установка состава на рейд прибытия, осмотр судна, ожидание освобождения причала судном на рейде, подача и установка судна на причал) и операций, выполняемых после грузовых работ (оформление документов, постановка на рейд отправления). Часть времени выполнения этих операций совмещаются с временем ожидания начала грузовых работ, которое представляет собой вероятностную величину, зависящую как от интервала прибытия судов в порт, так и от загруженности причала, определяемой коэффициентом использования причала по времени.

Коэффициент использования причалов по времени :

, сут (2.38)

где - среднесуточный грузооборот, т/сут.;

- количество причалов, необходимых для освоения заданного навигационного грузооборота, ед.;

- суточная пропускная способность причала, т/сут.

Коэффициент ожидания начала грузового обслуживания определяется по формуле, оценивающей его вероятностную зависимость от коэффициента использования причала по времени:

, сут (2.39)

, сут

Расчётная продолжительность подготовительно-заключительных операций по обработке состава в порту в большой мере характеризуется временем ожидания начала грузового обслуживания и, учитывая совмещение с ним времени выполнения технических операций, может быть определено по формуле:

, сут (2.40)

Более детальное определение продолжительности нахождения судна в порту достигается построением типовых циклов полной обработки судов и составов, которое производится для оптимального варианта схемы механизации.

Расчёты показателей обработки флота в порту по сравниваемым вариантам представляем в табл. 3.11.

Таблица 2.11. Показатели обработки флота в порту

Показатели	Обозначения	Варианты схем
		I (портальный кран)	II (мостовой кран)
Время грузовой обработки судна, сут.		1,14	0,68
Коэффициент использования по времени		0,27	0,22
Коэффициент ожидания грузовой обработки		0,18	0,14
Время ожидания, сут.		0,073	0,056
Время стоянки судна в порту, сут.		0,48	0,82

3. Технико-экономическое обоснование выбора оптимального варианта схем механизации и технологии перегрузочных работ

3.1 Методика выбора оптимального варианта

В современных условиях рыночных экономических отношений между самостоятельными хозяйствующими субъектами, какими являются порты, судоходные компании, предприятия железнодорожного и автомобильного транспорта, у них наблюдаются различные интересы.

С точки зрения порта, в условиях, когда повышение тарифов на перегрузку грузов может резко снизить конкурентоспособность предприятия, сократить грузооборот, а следовательно и доходы, порт вынужден стремиться к сокращению собственных издержек. Такая тенденция к экономии ресурсов перегрузочного процесса не стимулирует порт повышать пропускную способность своих причалов и сокращать время обработки транспортных средств - судов, вагонов и автомобилей.

С точки зрения судовладельца, стоянки флота в порту под грузовой обработкой и в её ожидании не приносят ему дохода, т. к. доходы от перевозок зависят от величины транспортной работы, измеряемой в тонно-километрах. Чем меньше пропускная способность причалов порта при обработке на них флота и интенсивность его грузовой обработки, тем больше время нахождения судна в порту, хуже соотношение долей ходового и стояночного времени в продолжительности рейса, а, следовательно, сокращение доходов. Аналогичная точка зрения и у предприятий железнодорожного и автомобильного транспорта.

Такая противоположная направленность интересов вынуждает этих участников экономических отношений искать оптимальные варианты совместной работы, соблюдая баланс интересов.

При сравнении нескольких возможных вариантов схем механизации и технологии перегрузочных работ основным критерием оптимальности взаимовыгодного варианта является минимум интегральных удельных приведённых затрат по порту, флоту (а более точно и по смежным видам транспорта) за время их нахождения в порту под грузовой обработкой и в её ожидании, р/т

(3.1)

где - интегральные удельные приведённые затраты, р/т;

- удельные приведённые затраты по порту, р/т;

- удельные приведённые затраты по флоту, р/т.

Удельные приведённые затраты по порту и по флоту за время его нахождения в порту определяются по формулам:

, р/т (3.2)

, р/т (3.3)

где - удельные приведённые затраты соответственно по порту и флоту, р/т;

- удельные эксплуатационные расходы по порту (себестоимость погрузочно-разгрузочных работ), р/т;

- удельные эксплуатационные расходы по содержанию флота за время его нахождения в порту, р/т;

- нормативный коэффициент эффективности капиталовложений;

- удельные капиталовложения соответственно в порт и флот за время его нахождения в порту, р/т.

В случае, если значения интегральных удельных приведённых затрат по сравниваемым вариантам будут близки, оптимальный вариант схем механизации и технологии перегрузочных работ следует определять, рассматривая дополнительно другие показатели, такие, как капиталовложения, себестоимость погрузочно-разгрузочных работ, продолжительность обработки транспортных средств, пропускная способность причалов, производительности труда, в зависимости от выбранной стратегии развития.

3.2 Капиталовложения и эксплуатационные расходы по порту

Абсолютная величина капиталовложений в строительство и оборудование причалов порта составляют:

, (3.4)

где - капитальные вложения в общепортовые сооружения (насыпка территории, устройство подъездных путей, водопроводных и канализационных сетей, трансформаторных подстанций), у. е.;

- капитальные вложения в устройство крытых складов, р;

- капитальные вложения на покрытие территории (автомобильных дорог, проходов, открытых складских площадок), р

, - капитальные вложения в устройство подкрановых путей, эстакад мостовых кранов, р;

- капитальные вложения в устройство причальных стенок и набережных, р;

- капитальные вложения в формирование парка перегрузочных машин и оборудования, р;

Капиталовложения в общепортовые сооружения определяются по укрупнённым нормативам, отнесённым на 1 м длины причальной линии

, р. (3.5)

р.

где - длина причала, м;

- укрупнённый норматив капиталовложений в общепортовые сооружения, р/м.

Капиталовложения в устройство крытых складов

, р. (3.6)

р.

где - площадь крытого склада, м²;

...