Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Характеристика транспортного коридора Китай Монголия-Россия 10
1.1 Международные транспортные коридоры в Европе 10
1.2 Международные транспортные коридоры в Азии 15
1.3 Роль транспортного коридора Китай-Монголия Россия для Монголии 24
1.4 Проектирование и исследование транспортных коридоров 29
1.5 Задачи и методы исследований 33
Выводы по главе 1 ; 35
Глава 2. Анализ роли приграничных терминалов в транспортном коридоре 36
2.1 Понятие и структура транспортных коридоров 36
2.2 Классификация транспортных коридоров 38
2.3 Исследование параметров и преимуществ транспортных коридоров 39
2.4 Прокладка транспортного коридора в сети 50
2.5 Влияние приграничного терминала на функционирование транспортного коридора 58
Выводы по главе 2 59
Глава 3. Параметрическое описание и моделирование приграничного контейнерного терминала 60
3.1 Приграничный терминал как вероятностная техническая система 60
3.2 Параметрическое описание и классификация параметров приграничного терминала 63
3.3 Устройство и техническое оснащение приграничного терминала 66
3.4 Математические модели приграничного контейнерного терминала 76
Выводы по главе 3 84
Глава 4. Исследование приграничного контейнерного терминала на математических моделях 85
4.1 Оптимизация взаимодействия железнодорожного транспорта с разной шириной колеи 86
4.2 Анализ взаимосвязей расположения контейнеров на терминале с его параметрами 87
4.3 Оптимизация расположения контейнеров на терминале 95
4.4 Исследование производительности контейнерных погрузчиков 103
4.5 Комплексная математическая модель определения и исследования параметров приграничного терминала 115
Выводы по главе 4 116
Глава 5. Экономическая эффективность исследований взаимодействия систем железнодорожного транспорта через приграничный терминал 118
5.1 Приграничный таможенный терминал Дзамын-Удэ 118
5.2 Определение себестоимости одной контейнеро-операций на терминале 120
5.3 Экономическая эффективность проведенных исследований 128
Выводы по главе 5 132
Общие выводы и результаты исследований 132
Список использованной литературы 134
Приложения 145
- Международные транспортные коридоры в Азии
- Прокладка транспортного коридора в сети
- Оптимизация расположения контейнеров на терминале
- Определение себестоимости одной контейнеро-операций на терминале
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Одним из характерных направлений развития международных перевозок в условиях глобализации мировой экономики является создание международных транспортных коридоров. Эти коридоры переходят из одних государств в другие через пограничные переходы, на которых происходит взаимодействие транспортных систем соседних государств с разной организацией и технологией перевозок, а нередко - и с разной шириной колеи железнодорожного транспорта. Технология этого взаимодействия теоретически и практически разработана еще не достаточно. В связи с этим возникает необходимость совершенствования этого взаимодействия на научной основе. Недостаточно разработан и ряд положений по самим транспортным коридорам. Этим обусловливается практическая и теоретическая актуальность исследования и совершенствования взаимодействия систем железнодорожного транспорта с разной шириной колеи на приграничном терминале в транспортном коридоре.
Степень разработанности темы исследования. Исследованием отдельных вопросов по международным транспортным коридорам и контейнерным перевозкам занимались профессора и специалисты: Капитонов А.Е., Кузнецов А.Л., Куренков П.В., Маликов О.Б., Морозов В.Н., Ни-колашин В.М., Резер СМ., Синицына А.С., Бенсон Д., Уайтхед Д. и другие.
Однако подробных конкретных исследований устройства, параметров, структуры, классификации, технологии работы контейнерных терминалов в международных транспортных коридорах, на которых осуществляется взаимодействие железнодорожного транспорта с разной шириной колеи, пока проводилось недостаточно. Более подробное исследование этих вопросов будет способствовать эффективному взаимодействию железнодорожных систем с разной шириной колеи на транспортных коридорах.
Целью диссертационной работы является разработка методов совершенствования взаимодействия железнодорожных систем с разной ши-
риной колеи на приграничных контейнерных терминалах, расположенных в международных транспортных коридорах.
Цель исследования достигается при решении следующих задач:
Анализ современного состояния и теоретических исследований по международным транспортным коридорам.
Разработка вопросов совершенствования транспортных коридоров для повышения эффективности взаимодействия разных транспортных систем в пунктах передачи грузопотоков из одной транспортной системы в другую.
Исследование устройства и технологии работы приграничных контейнерных терминалов.
Разработка методических рекомендаций по определению параметров, устройству и работе приграничных контейнерных терминалов.
Определение экономической целесообразности совершенствования приграничных таможенных терминалов в пунктах перехода контейнерных грузопотоков из одной страны в другую на примере транспортного коридора Китай-Монголия-Россия.
Объектом исследования является приграничный контейнерный терминал в международном транспортном коридоре. Предмет исследования - совершенствование процессов передачи контейнеропотоков с железнодорожного транспорта одной колеи на железнодорожный транспорт другой колеи.
Научная новизна диссертационной работы состоит в:
классификации и разработке системы параметров международного транспортного коридора;
разработке методики выбора оптимально маршрута для транспортного коридора в сети;
разработке основных положений анализа приграничного контейнерного терминала как сложной вероятностной системы;
разработке методических рекомендаций по адресному расположению контейнеров на терминале для обеспечения максимальной перера-
батывающей способности и минимального простоя маршрутных контейнерных поездов при передаче грузопотоков из железнодорожной системы с одной шириной колеи на железнодорожную систему с другой шириной колеи;
разработке математических моделей, описывающих устройство и функционирование приграничного контейнерного терминала в транспортом коридоре;
разработке методики моделирования работы контейнерных погрузчиков на приграничном терминале при перегрузке контейнеров из маршрутного поезда одной колеи на маршрутный контейнерный поезд другой колеи.
Теоретическая значимость работы состоит в развитии теории международных транспортных коридоров, устройства и работы приграничных контейнерных терминалов, а также передачи грузопотоков между железнодорожными транспортными системами с разной шириной колеи.
Практическая ценность диссертационной работы заключается в том, что ее результаты позволяют:
усовершенствовать взаимодействие систем железнодорожного транспорта с разной шириной колеи;
увеличить пропускную способность приграничных контейнерных терминалов и транспортных коридоров;
шире развивать международную торговлю через транспортные коридоры;
увеличить грузопотоки и доходы сопредельных государств, через которые проходит международный транспортный коридор с включенным в него приграничным контейнерным терминалом;
сократить простои маршрутных контейнерных поездов на пограничных станциях.
Методы исследования. При решении поставленных задач были использованы методы общей теории систем, теории вероятностей, теории множеств, теории принятия решений, теории потоков в сетях, комбинатор-
ный анализ, классификация и параметрическое описание объектов, компьютерное моделирование устройства и работы контейнерных терминалов. Положения, выносимые на защиту:
классификация параметров международного транспортного коридора;
метод прокладки маршрута транспортного коридора в сети;
методика исследования и создания приграничного контейнерного терминала как технико-экономической системы;
параметрическое описание приграничного контейнерного терминала;
математические модели устройства, работы терминала и расположения контейнеров на приграничном контейнерном терминале;
метод технико-экономических обоснований выбора параметров контейнерного терминала.
Реализация и внедрение результатов работы. Выводы и научные рекомендации, полученные в работе, были использованы при проектировании и строительстве приграничного таможенного терминала на станции Дзамын-Удэ Монгольской железной дороги и приняты к использованию при его эксплуатации.
Степень достоверности результатов. Достоверность результатов работы подтверждается использованием современных методов исследований и соответствием полученных показателей характеристикам и работе действующих контейнерных терминалов.
Апробация работы. Основные результаты исследования доложены на Неделе науки «Транспорт: Проблемы, идеи, перспективы» в ФГБОУ ВПО «Петербургский государственный университет путей сообщения» в апреле 2013 г., на XII Международной научно-практической конференции «Логистика: Современные тенденции развития» в ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный экономический университет» 19.04.2013 г., на Международной конференции «Актуальные вопросы научных исследований и подготовки кадров высшей квалификации в обла-
сти логистики и управления цепями поставок» в Высшей школе менеджмента Санкт-Петербургского государственного университета в январе 2013 г., на конференции молодых ученых ПГУПСа «Анализ и прогнозирование систем управления на транспорте» в апреле 2013 г., на кафедре «Логистика и коммерческая работа» ФГБОУ ВПО «Петербургский государственный университет путей сообщения».
Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 5-ти печатных работах общим объёмом 1,0 печ.л. Одна статья опубликована в журнале, входящем в перечень ведущих рецензируемых изданий, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованной литературы, включающего 130 источников. Содержание работы изложено на 147 страницах основного текста, включающего 8 таблиц и 25 рисунков.
Международные транспортные коридоры в Азии
Важнейшие из Азиатско-Европейских коридоров - это:
Запад-Восток: Хельсинки -Транссиб: -Находка (с ответв лениями Екатеринбург-Достык- Шанхай; Улан-Удэ - Наушки-Пекин Тяньцзинь (или Улан-Удэ-Улан-Батор-Пекин-Тяньцзинь) и Чита Забайкальск-Харбин-Далянь)
Север-Юг (Хельсинки-Петербург-Москва-Астрахань Тегеран (или Актау, или Туркмен-Баши, или Баку) - Бендер-Аббас (Иран)- Мумбай (Индия).
Объем перевозок между Западной Европой и странами Азиатско-Тихоокеанского региона составляет около 300 млн тонн в год (в том числе около 6 млн ДФЭ/год). В настоящее время грузы перевозят в основном морским транспортом через Индийский океан, Суэцкий канал и Средиземное море и только небольшая часть (не более 5% перевозится железнодорожным транспортом по континенту Евразия) [54].
Важное значение для торговых связей Европы и Азии имеет коридор «Запад-Восток», в котором наибольшую роль может играть Транссибирская магистраль (Транссиб), имеющий наибольшей провозную способность и наименьший срок доставки грузов из всех коридоров в направлении Запад-Восток (рис. 1.1).
Однако этот коридор имеет и некоторые недостатки: недостаточная со хранность груза, возможности потери деловых партнеров, дополнительные необоснованные платы, возможность внезапного закрытия или банкротства экспедитора и т.д.
Транссибирская магистраль начала строится Россией в 90-х годах XIX века. В 1903 г. была построена еще Китайско-Восточная железная дорога (КВЖД), которая сократила путь из Европы во Владивосток.
На Западе Транссиб может примыкать к МТК-2 и МТК-9 и выходить к самым границам Европейских стран через пограничные переходы с Финляндией, Польшей, Украиной, Балтийскими странами. На востоке Транссиб подходит к дальневосточным портам России - Восточному, Находке, Владивостоку и Посьету. Через пограничные станции Наушки, Соловьевск, Забайкалье Гродеково, Хасан обеспечивается переход грузопотоков на железные дороги Китая, Монголии и Северной Кореи (рис. 1.2.).
В настоящее время Транссиб - одна из самых мощных железных дорог в мире. В 90-е годы XX века Транссиб перевозил до 150 тыс. ДФЭ в год и им пользовались компании около 20 стран.
Срок доставки грузов по Транссибу составляет 18-20 суток. Однако ОАО «РЖД» проводит большие работы для сокращения срока доставки до 10-12 суток. После осуществления этих мер маршрутная скорость доставки грузов по ТСМ достигнет мирового уровня - 1140 километров в сутки. То есть поезд от порта Находка до Финляндии может дойти за одиннадцать суток. А это на 17 суток меньше, чем у морских контейнеровозов.
Важным обстоятельством является то, что Транссиб проходит по регионам России, богатым полезными ископаемыми, так как это может дать дополнительные объемы грузов для перевозок на экспорт.
Значительную загрузку магистраль может получить в результате соединения железных дорог КНДР и Республики Корея. По этой дороге могут пойти грузы в направлении Республика Корея - Западная Европа, которые в настоящее время перевозятся морским транспортом
Транссиб как продолжение международного транспортного коридора № 2 Берлин-Варшава-Брест-Минск-Москва проходит через Екатеринбург, Омск, Новосибирск, Иркутск, Хабаровск и выходит к портам Дальнего Востока. Правительством России разработаны и осуществляются Государственные программы по развитию Транссиба, которые предусматривают развитие инфраструктуры транспортного коридора Транссиба, сокращение сроков доставки грузов, повышения сохранности грузов, совершенствование информационного обеспечения и управления перевозками по транссибирской магистрали. Для ускорения доставки грузов по Транссибу были введены упрощенные правила таможенного оформления транзитных товаров, которые перевозятся в контейнерах.
Также используется календарное планирование перегрузки контейнеров с судов из Японии и Южной Кореи. Разработаны графики движения применительно к морским рейсам.
Все это позволит освоить до 30 % контейнерного потока на Европу из стран Азиатско-Тихоокеанского региона (около 1 млн ДФЭ/год).
В перспективе транспортный коридор охватит территорию 1152 тыс. км2 (7 % общей территории России): 17 субъектов РФ; население 51,4 млн чел. (35 % общего населения РФ).
В этом коридоре могут действовать в основном железнодорожный и автомобильный транспорт. Причем на сети железных дорог и в нем будет три основных направления: Москва-Нижний Новгород-Пермь-Екатеринбург; Москва - Казань - Екатеринбург и Москва - Самара - Уфа - Челябинск.
В настоящее время динамично развивается экономика Северо-Восточного Китая. Международная активность китайских провинций Хэй-лунцзян, Цзилинь, и Ляонин, а также района Внутренней Монголии порождает довольно мощные потоки экспортно-импортных грузов, в освоении транзита которых могут успешно участвовать российские железные дороги и порты. КНДР имеет большую заинтересованности в перевозке транзитных грузов по ее территории из Южной Кореи. В настоящее время эти грузопотоки перевозят морским транспортом из портов Южной Кореи в Российские порты Владивосток и Восточный - и далее - по Транссибу в Европу. Для этого направления перевозок могут также использоваться Северокорейские морские порты Наджин и Чхонджин. Однако объем этих перевозок не велик из-за большой стоимости доставки грузов по морю на этом направлении из корейского порта Пусан.
Среди существующих и проектируемых транспортных маршрутов экспортно-импортных грузов Северо-Восточного Китая конкурентоспособными являются следующие: Харбин - Муданьцзян - Чхонджин; Харбин - Чанчунь - Далянь; Харбин -Забайкальск- Чита (Транссиб); Перспективным в связи с этим является также рассматриваемый в данной работе международный транспортный коридор Пекин- Эрлянь - Уланбатор-Наушки- Улан-Удэ (Транссиб).
Потребность в перевозках грузов, проходящих через порты Южной Кореи (Пусан), с каждым годом удваивается. Если в середине 80-х годов там перерабатывалось 7 млн т. в год, то в настоящее время - уже более 48 [] . Стоимость доставки контейнеров из корейского порта Пусан составляют: морским транспортом через Суэцкий канал 2250 долл. (срок доставки 28 суток), по железной дороге через Китай - 1700 долл. (при сроке доставки 36 суток), по Транссибу - 1190 долл. и 18 суток.
Помимо описанных выше направлений транспортных коридоров Азия-Европа имеется еще международный транспортный коридоры: ТРАСЕКА, в который входят железнодорожные линии от Сингапура до Стамбула протяженностью 14 тыс. км. (трансатлантическая железная дорога — ТАЖД) Трансъевропейская линия от Атлантики до Урала вместе с Транссибом составляет Трансъевразийскую ж.-д. магистраль - ТЕАЖМ, которая соединяется с сетью железных дорог КНР и далее со странами Тихоокеанского региона.
Разработаны графики движения маршрутных контейнерных поездов со станции Находка-Восточная на следующие сутки после выгрузки контейнеров в порту Восточный.
Маршрутных поезда идут от станции Находки-Восточной до Бреста 12,5 суток, а до станции Бусловская - 11,5.суток.
Помимо этого разработаны сквозные тарифные ставки, предусматривающие доставку груза в контейнере «от двери» грузоотправителя «до две ри» грузополучателя. В результате стоимость транспортировки по Транссибу контейнеров получилась на 30 % меньше, чем по морю.
Прокладка транспортного коридора в сети
При прокладке транспортного коридора в разветвленной транспортной сети может возникнуть задача: найти направление перевозок с наибольшей пропускной способностью. Это направление и можно считать наиболее подходящим маршрутом для прокладки транспортного коридора.
Транспортная сеть представляет собой совокупность узлов и соединяющих их транспортных звеньев. Для решения оптимизационной задачи выбора наилучшего маршрута для прокладки транспортного коридора необходимо представить транспортную сеть в формализованном виде. Это может быть сделано на основе Теории Потоков в сетях [8, 94, 117]. Обоснование этого алгоритма связано с некоторыми дополнительными понятиями теории транспортных сетей. Математическим аппаратом этой теории являются теория множеств и теория графов.
Транспортная сеть может быть формализована как совокупность связного графа G=(N,r) и пропускной способности участков транспортной сети, которая задана в виде целочисленной положительной функции f(u) на множестве Г дуг графа G. Все вершины графа G образуют множество N , в нем отсутствуют петли и имеются две вершины Vi - вход в сеть и V2 - выход из транспортной сети (рис.2.3).
Грузопоток f(u), проходящий по участку транспортной сети, должен быть меньше или равен, пропускной способности участков сети с(и): то есть все п участков сети имеют резерв пропускной способности. Если поток равен пропускной способности участка сети (дуги), то такая дуга называется насыщенной.
Потоки, входящие в промежуточные узлы транспортной сети (вершины графа), равны выходящим потокам из этих узлов: Л /(м) - X /(") ,(х Ф\и х ф V2), (2.13) где Uх - множество дуг (путей сообщения), входящих в х-ый транспортный узел; U х - множество дуг (путей сообщения), выходящих из х-го транспортного узла.
Условие х фУ\, х Ф V2 показывает, что из суммирования исключаются входной транспортный узел в сеть Vi (пункт начала транспортного коридора - источник) и выходной транспортный узел Уг (предполагаемый конец транспортного коридора - сток).
Величина является суммарным грузопотоком, который необ иєЦу2 ходимо пропускать по транспортной сети (входящий грузопоток в вершину v2.
Задача состоит в том, чтобы определить какой максимальный грузопоток можно пропустить по этой транспортной сети и по какому маршруту в сети его целесообразно направить для достижения этой максимальной величины грузопотока, чтобы по этому направлению организовать транспортный коридор.
Можно предположить, что цепь, составленная из насыщенных дуг (участков в транспортной сети), и будет искомым маршрутом транспортного коридора, по которому можно пропустить максимальные объемы перевозок в этой сети. Следовательно, эта цепь должна проходить по насыщенным дугам, с максимальной пропускной способностью.
Для определения общей пропускной способности рассматриваемой транспортной сети рассмотрена возможность использования алгоритма Фор-да-Фалкерсона, который назван авторами «методом расстановки меток для решения задачи о максимальном потоке» [21].
Этот метод основан на теоремах о максимальном потоке и минимальном разрезе транспортной сети, упомянутых ранее. Алгоритм этого метода представляет собой последовательную расстановку меток вершин, которая приводит либо к потоку с большей величиной, либо к выводу, что рассматриваемый поток - максимальный.
Все вершины транспортной сети Т нумеруются от V до V2, и задается произвольный целочисленный поток f(u), проходящий через все вершины графа G: VWGT, (2.14) где V - квантор всеобщности, Г - множество дуг графа G.
Затем вершинам сети присваиваются метки: (х+, є(х)) - если поток входит в вершину и его можно увеличить или (х", є (х)) — если поток нельзя увеличить.
Алгоритм состоит из двух типов операций: операции 1 - разметки и анализа вершин и операции 2 - построения обратного потока.
Расстановка меток представляет собой поиск пути из V] в V2 , увеличивающего поток. Путь из V] в V2 , увеличивающий поток f, - это такой путь, при котором f с на дугах прямого направления и f 0 на обратных дугах этого пути. Поток f является максимальным, если нет ни одного пути, увеличивающего этот поток, т.е. нет потока f = с (равного пропускной способности дуг прямого направления).
Если вершина-сток V2 оказывается помеченной, то возникает ситуация, которую авторы алгоритма называют «прорыв», и поток увеличивается вдоль всего найденного пути. Если операция 1 закончилась, а вершина-сток V2 осталась не помеченной (ситуация, которую авторы называют «непрорыв»), то это показывает, что рассмотренный путь и поток в нем были максимальными, и задача на этом заканчивается.
Описанный алгоритм Форда-Фалкерсона, хотя и рекомендуется авторами как «простой и четкий», имеет все же следующие недостатки:
Этот алгоритм достаточно сложный и не во всех пунктах четкий;
Не совсем понятны термины «прорыв» и «непрорыв»;
По этому алгоритму характеристики дуг должны быть целыми величинами, в то время как грузопотоки в транспортной сети как правило не являются целыми величинами (например, возможны грузопотоки 5,8 млн т/год, 6,3 млн т/год и т.д.);
После выявления пути в сети, увеличивающего поток, по всем звеньям к величине потока добавляется всего одна 1, т.е. тоже целая величина, а пропускная способность дуг позволяет добавить к потоку, например, 1,5 или 3,2 . Кроме этого, добавление после каждой операции всего одной 1 может потребовать большого количества шагов итерации, так как разница между первой произвольной величиной потока и наличной пропускной способностью участка сети может быть в несколько раз больше;
В процессе перехода в алгоритме от операции 1 к операции 2 предлагается стирать предыдущие метки вершин, что не позволяет сохранить историю поиска максимального потока для последующего анализа;
Алгоритм Форда-Фалкерсона является, в конечном итоге, тоже методом перебора вариантов, хотя число рассматриваемых вариантов маршрутов через транспортную сеть сокращается за счет меток и анализа вершин и пропускной способности дуг.
Представляется, что для конкретных транспортных сетей задачу поиска маршрута с максимальной пропускной способностью можно решить более простыми методами, не прибегая к столь замысловатому алгоритму.
Далее представлен новый более простой алгоритм для решения задачи выбора маршрута для транспортного коридора в сети.
Для демонстрации этого алгоритма рассматривается упрощенная и несколько идеализированная транспортная сеть, представленная в виде ориентированного графа на рис.2.4.
Оптимизация расположения контейнеров на терминале
На приграничном контейнерном терминале, с числом единовременно хранящихся контейнеров хранящихся до 5-7тыс. ДФЭ (двадцатифутовый эк вивалент) расположение и учет движения контейнеров представляет собой сложную многофакторную проблему. Решение ее влияет на простои подвижного состава железнодорожного и автомобильного транспорта под погрузкой и выгрузкой, на потребное количество подъемно-транспортного оборудования, на перерабатывающую способность и общую экономическую эффективность контейнерного терминала.
При разгрузке и загрузке контейнерных поездов, прибывающих по железным дорогам с разной шириной колеи 1435 и 1520мм излишние простои зарубежного подвижного состав ведут к большим финансовым потерям.
В диссертации разработана методика оптимизации расположения контейнеров на приграничном контейнерном терминале, обеспечивающая минимальные простои поездов под грузовыми операциями. Основой этой методики является так называемый в математике «метод ветвей и границ», который применяется для решения различных транспортных задач.
Имеются два множества - мест контейнеров в вагонах At, i=\, 2,.. .„ т и свободных мест в штабелях контейнеров В] ,7=1, 2,.. .„ я. При этом п т, то есть число свободных мест в штабелях должно быть не меньше числа контейнеров в маршрутном поезде (рис.4.3).
Исходные данные для решения задачи задаются виде /яя-матрицы (таблица 4.1).
Сущность метода «ветвей и границ» состоит в том, что анализируемая проблема (обычно развозка грузов в той или иной транспортной системе) рассматривается в разных направлениях (по разным «ветвям» процесса анализа) на основе определенного алгоритма, и в результате находится оптимальное направление решения этой проблемы. При этом по каждой «ветви» исследование проводится до тех пор, пока это целесообразно по тем или иным критериям, то есть до определенной «границы».
В данном случае задача состоит в том, чтобы найти оптимальное сочетание пар ij — так, чтобы сумма перемещений автопогрузчиков рич-стакеров, перевозящих контейнеры по площадке терминала, была минимальной: где ащ- расстояние перевозки контейнера погрузчиком рич-стакером из /-го вагона нау-ое свободное место в штабелях, в метрах.
Алгоритм решения задачи размещения контейнеров на площадке терминала при выгрузке их из маршрутного поезда состоит в следующем.
Сначала составляется исходная матрица, вид которой показан в таблице 4.1. При этом элементы матрицы щ могут представлять собой расстояния, в метрах, от каждого контейнера в маршрутном поезде до каждого свободного места в штабелях зоны хранения, время перевозки контейнеров из і-го адреса в поезде в j-ый адрес на контейнерной площадке или стоимость этой контеинеро-операции. Такая схема с намеченными местами возможных мест расположения контейнеров может быть составлена заранее Автоматизированной системой управления терминалом (АСУТ), ведущей учет занятых и свободных адресов расположения контейнеров на площадке.
В каждом столбце матрицы из элементов а,-, , элементы которого показывают расстояния до этого места от разных контейнеров в поезде, вычитается минимальное расстояние от каждого контейнера в поезде до этого адреса в штабеле. В результате формируется вторая матрица: с нулями в тех клетках, где стояли минимальные значения расстояний в столбцах.
Вычисляем минимальное сокращение суммы расстояний между адресами контейнеров и свободными местами в штабелях (инфемум функции Z):
Нужно чтобы в каждой строке получился хотя бы один 0, то есть каждый контейнер в маршрутном поезде должен найти какое-либо место в штабелях зоны хранения.
Если есть строка, в которой нет 0, находим минимальное значение элемента ау в этой строке и вычитаем это значение из каждого элемента в этой строке.
В результате получается третья матрица с уменьшенными значениями элементов а,- в /-ой строке:
Определяется новое значение минимально возможного сокращения суммы расстояний:
Zinji = Zinf+ ДИ?/,. (4.19) Клетки матрицы, в которых имеются нули, могут быть включены в оптимальное решение задачи определения мест установки в штабели контейнеров, разгруженных с маршрутного поезда.
Для того, чтобы найти наилучшие значения среди этих адресов, нулям в клетках приписываются индексы, которые равны следующему минимальному значению элемента а,- в каждой строке. При дальнейшем анализе матрицы эти индексы прибавляют к значениям инфимума функции Zinp корректируя его значение на каждом шаге итерации.
Строка и столбец, на пересечении которых стоит анализируемая клетка матрицы, вычеркиваются и получается первая уменьшенная матрица. С ней выполняются такие же действия, как были описаны для исходной матрицы и т.д.
В результате отсекаются ветви, которые не могут улучшить решение задачи, то есть не могут сократить инфимум функции Zlnf уменьшения суммы расстояний передвижений погрузчиков при разгрузке контейнеров с маршрутного поезда. Процесс поиска оптимального решения может быть представлен в виде схемы, показанной на рис. 4.4.
Пример схемы последовательности итераций при поиске оптимального решения по поиску мест размещения контейнеров в штабелях из маршрутного поезда на терминале методом ветвей и границ Кружками на схеме показаны этапы решения задачи, состоящие в составлении и рассмотрении новых матриц с обнулением некоторых клеток и определением наименьшего значения суммы расстояний движений погрузчиков при разгрузке контейнеров из маршрутного поезда (инфимума функции Zinf).
Затемненными кружками показан путь (ветвь) поиска оптимального решения, ведущий к отысканию минимального значения суммы расстояний на этапе 10.
Остальные ветви (с незатемненными кружками) показывают неудачные пути поиска решения, не ведущие к минимизации суммы расстояний движения погрузчиков.
Метод «ветвей и границ» сводится по существу к направленному перебору вариантов сочетаний расположения контейнеров в поезде и адресов свободных мест в штабеле. Однако этот метод позволяет значительно сократить число рассматриваемых вариантов во много раз.
К тому же, как показывает анализ, при практическом применении этого метода не всегда нужно искать абсолютный оптимум решения, а достаточно приблизится к нему на 95-97%. Остальные 3-5% возможного уменьшения суммы расстояний движения погрузчиков по терминалу могут привести к сокращению простоя маршрутного поезда на 10-15 мин, что для практики эксплуатационной работы не существенно при действительном времени разгрузки маршрутного поезда 7-8 часов. Если согласиться с этим положением, достаточно найти «приблизительно оптимальное решение», которое достигается всего за 2-3 шага итераций.
Это демонстрируется на приведенном далее примере, когда при общем числе возможных вариантом сочетаний адресов расположения контейнеров в поезде и свободных мест в штабелях на площадке терминала 25 (5 контейнеров и 5 свободных мест для них в штабелях), приемлемое решение находится всего за 2 шага.
Исходная матрица для упрощенного случая 5-ти контейнеров и 5-ти мест для них на площадке показана в таблице 4.2.
Элементы матрицы в клетках представляют собой расстояния движения автопогрузчиков с выдвижной крановой стрелой - рич-стакеров, в метрах, при разгрузке контейнеров из вагонов на площадку терминала (включают рабочее движение с контейнером и обратный холостой ход в порожнем состоянии).
Определение себестоимости одной контейнеро-операций на терминале
Для технико-экономических обоснований параметров и технического оснащения приграничного терминала и для установления обоснованной расценки на терминальные перегрузочные операции необходимо знать себестоимость выполнения перегрузочных операций на контейнерном терминале.
Далее показана методика расчетов себестоимости разгрузки контейнера из маршрутного поезда и сравнение для этой операции двух наиболее часто применяемых механизмов - козлового контейнерного рельсового крана и автопогрузчика с выдвижной крановой стрелой АКС (рич-стакера).
На приграничном таможенном терминале осуществляется перегрузка контейнеров из маршрутного поезда с шириной колеи 1435мм, прибывшего из Китая, на другой маршрутный поезд колеи 1520мм следующий через Монголию в Россию).В большинстве случаев оказывается необходимым сначала разгрузить контейнеры из поезда с шириной колеи 1435мм на складскую площадку в штабель, а через некоторое время, после выполнения технических, коммерческих, таможенных и т.д. операций, погрузить контейнеры на маршрутный поезд, направляющий в Россию по колее 1520мм. Поэтому себестоимость одной перегрузочной операции важна для оценки экономической эффективности его работы.
В этом параграфе рассматривается рекомендуемая методика определения себестоимости выполнения одной операции перегрузки 40-футового контейнера из маршрутного поезда на контейнерную площадку в штабель для двух наиболее широко распространенных вариантов применения перегрузочного оборудования - козлового рельсового крана и автопогрузчика с крановой стрелой - рич-стакера (от английских слов Reach-Stacker, что значит «погрузчик-штабелер с выдвижным грузозахватом»).
Обычно применяемый метод определения себестоимости перегрузки контейнеров, руб. / ДФЭ: где Э - годовые эксплуатационные расходы, Q - годовой грузопоток контейнеров, - не достаточно точен, так как он дает обобщенный результат и не учитывает конкретных расходов на одну, отдельно взятую операцию перегрузки контейнера.
В диссертации предложен более точный и конкретный метод расчета себестоимости 1 контейнеро-операции, основанный на учете только расходов именно на операцию перегрузки 1 контейнера.
Для конкретности расчеты выполнены в численном виде и приведены в табличном виде (таблица 5.1).
В расчетах расходов на силовую электроэнергию и топливо: в таблице 5.1 приняты следующие величины:
200 кВт - установленная мощность электроприводов козлового крана;
0,85 - коэффициент использования оборудования по времени;
3 руб. /кВт-час - стоимость 1 кВт-часа силовой электроэнергии;
15 л/час - расход топлива контейнерным автопогрузчиком по паспорту;
25 руб. /л - стоимость 1 л дизельного топлива.
При расчете расходов на амортизацию и ремонты оборудования принимались следующие величины:
30 10 =30 млн руб. — стоимость козлового контейнерного крана с монтажом;
5% и 6% - отчисления на амортизацию, капитальный и текущие ремонты козлового контейнерного крана;
2,2% - ставка налога на имущество;
10" — пересчет процентов в десятичную дробь;
16 10 =16 млн руб. — стоимость контейнерного автопогрузчика с крановой стрелой АКС (рич-стакера) зарубежного производства;
10% и 18% - отчисления на амортизацию, капитальный и текущие ремонты контейнерного автопогрузчика с крановой стрелой АКС (рич-стакера) - по методикам ПромтрансНИИпроект, Москва;
365 и 24 — число дней в году и число часов в сутках.
При расчетах расходов на заработную плату машиниста крана и водителя погрузчика приняты следующие величины:
20000 руб. - средняя заработная плата в месяц;
1,3 - коэффициент, учитывающий выплаты бюджет на социальные нужды ( 30% от Фонд оплаты труда);
21 - среднее число рабочих дней в месяце;
8 час - продолжительность рабочей смены.
При расчетах расходов на амортизацию и ремонты покрытия контейнерной площадки приняты следующие величины:
500 ДФЭ - среднее число контейнеров на площадке (ДФЭ - 20-футовый эквивалент, учетная единица в контейнерных перевозках), которую может обслужить одна подъемно-транспортная машина (по опыту проектирования контейнерных терминалов);
12 м2/ДФЭ - удельный показатель площади контейнерной площадки, обслуживаемой козловым краном, в расчете на 1 ДФЭ емкости площадки;
1000 руб. /м — стоимость 1 м основания и покрытия контейнерной площадки, обслуживаемой козловым краном, с несущей способностью 10 т/м2;
2% и 1,5% - отчисления на амортизацию, капитальный и текущие ремонты покрытия контейнерной площадки;
20 м2/ДФЭ - удельный показатель площади контейнерной площадки, обслуживаемой АКС — рич-стакером , в расчете на 1 ДФЭ емкости площадки;
2500 руб. /м — стоимость 1 м основания и покрытия контейнерной площадки, обслуживаемой АКС — рич-стакером, с несущей способностью 50 т/м2.
В расчетах по амортизации и ремонтам подкрановых путей и линии электроснабжения козлового крана приняты следующие величины :
220м - длина подкранового пути для козлового крана, обслуживающего площадку емкостью 500 ДФЭ;
9000 руб. /пог.м — стоимость 1 м длины подкрановых путей для козлового контейнерного крана;
4,2% и 2,5% - отчисления на амортизацию, капитальный и текущие ремонты подкрановых путей;
600 м - длина линии электроснабжения козлового крана (220м - длина площадки и примерно 380м длина внутриплощадочной сети);
5000 руб. - стоимость 1 пог.метра линии электроснабжения;
5% и 2,5% - отчисления на амортизацию, капитальный и текущие ремонты линии электроснабжения.
В расчетах расходов на освещение контейнерной площадки приняты следующие величины:
500 ДФЭ 12м /ДФЭ = 6000 м - площадь контейнерной площадки емкостью 500 ДФЭ, обслуживаемой козловым краном;
3 Вт/м2 - нормативная мощность приборов электроосвещения в расчете на 1 м открытых складских площадок;
10" - пересчет Вт в кВт;
1 руб. /кВт-час - стоимость 1 кВт-часа осветительной электроэнергии;
500 ДФЭ 20м2/ДФЭ = 10000 м2 - площадь контейнерной площадки емкостью 500 ДФЭ, обслуживаемой автопогрузчиком АКС с крановой стрелой — рич-стакером.
В расчетах общетерминальной себестоимости 1 часа работы и 1 кон-тейнеро-операции: приняты следующие величины:
1,5 - коэффициент, учитывающий общетерминальные накладные расходы содержание администрации, коммунальные расходы, прочие расходы);
4мин и Змин - среднее время выполнения 1 контейнеро-операции («подъема») козловым краном и автопогрузчиком.
