大斷面公路隧道出渣設(shè)備優(yōu)化配置探究

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1、大斷面公路隧道出渣設(shè)備優(yōu)化配置探究　　摘要：本文主要通過應(yīng)用基于（M/M/1與M/M/c）的排隊(duì)論相關(guān)理論知識(shí)，進(jìn)行綜合改進(jìn)，解決大斷面公路隧道出渣中的機(jī)械設(shè)備配置問題；應(yīng)用對(duì)比分析方法對(duì)所得結(jié)果進(jìn)行成本分析，證實(shí)了其可行性。通過分析對(duì)比得出該理論研究可以提高效率和節(jié)約機(jī)械臺(tái)班使用成本，為隧道機(jī)械化施工組織提供參考。關(guān)鍵字：大斷面隧道；機(jī)械施工組織；排隊(duì)論；成本分析；出渣中文分類號(hào)：U455.92文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1引言隧道工程的施工呈現(xiàn)機(jī)械化、多樣化和高效率等特點(diǎn)。出渣的快慢直接影響隧道掘進(jìn)的效率[1

2、,2]。在大斷面公路隧道掘進(jìn)出渣過程中，無軌運(yùn)輸較有軌運(yùn)輸在提高效率方面更具有優(yōu)越性和靈活性。當(dāng)前，大型施工機(jī)械臺(tái)班費(fèi)用較高，合理的進(jìn)行機(jī)械臺(tái)班施工組織和優(yōu)化配置對(duì)縮短工期、節(jié)約成本具有重要意義。2問題的提出8一般由多臺(tái)裝載機(jī)配合若干臺(tái)自卸汽車聯(lián)合作業(yè)，組成無軌運(yùn)輸線路。施工過程中，往往會(huì)出現(xiàn)自卸汽車排隊(duì)待裝，或裝載機(jī)等待自卸汽車，造成窩工和機(jī)械臺(tái)班浪費(fèi)。從排隊(duì)論理論知識(shí)，從實(shí)際出發(fā)，進(jìn)行綜合改進(jìn)，較準(zhǔn)確的確定裝載機(jī)與自卸汽車配合數(shù)，并對(duì)出渣工藝的成本進(jìn)行分析。3模型建立與計(jì)算假定一臺(tái)裝載機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)的裝車

3、數(shù)為μ，每裝一車的平均時(shí)間為，自卸汽車單位時(shí)間的到達(dá)率為。（1）在下列模型論述中，表示裝載機(jī)空閑的概率；k表示自卸汽車的數(shù)量；n表示自卸汽車到達(dá)等候裝載數(shù)量，表示穩(wěn)態(tài)時(shí)系統(tǒng)中有n輛自卸汽車的概率；。3.1基于（M/M/1）系統(tǒng)工作狀態(tài)1代表有一臺(tái)服務(wù)臺(tái)數(shù)，根據(jù)排隊(duì)論理論可知[3]：.........,其中（2）由正則條件知：作者簡(jiǎn)介：孫燕霞(1987-)，女，山西忻州人，在讀碩士研究生，現(xiàn)代數(shù)據(jù)處理理論與方法，重慶，400074。（3）3.2基于（M/M/c）系統(tǒng)工作狀態(tài)M/M/c理論指系統(tǒng)中最多可以有c輛自

4、卸汽車同時(shí)被裝車。令，對(duì)所有n（4）8代入模型后，則該模型的全部指標(biāo)可表示為：（5）（6）式中，所有的，m為自卸汽車的上限數(shù)量。[4,5,6]3.3技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)本文主要采用以下幾個(gè)重要的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。3.3.1裝載機(jī)利用率（7）3.3.2自卸汽車?yán)寐蔥3]，表示在自卸汽車數(shù)量確定情況下單臺(tái)空閑時(shí)間期望值：（8）3.3.3單個(gè)臺(tái)班裝載機(jī)的臺(tái)班空閑費(fèi)用損失，表示裝載機(jī)的臺(tái)班費(fèi)用。（9）3.3.4n輛自卸機(jī)車每臺(tái)班的空閑費(fèi)用損失，表示自卸汽車的臺(tái)班費(fèi)用。（10）3.3.5兩種施工機(jī)械聯(lián)合作業(yè)的空閑費(fèi)用

5、損失[3]（11）兩種機(jī)械聯(lián)合使用的最優(yōu)方案是：。3.3.6機(jī)械臺(tái)班使用費(fèi)綜合利用率[7]（12）式中機(jī)械臺(tái)班使用費(fèi)總額；3.4案例分析與計(jì)算8某大斷面雙向六車道高速公路山嶺隧道，斷面135㎡。現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)知，當(dāng)一臺(tái)裝載機(jī)裝進(jìn)行裝渣時(shí)，裝滿一輛自卸汽車所需時(shí)間平均為6min；兩臺(tái)裝載機(jī)共同裝一輛自卸汽車所需時(shí)間平均3.67min。兩種情況下的自卸車單位時(shí)間的平均到達(dá)率為2和3。一次出渣所需的平均時(shí)間為5小時(shí)和3小時(shí)。這里自卸車數(shù)量以3輛作為下限，15輛為上限。若裝載機(jī)的實(shí)際生產(chǎn)率為，為準(zhǔn)備工作與結(jié)束工作需要的

6、時(shí)間，每次爆破循環(huán)裝載機(jī)總裝渣時(shí)間；轉(zhuǎn)載機(jī)斗容量為3m³，機(jī)械臺(tái)班基價(jià)為1222.49元；自卸汽車的貨箱容量為10m³，載重量為8t，機(jī)械臺(tái)班費(fèi)為763.17元，每臺(tái)自卸汽車循環(huán)工作一次需要的時(shí)間為。下面進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算分析：1）從現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)進(jìn)行裝載機(jī)數(shù)量的確定：可以看出，選用兩臺(tái)裝載機(jī)進(jìn)行同時(shí)作業(yè)可以有效地縮短出渣時(shí)間，機(jī)械臺(tái)班對(duì)隧道整體的施工成本來說影響很小。故選擇兩臺(tái)裝載機(jī)進(jìn)行同時(shí)裝渣作業(yè)。2）對(duì)于自卸車數(shù)量的確定，主要提出以下兩種方案進(jìn)行分析對(duì)比來確定合理數(shù)量：方案一：兩臺(tái)裝載機(jī)看

7、作一個(gè)服務(wù)臺(tái)，裝載同一輛自卸汽車()。方案二：兩臺(tái)裝載機(jī)看作獨(dú)立服務(wù)臺(tái)，各自裝載一輛自卸汽車()。8將相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)帶入兩種方案后，計(jì)算結(jié)果列于下表一。表一兩種理論計(jì)算結(jié)果可知：應(yīng)用方案一進(jìn)行隧道出渣，選用6輛自卸汽車，兩種施工機(jī)械聯(lián)合作業(yè)的空閑費(fèi)用損失為706.59元機(jī)械臺(tái)班使用費(fèi)綜合利用率為88.623%，此時(shí)配用的自卸汽車沒有臺(tái)班損失，有利用減少成本費(fèi)用。應(yīng)用方案二進(jìn)行隧道出渣，選用7輛自卸汽車，兩種施工機(jī)械聯(lián)合作業(yè)的空閑費(fèi)用損失為911.740元，機(jī)械臺(tái)班使用費(fèi)綜合利用率為88.292%。從兩個(gè)方案得

8、出的結(jié)果知道，在該隧道出渣中設(shè)置6—7輛自卸汽車，機(jī)械空閑損失費(fèi)用較少，機(jī)械綜合利用率最高。4隧道出渣設(shè)備成本分析引用對(duì)比分析法[7,8]，通過對(duì)、等相關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，分析其差異性，以便有效的進(jìn)行成本控制。通過對(duì)計(jì)算數(shù)據(jù)的觀察，上述技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)都是隨著裝載機(jī)與自卸汽車的配合數(shù)量而發(fā)生互逆變化，，、的變化具有穩(wěn)定性，兩個(gè)指標(biāo)如下圖一、二所示進(jìn)行分析。圖一空閑費(fèi)用損失Cs折線圖圖二綜合利用率Kz