CC BY
50
с
НТП: МЕХАНИЗАЦИЯ
I
УДК 629.463
ОПТИМИЗАЦИЯ ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРИ ВНЕСЕНИИ УДОБРЕНИЙ НА ПОЛЯ
С.В. ЩИТОВ, доктор технических наук, профессор П.В. ТИХОНЧУК, доктор сельскохозяйственных наук, профессор
З.Ф. КРИВУЦА, кандидат физико-математических наук, доцент
Дальневосточный ГАУ E-mail zfk [email protected]
Резюме. Предложена методика оценки эффективности использования транспортно-технологического обеспечения производства сельскохозяйственной продукции. Ключевые слова: технология, транспорт, затраты энергии, эффективность, сельскохозяйственные культуры, расход топлива.
Перемещение грузов невозможно без их концентрации на складах [1]. Для успешного использования транспорта в технологии возделывания сельскохозяйственных культур и снижения себестоимости грузоперевозок большое значение имеет правильное размещение складов, определяющее объёмы транспортных работ.
При решении задачи нахождения оптимального места размещения складов, основной критерии - минимальная величина транспортных издержек, которая в конечном итоге позволит снизить себестоимость сельскохозяйственной продукции. Транспортные издержки включают в себя все затраты, связанные с осуществлением процесса перевозки. В то же время критерием оптимизации транспортных издержек могут служить полные энергозатраты.
Цель наших исследований разработать методику расчета оптимизации маршрута перевозок для снижения полных энергозатрат в транспортно-технологическом обеспечении возделывания сельскохозяйственных культур.
Условия, материалы и методы. Полные энергозатраты i транспортного средства на j операции определяются математической моделью [2]:
пя Х^га
м ;=1
У=1
i=1 i=1
—> min,
(1)
где Е - полные энергозатраты / транспортного средства на у операции, МДж/т; Епр1у - прямые затраты энергии / транспортного средства на у операции, МДж/т; Е - энергозатраты живого труда /транспортного средства на у операции, МДж/т; Е - энергоемкость / транспортного средства на у операции, МДж/т.
Прямые энергозатраты равны
Е = G ■ (а + Г ), (2)
пру т/у ' т т' ' * '
где Gmiу - расход топлива / транспортного средства на у операции, кг/т; ат - теплосодержание топлива, МДж/кг; fm - коэффициент, учитывающий дополнительные затраты энергии на производство топлива, МДж/кг.
Затрата живого труда определяется из выражения
р- _ Пщ ^ж
жН~ ил.
(3)
где пчу - число водителей / транспортного средства на у операции, чел.; аж- энергетический эквивалент живого труда, МДж/ч; - производительность / транспортного средства на у операции, т/ч.
Энергоемкость в общем случае равна
Р =
Щ
(Кт
+ к „.+ к ..
I mfaj mpij
)
100 Т W
(4)
где Мту- масса / энергетического средства на у операции, т; С - энергетический эквивалент / энергетического средства, МДж; К , К ,., К - от-
^ > ("1 ' т/у ткц' тр/у
числения на реновацию, капитальный и текущий ремонт / транспортного средства на у операции, %; Тнту - годовая загрузка / транспортного средства на у операции, ч.
Результаты и обсуждение. Анализ зависимостей (1, 2, 3, 4) показывает, что один из основных показателей, влияющих на полные энергозатраты при перевозке грузов, - прямые энергозатраты. Поэтому представляет определенный интерес выявить параметры, от которых зависит их величина. Преобразуем формулу (4) следующим образом:
Рис. 1. Схема взаиморасположения склада и полей условного хозяйства: а) склад на центральной усадьбе; б) оптимальное положение склада.
НТП: МЕХАНИЗАЦИЯ
Рис. 2. Прямые энергозатраты для двух случаев расположения складов: Щ- расположение склада; □ - оптимальное расположение.
G (a +f )
(5)
В качестве примера возьмем доставку удобрения (площадь поля № 1 и № 2 - 800 га, № 3 - 720 га и № 4 - 1000 га, величина грузопотока соответственно 48; 48; 43,2 и 60 т).
В случае расположения пункта на центральной усадьбе (рис. 1) расстояние от склада до поля № 1 составило 6,44 км, до поля № 2 - 6 км, № 3 - 8,45 км, № 4 - 10,1 км, а прямые энергозатраты соответственно - 0,830; 0,774; 1,210 и 1, 042 МДж/т (рис. 2).
Местоположение склада, минимизирующее грузоперевозки, можно найти по формуле [3]:
У = -
■ к=1_
п
К=1
п
У У G
К К
[fi_
п '
(10)
(11)
" О-VI.
где G - часовой расход топлива, кг/ч; Q - масса перевозимого груза, т; V - среднетехническая скорость движения, км/ч; L - длина ездки, км.
Из выражения (5) видно, что прямые энергозатраты - функция грузоподъемности, скорости движения, расхода топлива и длины ездки:
Еп = КО, V, G, L). (6)
На затраты живого труда наибольшее влияние оказывает производительность. Таким образом, их величина - это функция грузоподъемности, скорости движения и длины ездки:
Еж = Ш) = КО, V, L). (7)
Энергоемкость как видно из уравнения (4) зависит от массы энергетического средства, годовой загрузки транспортного средства и производительности транспортного агрегата:
Еэ = КМ, Т, W). (8)
С учетом изложенного полные энергозатраты -функция производительности, скорости движения, времени, расхода топлива и годовой загрузки:
Еп = па, V, Ц, G, Т). (9)
Один из способов минимизации транспортных издержек - сокращение расхода топлива, на долю которого приходится большая часть в общей сумме полных энергозатрат. Этого можно достичь, оптимизировав маршруты перевозок, путём соответствующего размещения складов по отношению к объектам потребления.
где X, Y- искомые координаты склада; Хк, Yк - координаты условного центра к-того поля; Gк - величина грузопотока от склада до к-того поля; п - количество полей
Gк = Sк ■ N, (12)
где Sк - площадь к-того поля, га; N - норма внесения удобрений в расчёте на 1 га.
Используя формулы (10 и 11) мы определили координаты оптимального размещения склада для хранения удобрений: X = 6,5 км, Y = 4,4 км. То есть в соответствии со схемой расположения полей (см. рис. 1) оптимальным будет размещение склада в пределах поля № 4.
При этом расстояние до поля № 1 сократится до 1,8 км, поля № 2 - до 4,1 км, № 3 - до 2,5 км, № 4 - до 0 км, а прямые затраты - до 0,230; 0,529; 0,358 и 0,042 МДж/т соответственно.
В целом же при оптимальном расположении склада прямые энергозатраты по перевозке удобрений уменьшаются на 71 %.
Выводы. Использование математической модели дает возможность оптимизировать полные энергозатраты в транспортно-технологическом обеспечении производства сельскохозяйственных культур.
Снижение полных энергозатрат в значительной степени зависит от минимизации транспортных издержек за счет сокращения расхода топлива при выполнении заданного объема работы.
Предложенный метод определения места расположения склада для хранения удобрений позволяет снизить прямые энергозатраты путем оптимизации маршрута перевозок.
Литература.
1. Щитов С.В., Кривуца З.Ф. Оптимизация энергозатрат в транспортно-технологическом обеспечении АПК: монография. - Благовещенск: ДальГАУ, 2012. - 154с.
2. Никифоров А.Н., Токарев В.А., Борзенков В.А. и др. Методика энергетического анализа технологических процессов в сельскохозяйственном производстве под ред. А.Н. Никифорова. - М.: ВИМ, 1995. - 96 с.
3. Бережной В.И., Бережная Е.В. Экономико-математические методы и модели в примерах и задачах. - Ставрополь: Интелект-сервис, 1996. - 188 с.
TRANSPORT TECHNOLOGICAL SUPPORT OPTIMIZATION AT APPLICATION OF FERTILIZERS ON FIELDS S. V. Shitov, P.V. Tikhonchuk, Z. F. Krivytca
Summary. Methods for estimating the efficiency of transport and technological maintenance of agricultural production are offered. Key words: technology, transport, energy expenditure, efficiency, crops, fuel consumption.
