Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ известных моделей нефтепродуктообеспечения 9
1.1. Обзор известных работ в области нефтепродуктообеспечения 9
1.1.1. Модели для оптимизации автозаправочных станций 11
1.1.2. Модели для рационального построения сетей автозаправочных станций 22
1.1.3. Проблемы оптимизации структур предприятий нефтепродуктообеспечения 37
1.2. Объект исследования 53
1.2.1. Структура объекта 53
1.2.2. Функциональная структура управления 62
1.2.3. Анализ процессов управления системой
1.3. Постановка задачи оптимизации системы нефтепродуктообеспечения 72
1.3.1. Построение системы показателей эффективности системы 72 5 .
3.2. Постановка задачи рационального построения структур системы 75
1.4. Выводы 78
2. Математические модели для оптимизации структуры топливораздаточного оборудования АЗС 79
2.1. Модель для экспресс-оценки количества топливораздаточных колонок на
автозаправочной станции 79
2.1.1. Построение модели 79
2.1.2. Моделирующий алгоритм 83
2.2. Имитационная модель процессов обслуживания потоков автотранспортных средств на автозаправочной станции 89
2.2.1. Автозаправочная станция как система массового обслуживания 89
2.2.2. Построение имитационной модели обслуживания потоков транспортных средств 90
2.2.3. Моделирующий алгоритм 93
2.4. Выводы 100
3. Математические модели для оптимизации сетей автозаправочных станций 101
3.1. Проблемы оптимизации сетей автозаправочных станций 101
3.2. Алгоритм последовательного уточнения данных о потоках автотранспортных средств улично-дорожной сети 104
3.3. Модель потоков автотранспортных средств улично-дорожной сети среднего города в установившемся режиме
3.3.1. Модель элементарной ячейки улично-дорожной сети 107
3.3.2. Классификация элементарных ячеек улично-дорожной сети 109
3.3.3. Алгоритм решения задачи нахождения характеристик потоков автотранспортных средств улично-дорожной сети в установившемся режиме 112
3.4. Подход к решению задачи исследования динамики потоков автотранспортных средств
улично-дорожной сети среднего города 114
3.4.1. О динамике потоков автотранспортных средств улично-дорожной сети 114
3.4.2. Модель потоков автотранспортных средств на основе механики сплошных сред 115
3.4.3. Алгоритм решения задачи исследования динамики потоков автотранспортных средств для фрагментов
улично-дорожной сети 125
3.5. Выводы 129
4. Результаты применения математических моделей на реальных объектах нефтепродуктообеспечения 130
4.1. Использование разработанных математических моделей для реконструкции и проектирования
автозаправочных станций 130
4.2. Результаты моделирования потоков автотранспортных средств улично-дорожной сети среднего города и размещение автозаправочных станций 136
4.3. Выводы 141
Заключение 142
Литература
- Модели для рационального построения сетей автозаправочных станций
- Имитационная модель процессов обслуживания потоков автотранспортных средств на автозаправочной станции
- Модель потоков автотранспортных средств улично-дорожной сети среднего города в установившемся режиме
- Результаты моделирования потоков автотранспортных средств улично-дорожной сети среднего города и размещение автозаправочных станций
Введение к работе
Актуальность темы. Отрасль нефтепродуктообеспечения является
конечным звеном в процессе добычи, транспортировки и переработки
нефти, целью которого является доставка нефтепродуктов потребителям.
Нефтепродуктообеспечение представляется цепочкой материальных,
информационных и финансовых потоков между объектами
иерархической структуры: нефтяные компании
нефтеперерабатывающие заводы - предприятия
нефтепродуктообеспечения - сети автозаправочных станций, АЗС. Эффективность функционирования данной отрасли во многом определяет состояние экономики страны. В связи с этим построение рациональных структур таких систем и совершенствование их функционирования приобретают важное значение.
Основной вклад в построение математических моделей структур нефтепродуктообеспечения внесли Л.И. Вдовыченко, ФА. Давлетьяров, Е.И. Зоря, ВА- Карпов, Ф.М. Кантор, В.Г. Коваленко, АД. Прохоров, СР. Хабаров, З.Б. Халушаков, Д.В. Цагарелли, B.C. Шарифов. Вопросы моделирования процессов создания и функционирования автозаправочных станций рассматривались П.П. Бутковым, И.Б. Плитманом, И.Ю. Юсуповым. Задачам оптимизации структур распределенных сетей обслуживания посвящены работы S.L. Hakimi, OJBerman, А.П. Буслаева, К.К. Глухарева, В.Н. Луканина, В.Н. Мигдалова, Л.В. Митрофанова, Ф.В. Смаля Известные модели в основном используют понятие о простейшем потоке заявок, требуют большого объема статистических данных, получение которых, как правило, не обеспечивается или экономически нецелесообразно и созданы преимущественно для использования нерыночных показателей эффективности.
В связи с вышеизложенным вопросы построения моделей для оптимизации структур предприятий нефтепродуктообеспечения являются актуальными. Эти вопросы и составили основу данной работы. Материалы диссертационной работы использованы в НИР Института проблем точной механики и управления РАН (№ гос. per. 01.990.005886).
Цель работы - повышение эффективности функционирования предприятий нефтепродуктообеспечения на основе математического моделирования и рационального построения их структур. В работе ставятся и решаются задачи:
построения единой системы показателей эффективности
функционирования системы с целью обоснованного выделения частных
критериев для отдельных подсистем (предприятия
нефтепродуктообеспечения, автозаправочные станции и их сети);
'j'OL. НАЦИОНАЛЬНАЯ |
БИБЛИОТЕКА I
- оптимизации структур топливораздаточного оборудования по критерию
минимума простоев топливозаправочных колонок и автотранспортных
средств на автозаправочных станциях;
- анализа и повышения эффективности функционирования сетей
автозаправочных станций и их фрагментов для размещения в местах
максимальной плотности потока автотранспортных средств;
- внедрения результатов математического моделирования в практику
функционирования реальных предприятий нефтепродуктообеспечения
для повышения их эффективности.
Объектами исследования являются автозаправочные станции, число и структура топливораздаточного оборудования которых должны быть оптимальными, и их сети. При этом необходимо размещать автозаправочные станции в местах максимальной плотности потока автотранспортных средств.
Направление исследований - построение математических моделей объектов исследования и решение на их основе задач по повышению эффективности функционирования автозаправочных станций и их сетей по критериям, обеспечивающим совершенствование функционирования предприятия в целом.
Методы исследования. Методологической основой исследований являются математические методы оптимизации и моделирование. При оптимизации структур и процессов функционирования объектов исследования использован аппарат общей теории систем, теории сплошных сред, систем массового обслуживания, теории вероятности и математической статистики, теории графов.
Достоверность и обоснованность результатов исследования. Адекватность предложенных моделей подтверждается результатами их практического применения на ряде производственных объектов. Обоснованность результатов исследования достигается применением современных математических методов. Научная новизна работы:
- создана единая система критериев рационального построения и
функционирования регионального предприятия
нефтепродуктообеспечения, выделение частных критериев
эффективности автозаправочных станций и их сетей;
построена математическая модель автозаправочных станций, отличающаяся рассмотрением топливораздаточного оборудования с большим числом одновременно обслуживаемых транспортных средств, заправляющихся различными видами топлива с учетом нестационарного, неординарного потока автотранспортных средств с ограниченным последействием;
- решена задача определения рациональной структуры и оптимизации
процессов функционирования автозаправочных станций на основе
совместного использования» экспресс-анализа, обеспечивающего получение предварительных результатов, и имитационного моделирования, уточняющего полученные результаты на основе информации о динамике функционирования АЗС;
-- разработан, комплекс математических моделей и алгоритмов, описывающих функционирование, сетей автозаправочных станций, отличающихся применением для отдельных фрагментов сетей уравнений механики; сплошных сред, позволяющих размещать автозаправочные станции в местах, максимального транспортного потока И'использовать фактические данные компьютерно-кассовых систем управления автозаправочными станциями. На защиту выносятся:
- математическая модель для экспресс-оценки оптимального числа
топливораздаточных-колонок на автозаправочной станции по критерию
минимума простоя топливораздаточного оборудования и
автотранспортных средств, отличающаяся рассмотрением непростейшего
(нестационарного, неординарного, с последействием) потока заявок и
учетом технических- особенностей: современных многопродуктовых
тошшвораздаточных колонок;
- имитационная модель для исследования динамики процессов
обслуживания потоков транспортных, средств- на автозаправочной
станции обеспечивающая - получение информации о количестве и
времени прибытия транспортных средств, времени их обслуживания.и
простоях транспорта и оборудования и уточняющая результаты экспресс-
оценки;
- комплекс математических моделей и алгоритмов, описывающих сети
автозаправочных станций, для решения задачи рационального
построения их структур по критерию расположения АЗС в местах
максимальной плотности потока автотранспортных средств при
минимуме затрат на получение информации о состоянии сети, с
использованием положений механики сплошных сред и фактической
информации о потоке заявок, содержащейся,в компьютерно-кассовых
системах управления АЗС.
Практическая ценность. На основе выполненных исследований разработан программно-информационный комплекс для рационального построения структур предприятий нефтепродуктообеспечения, который л позволяет путем применения созданных моделей оптимизировать их технические структуры и структуры управления:
на уровне автозаправочной станции - путем создания структур топологии топливозаправочного оборудования, минимизирующих простои оборудования и автотранспортных средств;
на уровне сети автозаправочных станций - путем нахождения точек, размещения станций в пределах улично-дорожной сети с максимальным
значением интенсивности потока транспортных средств при допустимых затратах на сбор информации о состоянии сети.
Реализация, результатов работы. Результаты - работы использованы на предприятиях ОАО «ЛУКОЙЛ» в Саратовской и Пензенской областях для оценки целесообразности строительства новых и реконструкции действующих сетей автозаправочных станций, при размещении терминалов сетей безналичных расчетов по топливным картам «ЛУКОЙЛ-Интер-Кард» и построении технических структур предприятий нефтепродуктообеспечения.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались:
- на заседаниях ученого совета Института проблем точной механики
и управления РАН по результатам научной и научно-организационной
работы за год (Саратов, 1998-2003 гг.);
на семинарах Президентской программы переподготовки управленческих кадров народного хозяйства РФ (Саратов, 2001-2002 гг.);
- на семинаре по результатам научно-практической стажировки при
университете провинции Саскатчеван, организованном Канадским
агентством международного сотрудничества США (Оттава, Онтарио,
Канада, 2002 г.);
- на итоговом совещании по результатам производственной практики на
MacEwen Petroleum, Inc. (Оттава, Онтарио, Канада, 2002 г.);
- на второй научно-практической конференции молодых ученых и
специалистов НК «ЛУКОЙЛ» (Пермь, 2002 г.);
на 6-й Всероссийской научно-практической конференции «Современные технологии в машиностроении» (2003 г., Пенза);
- на третьей научно-технической конференции молодых ученых и
специалистов ОА«ЛУКОЙЛ»(г.Когалым, Тюменская область,2003 г.);
- на семинаре-совещании ОАО «ЛУКОЙЛ» по разработке корпоративной
модели поведения персонала АЗС (Москва, 2003 г.).
Публикации. По материалам работы имеется 7 публикаций.
Структурами объем диссертации. Работа состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка использованной литературы из 111 наименований; изложена на 150 страницах, включая 39 рисунков, 36 таблиц.
Модели для рационального построения сетей автозаправочных станций
Основной вклад в развитие моделей системы НПО в целом внесли т Давлетьяров Ф.Л., Кантор Ф.М., Цагарелли Д.В., Прохоров А.Д., Зоря Е.И., Карпов В.А., Кудряков С.Е., Халушаков З.Б. [1, 2, 3, 4, 5]. В трудах этих ученых представлены вопросы формирования и функционирования структур НПО применительно к плановым условиям хозяйствования и единому нефтепрострапству бывшего СССР и условияхм переходного периода. Вопросы создания и функционирования эффективных АЗС рассматривались Бутковым П.П., Юсуповым И.Ю., Плитманом И.Б., Чернецким Н.Н. Построение и оптимизация процессов НПО в рамках сетей АЗС, перевалочных и распределительных нефтебаз, парка бензовозов представлены в работах Хабарова СР., Глухарева К.К., Мигдалова В.Н. и Митрофанова Л.В. [6, 7,8,9,10]. Общие принципы управления предприятиями НПО нашли отражение в трудах Прохорова А.Д., Шарифова B.C., Зарнадзе А.А. [11, 12, 13, 14]. В них рассматриваются принципы, модели, методы и результаты построения и эффективного функционирования отдельных объектов и подсистем НПО с І указанием целей и результатов анализа применительно к детерминированным W моделям, не позволяющим получать точные данные, и к вероятностно стохастическим моделям, требующим для своей реализации так называемой г электронной сенсорики (покрытия нефтепространства системой мониторинга текущего состояния системы НПО), требующей больших затрат на свое создание.
Управление сложными системами рассмотрено в работах Бусленко Н.Б., Вентцель Е.С., Цирлина A.M. [15], Таха Х.А., Филипса Ч., Харбора Р. [16], Дорфа P. [17], Растригина Л.А., Цвиркуна A.M., Акинфисва В.К., Захарова В.Н., Поспелова Д.А., Хазацкого В.Е. [18], Плискина Л.Г. [19], Колобова А.А. [20],. Этими учеными рассмотрены вопросы построения и функционирования сложных систем. Работы носят фундаментальный характер и могут быть использованы в сфере нефтепродуктообеспечения. В работах Резчикова А.Ф. [21], Твердохлебова В.А. [22, 23], Кушникова В.А., Иващенко В.А. [24] исследованы вопросы построения оптимальных систем на основе подхода «Цели-Процессы-Объекты», который предполагает постановку вопроса об оптимальности структуры системы еще на этапе ее создания. Это особенно важно, так как основными особенностями системы НПО являются их глобальный характер со значительным уровнем издержек. Данный подход ранее использовался в других областях топливно-энергетического комплекса, в частности, в промышленной энергетике.
Hakimi S.L., Berman О, Луканиным В.П., Буслаевым А.П., Смаль Ф.В. рассмотрены вопросы создания, функционирования и мониторинга состояния распределенных информационных систем, включая транспортные потоки, сети точек обслуживании и т.п. Ими предложен математический аппарат для решения задачи оптимизации сети нефтепродуктообеспечения. Однако, как и в случае с исследованиями отдельных объектов систем, предложенные подходы требуют большого объема исходных данных, сбор которых зачастую экономически нецелесообразен. Имеются отдельные работы Луканина В.И., Буслаева А.П., Трофименко Ю.В. и Яшина М.В., в которых предложены подходы к разработке моделей и с неполными и разнородными данными.
Наконец, в работах Трифа А.А., Уткина О.Б., Кривоножко В.Е., СеньковаР.В. представлен метод анализа среды функционирования (АСФ), позволяющий на основе многомерных параметров эффективности осуществлять сравнение систем в пространстве доступных значений. Данная методика применяется в настоящее время на объектах нефтепространства и может быть использована также в сфере объекта исследования. 1.1.1. Модели для оптимизации автозаправочных станций
Обеспечение всех отраслей народного хозяйства горюче-смазочными материалами и специальными жидкостями традиционно осуществляется через сеть передвижных и стационарных автозаправочных станций. Под ЛЗС, обычно, понимается технологический объект, состоящий из резервуарного парка, системы трубопроводов, топливораздаточных колонок (ТРК) и средств ,У управления ими, и предназначенный для периодической раздачи темных и светлых нефтепродуктов в емкости транспортных средств [25, 26]. Известна следующая классификация АЗС [27]: - по устройству - стационарные, передвижные и водные; - по количеству заправок в сутки — станции с производительностью 125, 250, 500, 750, 1000, 1500 и более заправок в сутки; - по виду реализуемого топлива — бензиновые, дизельного топлива, газонаполнительные, многотопливные (комбинированные) [28]; - по типу расположения - городские, сельские, придорожные (федерального, регионального и местного уровней), при нефтебазах и автохозяйствах; - по способу доставки нефтепродуктов - автотранспортом, железной дорогой, трубопроводом, водным транспортом и т.п.; - но методу обслуживания — персоналом ЛЗС, самообслуживания; - по количеству оказываемых услуг — АЗС, автозаправочные комплексы (ЛЗК) с дополнительными услугами (станция технического обслуживания, мойка, кафе, магазин, кемпинг и т.п.), автогазозанравочные комплексы (ЛГЗК) и др. - но времени отвода земельного участка — стационарные АЗС (с подземным расположением резервуаров и технологических трубопроводов, инженерными сооружениями), контейнерные КЛЗС (с надземным расположением технологического оборудования) и передвижные ПЛЗС ( в том числе, и для отпуска альтернативных видов топлива [29]);
Имитационная модель процессов обслуживания потоков автотранспортных средств на автозаправочной станции
На втором этапе осуществляется выбор показателей эффективности, которыми являются оперативность, надежность и достоверность элементов информационных потоков, обрабатываемых в том или ином контуре управления. Для более полной картины данные показатели соотносятся с единовременными и повременными срочными издержками. Па третьем этапе реализуется синтез структуры системы (Q-синтез): - выбираются множества С, Р, II и F, множество технических и организационных средств, которыми осуществляется управление (граф G (Х, Ц), где Х - множество разрешенных технических и эргатических средств системы управления, U — ребра графа, в матричном виде принимающие значения 1, если средство Х(2 может следовать/сопрягаться за Х и 0 - в противном случае); - ставится задача при имеющемся списке организационных и технических решений с учетом графа разрешенных комбинаций для каждого элементарного контура управления (CJ, pj ,\\) выбрать техническое или организационное решение, обеспечивающее максимальную экономию при ограничениях на приведенные издержки и при заданной степени использования технических решений (автоматизации).
На четвертом этапе осуществляются процедуры свертывания контуров: объединение функций вдоль каждого контура — С-синтез; объединение функций, принадлежащих разным контурам одного процесса - Р-сиитез; объединение функций контуров управления одним процессом для всех уровней управления -11-синтез.
На пятом этапе из возможных вариантов свертки выбирается оптимальный с точки зрения максимума соотношения эффективность/издержки (реализации контура), что осуществляются путем составления матриц по каждой из сворачиваемых компонент С, II или Р. Следует учесть, что стоимость эргатических средств управления в долгосрочном периоде выше, чем технических. Предельными ситуациями являются: абсолютно сосредоточенная система АСС (все функции всех контуров возложены на одно средство - ЛП1\ либо центральный орган ЭВМ); абсолютно распределенная система АРС (все функции всех контуров возложены на собственные средства - коллектив, принимающий решения и/или распределенная вычислительная сеть). В качестве промежуточных ситуаций возможны, С-, Р- и II -сосредоточенные и С-, Р-, Н- рассредоточенные системы. Графической интерпретацией данной задачи служит аналогия степени распределенности параметров с, р и h по средствам управления: в трехмерном пространстве выбираются оси Uj; точка 0,0,0 соответствует ЛСС; плоскость, проходящая через точки Uc, Up, Uh - АРС; треугольники, образованные в плоскостях Uj, Ц -С-,Р-, II- сосредоточенным системам; точки Uc, Up, Uh - С-, Р-, II-распределенным системам. В связи с построением указанной выше аналогии процедуру синтеза можно представить в виде некоторой траектории итерационных переходов в 3-х мерном пространстве (Uc, Up, Uh).
Модель анализа среды функционирования (ЛСФ), появившаяся в последнюю четверть ХХ-го столетия в настоящее время широко используется при оценке эффективности и качества управления крупных предприятий различных сфер бизнеса и, в том числе, нефтяных компаний [66, 67]. Основные положения данной модели изложены в трудах Трифа Л.Л., Уткина О.Б., Кривоножко В.Е., Сенькова Р.В., Антонова Л.В., Володина Л.В. Суть модели состоит в формировании многомерных показателей эффективности в пространстве параметров, определяющих взаимодействие системы с внешними подсистемами. Необходимость применения данной модели состоит в том, что «экономические законы в принципе нелинейны и попытка сравнить деятельность компаний с помощью одномерных линейных моделей не дает желаемых результатов» [67]. Данная модель имеет следующие основные особенности: в качестве целевого определяется состояние «лучших в отрасли» (такая ориентация соответствует реальности, однако не дает целевой установки на достижение лучшего результата, так как неизвестно, «где он?»); входные и выходные параметры рассматриваются вместе и определяют систему координат в пространстве состояний ПО, что говорит об их взаимозависимости и взаимовлиянии. Рассмотренные модели третьего уровня иерархии системы НПО (предприятие) могут быть классифицированы следующим образом (Таблица 8). Из анализа известных моделей для оптимизации управления предприятием НПО формулируются следующие основные свойства данных систем: многообразие и слабая формализуемость множества внешних и внутренних воздействий, размерность системы на несколько порядков выше, чем для сети ЛЗС; наличие бинарной оппозиции принципов управления дайной отраслью либо модель избыточности ресурсов для демпфирования колебаний воздействия внешней среды и показателей внутренних подсистем, либо мониторинг состояния объектов в реальном масштабе времени, общая неприменимость формально-аналитического подхода к управлению и тяготение к экспертным системам нейроподобного уровня.
Модель потоков автотранспортных средств улично-дорожной сети среднего города в установившемся режиме
Для уточнения полученных на этапе экспресс-анализа результатов и решения вопроса последействия и взаимосвязи заявок в сложной структуре топологии современной ЛЗС предлагается имитационная модель, позволяющая исследовать динамику функционирования ЛЗС в реальном масштабе времени. Автозаправочная станция можно представить как систему массового обслуживания (СМО) [86, 87]. Действительно, при ее работе можно явно наблюдать поступление в случайные моменты времени заявок на обслуживание, совокупность которых представляет собой случайную последовательность чередования моментов их появления во времени, т.е. поток заявок [88, 89]. Величина плотности потока заявок является случайной величиной со сложным законом распределения. Случайными величинами также являются время обслуживания каждой заявки, вероятность отказа канала обслуживания. В этой связи, аналитическое решение данной задачи невозможно, что приводит к необходимости моделирования и решения данной задачи с помощью вычислительных средств. На АЗС прибывают клиенты на автомобилях при возникновении потребностей в моторном топливе. Интенсивность данного процесса, является случайной величиной, зависящей от плотности потока транспортных средств, движущихся по магистрали, на которой расположена АЗС, от степени важности данной магистрали, от целевой функции поездки того или иного клиента и степени общности данной функции для большинства клиентов и т.п. Потребности клиентов варьируются по типам и объемам необходимых топлив, желанию приобретения дополнительных товаров/услуг и т.н. Обычно АЗС строятся с расчетом одновременного обслуживания более чем одного клиента. Однако, увеличение количества заправочных позиций ведет к увеличению издержек создания и последующей эксплуатации ЛЗС. С другой стороны, при малом количестве тоиливораздаточных колонок возникает как упущенная выхода из-за не посещения АЗС частью клиентов, нежелающих стоять в слишком длинной очереди, так и необходимость более частого ремонта оборудования (при более высокой нагрузке на него) и, как следствие, увеличение времени простоев. Кроме того, вопрос размещения ТРК является достаточно сложным с точки зрения как стоимости, так и практической реализации. В связи с вышеизложенным, требуется найти наиболее оптимальный с точки зрения соотношения отдача/результат план размещения ТРК с различным количеством продуктов и различной производительности в зависимости от различных характеристик входного потока заявок.
При рассмотрении ЛЗС как СМО предполагается, что ЛЗС включает несколько каналов обслуживания (заправочных позиций). Суммирование потоков ЛТС по каналам обслуживания ЛЗС позволяет получить общий поток ЛТС на ЛЗС. Въезд и выезд (вход и выход) с ЛЗС по своему предназначению выполняют функции площадки накопления заявок, их постановки в очередь и сортировки в ней (организация дисциплины очереди), являясь также местом выхода заявок после обслуживания. Предметно (на уровне объектов, выполняющих указанные функции) они представляют собой асфальтированные площадки на территории ЛЗС, ограниченные автодорогами общего пользования, резервуарным парком для хранения нефтепродуктов и зоной обслуживания.
Характеристиками данного компонента системы могут являться количество автомобилей, которые могут встать в очередь в пределах данной площадки (Свх, Свых). Обычно этот параметр составляет 10-15 ЛТС. Пго уменьшение в общем случае нежелательно, т.к., с одной стороны, рассматриваемая СМО в любом случае является системой с очередью, тогда как с другой - данная площадка также обычно требуется для работы различного рода уборочной и дорожной техники, подъезда бензовозов с нефтепродуктами, объезда возможных заторов из-за поломки автомобилей и т.н. Увеличение данного параметра также затруднено в силу территориальных, строительных и финансовых причин. Кроме того, постоянное наличие большого количества АТС в зоне въезда/выезда свидетельствует о неэффективной работе ЛЗС. Известно [40, 90], психологическим ограничением длины очереди на одну ТРК т.е. допустимой длиной очереди, после которой клиенты покидают ЛЗС, отказавшись от обслуживания, является 3 ЛЗС.
Дисциплина очереди, как порядок ожидания и занятия каналов обслуживания, по существу навязывается самой зоной обслуживания: именно конкретное расположение ТРК, а также виды топлива, которые могут быть отпущены из них, наличие/отсутствие временно неисправных ТРК или ТРК, которые подключены к резервуарам, куда в настоящее время сливаются нефтепродукты, и служат основанием для «выстраивания» автомобилей клиентов в определенном порядке. Строго говоря, само понятие «дисциплина очереди» предполагает наличие или отсутствие каких то предпочтений, определяемых но свойствам подаваемых заявок. Из ряда возможных вариантов в системе ЛЗС реализуется вариант занятия линии в порядке очереди. Декомпозиция зоны обслуживания на составляющие элементы в соответствие с видами перерабатываемых потоков - материальные, информационные и финансовые — а также сам процесс обслуживания заявки могут быть представлены следующим образом.
Результаты моделирования потоков автотранспортных средств улично-дорожной сети среднего города и размещение автозаправочных станций
Степень адекватности модели и обоснование перехода от дискретных характеристик потока (поток АТС) к непрерывным могут быть представлены следующим образом: модель работает в диапазоне скоростей от 0 (состояние затора) до 60 км/ч (максимальная разрешенная скорость в городе); состояние плотного потока (затор) с расстоянием между ЛТС менее 5 м. не рассматривается; в случае разреженного потока скорость потока перестает зависеть от плотности и принимается равной 60 км/ч. При построении алгоритма считается, что задача для оптимизации тонливораздаточного оборудования ЛЗС решена [99]; целью функционирования сети АЗС является увеличение объема реализации; задача сети ЛЗС сводится к размещению ЛЗС в местах перехвата максимального транспортного потока. Точные характеристики потока ЛТС для полного фафа УДС могут быть получены лишь при сплошном наблюдении объекта, при наличии так называемой «электронной сенсорики» (покрытия исследуемой УДС сетью датчиков и программно-аппаратных средств). Однако, само создание такой «сенсорики» требует для своего решения значительных материальных и финансовых затрат, поэтому зачастую экономически нецелесооборазно. В тоже время, в отсутствие возмущений (ЛЗС, места массовых стоянок и парковок ЛТС, светофоры и т.п.) поток АТС вдоль ребер УДС можно считать квазистанционарным (по аналогии с интервалами квазистационарности, введенными в модели экспресс-оценки числа ТРК на ЛЗС) и однородным, а его изменения характеризовать с помощью данных контрольно-кассовых систем современных АЗС с интеллектуальными ТРК. Указанные данные позволяют восстановить нижние и верхние границы реальных транспортных потоков, определить системное представление и тенденции изменения потоков АТС и их качественный состав. При рассмотрении динамики потоков ЛТС УДС в рамках предлагаемой модели необходим учет истоков и стоков потоков ЛТС, перемешивания 117 потоков ЛТС в узлах, путей потоков после прохождения узлов, ориентированности элементов УДС относительно направления движения и достоверность доступной информации о транспортных потоках [12]. Учет мощности истоков и стоков является достаточно сложным с точки зрения объема получаемых данных и по уровню сложности приближается к сбору данных о транспортном потоке. С математической точки зрения, характеристики стоков и истоков являются начальными и граничными условиями для решения уравнений непрерывности. В рассматриваемом случае ЛЗС являются истоками и стоками потока ЛТС (часть потока попадает на ЛЗС, на некоторое время прекращает свое движение для того, чтобы позже начать его вновь с другими характеристиками, модулирующими общий квазистациоиарный поток). Важной проблемой является учет рядности и направленности движения ЛТС, что предполагает построения матриц учета ситуационных особенностей узлов и ребер графа УДС, введенных при построении модели описания потоков ЛТС в установившемся режиме. Результаты решения уравнения непрерывности справедливы лишь для «правого» (относительно расположения точки наблюдения) приближения, так как основная масса компонент УДС имеет ориентированную относительно направления движения составляющую. В тоже время, в рамках элементарной дуги графа УДС можно выделить четыре задачи. Рис. 25. Элементарные задачи модели динамики потоков ЛТС УДС ( N ( Задача N» 4 I —— yv „, Задача№3 \ J ( / - подзадача 2 - нахождение характеристик потока АТС в ближайшем слева узле в противоположном от АЗС направлении; - подзадача 3 - нахождение характеристик потока ЛТС в ближайшем слева узле в попутном с ЛЗС направлении; - подзадача 4 - нахождение характеристик потока ЛТС в ближайшем справа узле в противоположном направлении.
Считается, что процесс выбора направления движения ЛТС после обслуживания на АЗС случаен с учетом рядности и направленности движения и типа разделителя. В связи с этим, моделирование значений интенсивности транспортного потока осуществляется с помощью генератора случайных чисел с указанием степени важности «правому» и «левому» направлениям в соответствие с ситуационными условиями расположения ЛЗС (рядность движения, наличие разделительной полосы или барьеров, близость разворота и т.п.). Наконец, в рамках представленной модели типы транспортных средств не учитываются. Данное предположение введенного для упрощения и уменьшения объема вычислений, фактически, является не существенным при использовании начальных данных, классифицированных по видам нефтепродуктов. Кроме того, существуют различные коэффициенты приведения транспортного потока к таковому для легковых автомобилей (К„р), учитывающий влияние различных транспортных средств на загрузку УДС [52, 100].
Для решения подзадачи 1 (определение характеристик потока в ближайшем справа узле УДС в попутном с ЛЗС направлении) необходимо решение нестационарной краевой задачи [101] для дифференциального уравнения в частных производных вида (20) при следующих предположениях: - скорость потока v является существенно зависящей от р функцией, что также соответствует физическому смыслу функции V (скорость потока тем больше, чем меньше плотность ЛТС); - движение рассматривается в установившемся состоянии, т.е. истоками/стоками потока АТС (как это и указывалось рапсе) как элементами графа УДС, изменяющими его (потока АТС) параметры, являются именно ЛЗС:
