Выбор оптимальной трассировки межпоселкового распределительного газопровода.
Выбор оптимального варианта трассы сводится к выявлению такого положения головной магистрали, при котором суммарная металлоемкость ответвлений к потребителям имеет минимальное значение. С математической точки зрения, задачи сводятся к нахождению уравнения прямой линии, расположенной на минимальном расстоянии от нескольких случайных точек.
Суть метода заключается в следующем. На генеральном плане местности наносится координатная сетка, на которой фиксируются координаты отдельных потребителей. Поскольку общая металлоемкость ответвлений прямо пропорциональна их суммарной длине и среднему диаметру, при выборе оптимального варианта трассировки головной магистрали необходимо учитывать не только количество и положение потребителей, но их нагрузки.
Для определения расчетных координат головной магистрали распределительного трубопровода используется следующее выражение:
|
|
y=a+b·x·Gm, (2.1.1)
где x, y – расчетные координаты магистрали;
a, b – искомые параметры прямой.
Задача заключается в нахождении наименьшей суммы квадратов отклонений расчетных значений координат по уравнению
, (2.1.2)
где n – количество ответвлений к потребителям;
xi, yi – заданные координаты потребителей.
Дифференцируя функцию S по искомым параметрам a и b и приравнивая полученные выражения к нулю, получаем систему следующего вида:
(2.1.3)
решая которую, находим aopt, bopt и оптимальную трассировку трубопровода:
В частном случае, когда нагрузки потребителей одинаковы, целевая функция задачи трансформируется в уравнение
(2.1.4)
Нахождение искомых значений параметров аopt, вopt сводится к решению системы уравнения:
(2.1.5)
Необходимо найти оптимальную трассировку межпоселкового газопровода на четыре потребителя со следующими координатами:
x1=2,5 км; y1=8 км;
x2=4,5 км; y2=2,5км;
x3=6,5 км; y3=7,5 км;
x4=10,5 км; y4=7 км.
Нагрузки потребителей одинаковы.