Повышение эффективности системы двухэтапной транспортировки: на примере управления твердыми муниципальными отходами

Повышение эффективности системы двухэтапной транспортировки: на примере управления твердыми муниципальными отходами

А.А. Дроздов, В. П. Миронюк, В. Ю. Цыплаков РГСУ, г. Ростов-на-Дону

Основной функцией мусороперегрузочной станции (далее МПС) является обеспечение смешанного автомобильного сообщения. МПС, как элемент транспортно-логистической системы перемещения ТМО, является промежуточным пунктом в логистическом канале продвижения потоков ТМО от пунктов зарождения/сбора (мусоросборные площадки) до пунктов поглощения/ликвидации (мусороперерабатывающие предприятия, пункты приема вторсырья, полигоны захоронения ТБО, свалки) потоков [1]. Поэтому вышеуказанные пункты, как элементы транспортно-логистической системы перемещения ТМО, должны быть включены в общую процедуру формирования этой системы исходя из принципов «интеграции отдельных звеньев логистической цепи в единую систему, обеспечения эффективного взаимодействия и согласованности построения и функционирования всех элементов логистической системы» [2].

Согласно материалам проекта Европейского Сообщества INTERREG IIIA (International Regeneration) самую существенную долю в общей структуре затрат на удаление отходов составляют транспортные затраты и составляют от 20 до 35% от общих расходов на обращение [3].

Повышение экономической эффективности системы двухэтапного транспортирования ТМО (далее ДЭТ) предлагается осуществлять путем пошагового добавления или вычитания перегрузочных станций до нахождения варианта с минимальным значением целевой функции. Добавление МПС осуществляется методом простого перебора поиска экстремума целевой функции [4], вычитание - методом полного перебора всех возможных сочетаний при поиске экстремума целевой функции.

В связи со сложностью задачи алгоритм повышения эффективности системы предлагается описать словесно-формульным способом [5].

Описание алгоритма:

А) Добавление МПС

При добавлении МПС систему с одной новой МПС будем называть «после добавления МПС», а систему, сформированную на предыдущем шаге - «до добавления МПС».

1. Выполняется расчет затрат в системе «до добавления МПС».

Целевая функция задачи:

с, |fe km ]=i £

k-1.K J i=1 j=1

1,n j-1.m

т„ La

+ Рi

biaj +

+ ££

j=ik-i

Qjk + m  S ^ min

ограничения:

Qa > 0.i -1.....n. j -1.....m; Qbk > 0. j -1.....m.k -1.....К;

m

£Q! - Qt.i -1.....n;

j-1

m

£Qbk < WT.k -1.....К;

j-1

K

jk Y j £ ^ j:

k-1 i -1

£ Qbk -Yj £ Qa. j -1.....,;

£ Qj < w;max.

q

a

i -1

2. Добавляется одна МПС. Эта МПС будет иметь номер ё. Параметры объемов перевозок ТМО между соответствующими пунктами - Qida, 0с1кЪ (м3/мес.). Аналогично:

|2 і 12 Ь* =Л1 \х? - хл + У? - У,

й ’

Ы =ліх, -хіГ + У -у,ь|2

й к ’

где Хй, Уй - координаты МПС;

Необходимо определить координаты й-й МПС при условии минимума суммарных затрат на продвижение потоков ТМО.

Целевая функция такой задачи записывается в виде [6]:

Ст+11 Хй , Уй , ^Зу , 0]к }і =1т I =

1 ' к=1,К '

II

і=1І=1

+ I

І=1

й э й

(ті? А Т  ІІ ї") ------ + Р

д І=1,т

Ч а

З? + 11

/

І=1к=1

Т Iі

Т ЬЬік

Чь

+ П,,

Зік +

1

ха - х.

уа - у

- + Р Ой +

(

К

+I

к=1

хй - хі

У - уь Уй Ук

Чь

- + иіг ?йк + (т +^ ^ тіп

хй ,уй

при ограничениях

'От > І = і>->д і-1>->т;

> о> і = і>->т к = і>-> К;

°й > 0, І = 1,...,д;

Ойк > 0, к = 1,...,Я;

т

I О+& = °, І = д;

і=1

т

Ю„ +0йк = , к = 1,...,К;

І=1

1° = ^; і = т;

к = 1,..., К; = 1,... , т;

I°к = ^І0ї, .= 1,...,т;

І=1

Жк < Ж™

< жт

к=1

І =1

I Ой = уі &

к=1 І=1

Задача (5)-(6) может быть решена численно для каждого значения т.

3. Сравниваются затраты в системах «до добавления МПС» (С’т ) и «после добавления МПС» (Ст + і). Если С’т не больше чем Ст + і, то осуществляется переход к вычитанию МПС из системы (шаги 8-12).

4. Иначе производится корректировка местоположения й-й МПС по методике блока № 2.

5. В (1), (2) вычисляются затраты С’т + 1 в системе «после добавления МПС».

6. Сравниваются затраты в системах «до добавления МПС» (С’т) и «после добавления МПС» (С’т + 1). Если затраты С’т не больше затрат С’т + 1, то значению затрат С’т

2

2

+

ч

и

2

2

+

присваивается значение затрат С’т + і. В систему вновь добавляется одна станция и процедура проходит новый цикл (1)-(6).

7. Иначе вариант системы «до добавления МПС» объявляется оптимальным,

С* = С’т, т* = т

Примечание: если принято решение о добавлении станции, то пропускная способность станций в уже сформированной системе (после реализации второго блока) должна быть уменьшена на величину разности пропускных способностей «до добавления МПС» и «после добавления МПС» АЖ?'.

ДГ/ = - Ж;

где Жу - пропускная способность }-й МПС «до добавления МПС», } = 1, т; 1У}т -

пропускная способность }-й МПС «после добавления МПС», } = 1, ., т.

Вычитание МПС.

При вычитании МПС систему без одной МПС будем называть «после вычитания МПС», а систему на предыдущем шаге - «до вычитания МПС».

8. Из системы вычитается одна МПС и вычисляются затраты Сте (е - номер МПС, которая вычитается из системы, е = 1, ., т) всех возможных сочетаний МПС в наборе из т - 1, выбранного из т МПС.

Целевая функция задачи записывается в виде:

се

{аа У—1,п {Пъ у —1,т

)і=1,т’ )к=1,к

У=1,т

}*е

1,т К

І *е у

— XX

і=і}=і } *е

т„ ьа

т-1 К ( Тк РЬ

+ ХХ

}=1к=1

Л

Ъ }к Чъ

+ и,

аЪк + т  Б ^ тіп

} *е

при ограничениях

в, > 0, г = 1,...,п, , = 1,...,т, , Ф е; в]к > 0, , = 1,...,т, , Ф е, к = 1,...,К;

т

£ =а, г=и. п;

,=1 ^<е

£0,, = ; ] = 1,...,m, , Ф е;

г=1

Ж, < Ж™, , = 1,...,т, , Ф е;

т

£д,к < ЖГ, к = 1,...,К;

,=1 ^<е

£°,к=£гг в,, ,=l,...,т ,ф е

_ к=1 г=1

Примечания:

а) задача (8), (9) может быть решена численно для каждого значения т;

б) значения расстояний {р1 Ип, у—1т определяются по фактической дорожной сети;

} ^ }—1,т к-1,К

І *е

—1,т

1,К І^е

в) из всех значений модели (8), (9), рассчитанной по всем возможным сочетаниям «после вычитания МПС», выбирается самое минимальное. Это значение будет опорным для последующих шагов вычисления алгоритма

9. Сравниваются затраты в системах «до вычитания МПС» (С’т) и «после вычитания МПС» (Сте). Если С’т не больше Сте, то система «до вычитания МПС» объявляется оптимальной. С* = С’т, т* = т.

Ч

а

10. Иначе вычисляются разности пропускных способностей каждой перегрузочной станции сети ЛЖ,0, , = 1, • • •> т, , Ф е. От пропускной способности ,-й станции «после вычитания МПС» вычитается пропускная способность ,-й станции «до вычитания МПС»:

Л Ж,0 = Ж,

где Ж,(2) - пропускная способность ,-й МПС «после вычитания МПС»,, = 1, ..т, , Ф е; Ж, -пропускная способность ,-й МПС «до вычитания МПС»,, = 1, т.

11. Если есть возможность увеличить производительность каждой перегрузочной станции на величину Л Ж,0 соответственно, то значению затрат в системе «до вычитания МПС» (С’т) присваивается значение затрат «после вычитания МПС» (Сте), из сети отнимается одна МПС и процедура проходит новый цикл (8)-(11).

12. Иначе сеть «до вычитания МПС» объявляется оптимальной. С* = С’т, т* = т. Система двухэтапного транспортирования является одним из звеньев процесса

повышения эффективности ликвидации твердых муниципальных отходов, управление которыми остается злободневной проблемой муниципальных хозяйств. Элементами данной системы являются: пункты сбора, пункты ликвидации, специализированные транспортные средства и потоки отходов, а самыми основными элементами, без которых невозможного организовать двухэтапный процесс транспортирования отходов - пункты перегрузки твердых муниципальных отходов с одного подвижного состава на другой (МПС).

Разработана модель повышения эффективности сформированной системы. Необходимость в проведении моделирования и мероприятий, связанных с перестройкой системы, связана с возможным увеличением суммарных расходов при смещении позиций перегрузочных станций относительно оптимальных точек в силу местных условий территории муниципального образования.

Литература

1. Кочерга В. Г., Поздняков М. Н. Современные подходы к разработке комплексных схем организации дорожного движения // Транспорт Российской Федерации//СПб. - №1, 2011. - с. 28-33.

2. Транспортная логистика / Под общей редакцией Л.Б. Миротина. - М.: Издательство «Экзамен», 2002. - 512 с.

3. Управление твердыми бытовыми отходами. Проект Европейского Сообщества ЮТЕЯКЕО ША «Кооперация в совместном создании системы управления отходами в Псковской области», 2008.

4. Гайдаев В. С., Семчугова Е.Ю. Логистическая оценка доступности объектов для маломобильных групп населения / Вестник Тихоокеанского государственного университета. - № 1 (24). - 2012. - С 83-90.

5. Семчугова Е. Ю., Солонская И.Г., Гайдаев В.С Логистическое обеспечение транспортной подвижности пассажиров с ограниченными возможностями здоровья // Известия Ростовского государственного строительного университета. - №14. - Ростов н/Д: Рост. гос. стоит. ун-т, 2010. - С 75-83.

6. Кочерга В. Г., Семчугова Е. Ю., Гайдаев В. С. Логистическая система управления

транспортным обеспечением маломобильных групп населения / Безопасность движения в олимпийском Сочи: Материалы Российско-Германской научно-практической

конференции в рамках программы «Российско-Германский Год Науки» // Сочинский филиал МАДИ. - Сочи, 2011. - С 54-56.