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土方调配表上作业法

建筑场地的自然地形,不可能满足建筑的需要,要人为地改造地貌,平整场地。平整场地时的土方调配是决定这一工序成本的重要因素。下面介绍一种简便可行的土方调配表上作业法。

土方调配应遵循挖、填平衡和运量最小的原则。其实是一种物资运输中运量平衡的问题,属于线性规划中的“康脱洛维奇—西奇柯克”问题,所以可以利用表上作业法较方便地求得最优解。现通过以下例子来说明解决这类问题的步骤与方法。

一、列出土方平衡—运距(或单位运价)表

场地平整时的零线(即原标高与场地平整后的标高相同的点组成的线),将场地分为两部分,即挖方区与填方区。将填方区与挖方区各自分成几个部分,并计算出各区土方量以及各区土方重心位置,列入土方平衡—运距表,见表1。

土方平衡—运距表(m 3 ) 表1

二、用最小元素法,做出初始调配方案

所谓最小元素法,即对运距最小的一对挖填区优先地、最大限度地供应土方量。如在表1 中,所有运距中的最小数字为 W 2 T 1 方格中的250 ,设 W 2 优先充分供应 T 1 所需土方量,因此,便在 W 2 T 1 方格内填上 T 1 的需要量280 ,此时由于 T 1 已知满足,故可将此列运距表中的数字划去。再在剩下的运距表中找一最小数字,此时 W 3 T 2 的运距280 最小,故在 W 3 T 2 格内填上 W 3 所能供应给 T 2 的土方量270 ,此时, W 3 区的土已全部提供出来,故将这行数字划去。依此类推,依次分配,直至分配完毕,根据这一规则,表1 的分配顺序和结果是: W 2 T 1 (280)→ W 3 T 2 (270)→ W 1 T 4 (261)→ W 1 T 2 (23)→ W 1 T 5 (109)→ W 2 T 3 (159)→ W 1 T 3 (149)(括号内数字为所调配的土方量)。由此得出初始调配方案见表2。

初始调配方案(m 3 ) 表2

三、判断初始调配方案

判断初始调配方案是不是为最优调配方案,即总运输量最小的调配方案。

最优调配方案的主要条件是“全部检验数≥0”,求检验数及判断的步骤如下。

1.在表2 中,将填有调拨土方量数字的格子内,换上运距数字,列成填有土方量方格的运距表(表3),这些运距数字即为该方格的位势数。

位势数表(m 3 ) 表3

2.作位势数表,在位势数表中,任意构成矩形角点的四个数,其中一对角线的两数之和必等于另一对角线上的两数之和,如:

有: Y W 1 T 1 + Y W 2 T 2 = Y W 1 T 2 + Y W 2 T 1

根据这一规律,在构成矩形的4 个数中,只需知道其中3 个,便可求得第4 个数。用上述方法即可求得表3 中其它格的位势数。

3.求检验数,并确定其符号。

各格子的检验数按下式计算:

检验数=运距数-位势数

将检验数的符号填入表4 中。

4.判断。检验数符号中出现3 负值( W 3 T 3 格中),意即初始方案非最优方案。

四、调整

在初始方案中,做出以检验数为负的方格为起止点的闭回路,然后进行土方量数值的调整。

闭回路的做法是,从检验数为负的方格起,沿水平或垂直方向前进,每遇一个填有数字的格子就转90°再前进,最后回到原来出发的那个格子。可用下面两句口诀来概括:负数方格起箭头,遇数拐弯继续走;前进方向要选择,哪里出发哪里收。

检验数符号表(m 3 ) 表4

闭回路做出后,以出发方格为起点,按0、1 、2、3 次序,沿闭回路前进方向,按顺序对闭回路各转角点,予以编号。在奇数转弯角点方格中,找一个土方量数值较小的格子(本例中为 W 1 T 3 格),并以此格中土方量作为调整数值,所有的奇数角点方格土方量均减去此调整数,所有偶数角点方格土方量均加上此调整数(即“奇减偶加”)。这样,便可得到一个新的调配方案。调整过程见表5。

第一次调整方案(m 3 ) 表5

对此新的调配方案按上述步骤进行判断是不是为最优方案?如果不是,要继续调整,直至得出最优方案为止。

五、第二次判断

为简化表格,将位势数表与检验数表合一(表6)。由表6可知,仍非最优方案,需做进一步调整。

二次方案位势数与检验数符号表(m 3 )表6

六、第二次调整

第二次调整见表7 ,位势数与检验数见表8 ,并由此知第二次调整后的方案为最优调配方案。

第二次调整后的方案(m 3 ) 表7

二次调整方案的位势数与检验数表(m 3 )表8

各调配方案的总运输量比较:

初始调配方案:

第一次调整后的调配方案:

最优调配方案:

最优方案与初始方案比较:

420190-402870=17320(m 3 -m)

17320/402870×100%=4.3%即降低4.3%的成本。由此可见,采用“表上作业法”得出的最优方案,将获得较显著的经济效益。这一效果在大型工程中的场地平整尤其明显。

采用这一方法时需注意以下几点:

1.根据这类问题的特性,在初始调配方案中,如果表格内所填写的土方量个数为 T ,挖方区数与填方区数分别为 A B ,则有 T = A + B -1 ,如果在实际分配中, T A + B -1 ,可在任一空格(运距最小的空格为佳)中填0 (作为调配的土方量),补足个数。

2.调整方案时,如果遇到前进方向有不止一个的格子都有数字,且在第一个数字格子转弯后走不通时,可跨过该数字格子,在其他格子转弯。

3.做闭回路时,箭头遇到添加的0 ,同样也应转90°弯,才能做出相应的闭回路。

4.所做闭回路应是唯一的。

(兰希军) Z0sQDibTSxFqnnUH79jE5Sr1g5+si/dj8l7010+HeJePDq+Zg1baGB0awnnJdFKS

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