Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Анализ существующего положения практики и теоретических исследований по теме 8
1.1. Особенности организации подвода грузопотоков к потребителям кольцевыми маршрутами 8
1.11. Роль и значение перевозок массовых грузов кольцевыми маршрутами 8
1 1.2. Анализ исследований в области проблемы 11
1 1.3 Характеристика существующих методов оперативного планирования перевозок кольцевыми маршрутами 16
1 2. Актуальность проблемы. Цели и задачи исследования 23
1.3. Выбор метода исследования 24
Выводы по 1 главе 33
Глава 2. Динамическая оптимизационная модель управления кольцевыми маршрутами 35
2.1. Содержательная постановка задачи 35
2 2. Формальная постановка задачи. Преобразование объекта моделирования в математическую модель 35
2 2.1 Погрузка 37
2.2.2. Выгрузка 39
2.2.3. Хранение груза 40
2 2.4. Хранение груженых составов на станции 41
22 5 Хранение порожних составов на станции 41
2 2.6. Перевозка порожних составов 42
2.2.7. Перевозка груженых составов 43
2 2 8. Излишки производства з
2 2.9 Недопотребление 44
2 2.10. Суммарные затраты 45
2 2 11. Ограничения 48
2 2 12 Баланс груза на станции погрузки 50
2 2 13. Баланс груза на станции выгрузки 51
2 2 14. Баланс груженых железнодорожных составов на станции погрузки 51
2.2.15. Баланс груженых железнодорожных составов на станции выгрузки 52
2 2 16. Баланс груженых железнодорожных составов на транзитной станции 53
2 2.17 Баланс порожних железнодорожных составов на станции погрузки 54
2.2.18. Баланс порожних железнодорожных составов на станции выгрузки 55
2.2 19. Баланс порожних железнодорожных составов на транзитной станции 56
2 2.20 Ограничения на пропускную способность 57
2 3 Отображение в потоковой модели взаимодействия производства и транспорта 59
2.4. Отображение в потоковой модели различных аспектов работы транспорта 62
2 5 Метод решения 73
Выводы по 2 главе 79
Глава 3. Автоматизированное построение модели управления 80
3.1. Характеристика объекта исследования 80
3 2. Основные поставщики кольцевых маршрутов 86
3.3 Построение автоматизированного процесса управления кольцевыми маршрутами 87
3.4. Расчет календарного плана подвода груженых маршрутов к пунктам выгрузки 96
3.5. Представление структуры полигона в элементах модели 98
3.6. Подсистема формирования транспортной сети полигона 102
3 6.1 Описание топологии сети железных дорог полигона 103
3.6.2. Определение состава и параметров звеньев пути 107
3.6.3. Определение параметров узлов транспортной сети 110
3 6.4 Задание структуры и параметров дуг транспортной сети 114
3 7 Подсистема календарного планирования 118
3.7.1. Описание текущего состояния начальных запасов груза в узлах 122
3.7.2. Описание текущей поездной ситуации 122
3 8. Подсистема оперативного планирования 127
3 9 Подсистема контроля и анализа движения ДКМ 128
Выводы по 3 главе 132
Глава 4. Реализуемость плана и экономический эффект 134
4.1. Анализ случайных параметров 134
4 2. Двухуровневая система управления 136
4.3. Принципы построения имитационной модели полигона обращения кольцевых маршрутов 139
4.3.1 Общие положения 139
43 2 Моделирование движения поездов по перегону 141
4.3.3 Моделирование интервала скрещения 145
4.3.4 Условная операция согласования операций движения 146
4.3.5. Имитация подачи и уборки поездного локомотива 149
4 3.6 Нумерация и название операций 149
4 3.7 Приоритеты операций 150
4 3.8. Анализ результатов 150
4 4. Экономический эффект 151
4 4.1. Принципы оценки адекватности модели 151
4 4.2. Сравнение показателей работы маршрутов при ручном и автоматизированном управлении 154
4 4.3. Оценка экономического эффекта автоматизации процесса управления обращением кольцевых маршрутов 161
4 4.4. Результаты эксплуатации автоматизированной системы управления 163
Выводы по 4 главе 166
Заключение 167
Список литературы
- Характеристика существующих методов оперативного планирования перевозок кольцевыми маршрутами
- Формальная постановка задачи. Преобразование объекта моделирования в математическую модель
- Расчет календарного плана подвода груженых маршрутов к пунктам выгрузки
- Моделирование интервала скрещения
Введение к работе
Актуальность проблемы.
В современных условиях проблема транспортного обслуживания предприятий остается актуальной Возрастают требования, предъявляемые к надежности и эффективности перевозок
Важным звеном в обеспечении потребителей массовыми грузами остаются кольцевые маршруты Целесообразность их использования объясняется надежным транспортным обслуживанием предприятий
Для эффективной оріанизации процесса управления перевозками кольцевыми маршрутами необходимо наличие своевременной и точной информации о нахождении подвижного состава, наличии грузов у поставщиков и потребителей При этом вариантов возможных схем обращения маршрутов значительно больше, чем реально может проанализировать диспетчер
Многовариантность требует автоматизации выбора рационального варианта плана Это позволит повысить надежность транспортных связей, добиться эффективного взаимодействия между участниками перевозочного процесса
Таким образом, назрела необходимость разработать современную методическую основу для автоматизированного управления обращением кольцевых маршрутов Это позволит принимать обоснованные решения в вопросах транспортного обслуживания поставщиков и потребителей, а также обеспечивать доставку груза с минимумом затрат
Целью диссертационной работы является разработка и реализация научно-методических принципов автоматизации процесса управления перевозками массовых грузов кольцевыми маршрутами на основе автоматизированного построения оптимизационной модели Оптимизационная модель обеспечит составление плана регламентированного по времени подвода маршрутов к пунктам погрузки и выгрузки в условиях неравномерности интервалов производства и потребления
Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:
изучить особенности организации перевозок массовых грузов кольцевыми маршрутами на дорогах сети;
представить математическую постановку задачи, позволяющую моделировать полные обороты кольцевых маршрутов, увязав в единый цикл выполнение технологических операций с разнородными продуктами (грузом, гружеными и порожними составами),
разработать методические положения по построению модели оптимального в динамике планирования и управления работой кольцевых маршрутов,
описать принципы автоматизированного построения оптимизационной модели управления перевозками кольцевыми маршрутами,
разработать методику использования оптимизационной модели для автоматизации процесса управления обращением кольцевых маршрутов,
проверить предложенные подходы и методики путем их внедрения на конкретном объекте,
сделать расчеты ожидаемой эффективности от автоматизации процесса управления перевозками кольцевыми маршрутами по отношению к существующей технологии
Объектом исследования в настоящей работе является система перевозок массовых грузов кольцевыми маршрутами
Методы исследования. В ходе исследования применялись методы математической статистики, экспертных оценок, моделирования сложных систем, математического программирования, системного подхода Поставленные задачи решались путем натурного обследования технологии работы кольцевых маршрутов
Теоретической и методологической основой для исследования послужили труды, направленные на совершенствование организации эксплуатационной работы железнодорожного транспорта, и проводимые в различное время докторами технических наук Акулиничевым В М, Батуриным А П, Бернгардом К А, Боровым В А, Бородиным А Ф, Буяновым В А, Грунтовым П С , Дьяковым Ю В , Козловым П А, Козловым И Т, Кудрявцевым В А , Левиным Б А , Некрашевичем В И , Осиповым В Т, Осьмининым А.Т., Петровым А П, Сотниковым Е А , Тишкиным Е М, Тулуповым Л П, Шаровым В А, кандидатами технических наук Александровым А Э , Былинским Ю В , Гоманковым Ф С , Новиковой И П , Тушиным Н А, Шавзисом С С, Шуйской О А и другими исследователями
Научная новизна работы. Предложены принципы автоматизации процесса управления обращением кольцевых маршрутов
Впервые в научной литературе применена к рассматриваемой проблеме оригинальная постановка динамической транспоріной задачи с задержками (ДТЗЗ) - позволяющая учесть в одном расчете груженые и порожние рейсы маршрутов В результате одного расчета получается оптимальный по критерию транспортных затрат пиан перевозок на требуемый период Особенность модели состоит в том, что в ней удалось объединять и разъединять между собой разнородные потоки грузов и подвижного состава, моделировать технологические операции «погрузка» и «выгрузка» В результате этого появилась возможность и в задаче закольцовывать груженые и порожние рейсы маршрутов, неоднократно повторяя их на периоде расчета
Ручное составление задач подобной сложности трудоемко Поэтому процесс построения оптимизационной модели необходимо автоматизировать Принципы автоматизированного построения оптимизационной модели включают
представление структуры железнодорожного полигона обращения кольцевых маршрутов в автоматизированной оптимизационной модели,
алгоритм расчета календарного плана погрузки/выгрузки кольцевых маршрутов,
получение из информационных подсистем (АСОУП, ГИД и др) оперативной информации о нахождении подвижного состава на полигоне
В работе предложена автоматизированная система с двухуровневой
подсистемой управления, состоящей из решающей и проверяющей части В
решающей части находится оптимизационная модель Представлена методика
использования оптимизационных моделей для построения
автоматизированного процесса управления обращением кольцевых маршрутов Для использования в качестве проверяющей части имитациогаюй модели разработана новая методика ее построения Используемая в автоматизированной системе имитационная модель полигона и процесса обращения кольцевых маршрутов создана с помощью системы «Истра», которая ранее применялась только для расчета станций и узлов
Практическая значимость исследования. Результаты исследования могут быть использованы при создании автоматизированных систем управления Эффективность перевозок грузов кольцевыми маршрутами может быть повышена за счет оптимизации назначений маршрутов В результате можно сократить количество маршрутов в обороте, снизить транспортные издержки от простоев маршрутов в ожидании погрузки/выгрузки Кроме этого эффект от работы следует ожидать в производственной сфере в связи с повышением надежности транспортного обслуживания поставщиков и потребителей
На защиту выносится методика построения автоматизированного процесса управления обращением кольцевых маршрутов, в том числе
новый вариант постановки ДТЗЗ с возможностью оптимизации полных оборотов кольцевых маршрутов,
принципы автоматизированного построения оптимизационной модели,
метод управления погрузочным ресурсом,
методика использования оптимизационных моделей для автоматизации процесса управления обращением кольцевых маршрутов
Реализация результатов работы. Разработанные в результате исследований теоретические и методические подходы были реализованы при построении автоматизированной системы управления дорожно-кольцевыми маршрутами (АСУ ДКМ) для Свердловской железной дороги В результате расчетов было установлено, что из пятидесяти восьми кольцевых маршрутов, перевозящих строительные грузы на Свердловской железной дороге, можно
исключить из оборота восемь составов или освоить ими дополнительный объем перевозок
Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены и получили одобрение на научно-технической конференции молодых ученых «Молодые ученые - транспорту» (УрГЛПС, г Екатеринбург, 1999г), научно-технической конференции «Фундаментальные и прикладные исследования -транспорту» (УрГУПС, г Екатеринбург, 2001г), IV научно-технической конференции «Молодые ученые - транспорту» (УрГУПС, г Екатеринбург, 2003г.), международной научно-технической конференции «Наука, инновации и образование актуальные проблемы развития транспортного комплекса России» (УрГУПС, г Екатеринбург, 2006г) Всего на 4 конференциях
Результаты диссертационных исследований были доложены на кафедре «Управление эксплуатационной работой» Уральского государственного университета путей сообщения
Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 8-ми печатных работах Общий объем публикаций около 4 п л , из которых автору принадлежит 3,4 пл Одна статья опубликована в журнале «Транспорт Урала», входящем в Перечень изданий рекомендованных ВАК для публикации научных результатов диссертаций, остальные статьи опубликованы в сборниках научных трудов УрГУПС
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка и трех приложений Содержание изложено на 177 машинописных страницах, в том числе включая 54 рисунка на 50 страницах и 7 таблиц на 8 страницах Библиографический список содержит 86 наименований
Характеристика существующих методов оперативного планирования перевозок кольцевыми маршрутами
Теоретической и методологической основой для исследования послужили труды, направленные на совершенствование организации работы транспорта, и проводимые в различное время докторами технических наук Акулиничевым В.М., Батуриным А П., Бернгардом К.А , Боровым В.А., Бородиным А.Ф., Буяновым В.А., Грунтовым П.С., Дьяковым Ю.В., Козловым П.А., Козловым И.Т., Кудрявцевым В.А., Левиным Б.А., Некрашевичем В.И., Осиповым В.Т., Осьмининым А.Т., Петровым А.П, Сотниковым Е.А., Тишкиным Е М, Тулуповым Л П., Шаровым В.А., кандидатами технических наук Александровым А.Э., Былинским Ю.В., Гоманковым Ф.С., Новиковой И.П., Тушиным Н.А., Шавзисом С.С, Шумской О.А. и другими исследователями.
Система маршрутизации перевозок грузов с мест погрузки на отечественных железных дорогах базируется на работах Акулиничева В.М., Кирьянова О.С, Борового Н.Е, Осипова В.Т. [1, 13, 14]. В монографии профессора Н.Е. Борового [14] детально исследованы важнейшие теоретические аспекты: типы маршрутообразования, модели маршрутообразования в процессе погрузки, расчет эффективности маршрутов в пути следования и на станциях погрузки и выгрузки, планирование и организация маршрутов на участках. Наибольший интерес в данной работе представляют математические модели и методы расчета оптимального плана маршрутизации на основе развернутых планов перевозок формы ГУ-12. В работе Александрова А.Э. [15] отмечены преимущества кольцевых маршрутов, обращающихся в одном и том же составе между определенными пунктами погрузки и выгрузки: - создаются благоприятные условия для устойчивого снабжения промышленных предприятий сырьем и топливом; - обеспечивается постоянное питание важнейших пунктов погрузки порожними вагонами необходимого типа; - сокращается число и продолжительность операций по подготовке вагонов к погрузке и связанные с этим простои вагонов; - уменьшаются размеры маневровой работы по расформированию и формированию поездов; - уменьшается загрузка технических станций, связанная с организацией данного вагонопотока.
Кольцевые маршруты являются формой организации вагонопотоков, которую относительно несложно охватить единым контуром оперативно-диспетчерского управления. Это обеспечивает их более высокую сохранность в пути следования.
Необходима увязка перевозки грузов кольцевыми маршрутами с единым технологическим процессом работы станций и подъездных путей, для чего следует составлять графики оборота замкнутых маршрутов, в которых с учетом технологии работы предприятий устанавливают время подачи порожних вагонов под погрузку, продолжительность их загрузки, время прибытия маршрута на предприятие и продолжительность его выгрузки. Обращение кольцевых маршрутов по единому комплексному графику, как показал опыт ряда дорог, можно организовать не только внутри дороги, но и между несколькими дорогами. Однако жесткие графиковые формы организации работы недостаточно учитывают меняющиеся ритмы промышленного производства и неравномерность транспортных процессов.
Исследованию неравномерности функционирования транспортных систем посвящено множество работ. В частности этой проблемой занимались ученые Грунтов П.С., Мищенко Н.Г., Негомедзянов Ю.А., Суворов В.А., Яковлев В.Ф [16-20] и др Неуправляемая неравномерность грузопотоков между поставщиками и потребителями влечет за собой значительные экономические потери. Особенно велики они на стыке транспорта и производства. Для металлургических комбинатов и других предприятий с непрерывным производственным циклом наиболее благоприятным является равномерный подвод грузов. Для этого грузы доставляют кольцевыми маршрутами. Однако и такой способ транспортного обслуживания на практике характеризуется существенными колебаниями основных параметров [15]. Неравномерность, которой характеризуется взаимодействие основных элементов системы перевозок кольцевыми маршрутами (поставщиков, потребителей, транспорта), является в целом неуправляемым, дезорганизующим фактором.
В теории и на практике неоднократно предпринимались попытки снизить негативное воздействие указанного фактора. Получила известность технология «Ритм», хорошо зарекомендовавшая себя на полигоне Южной и Юго-Восточной железных дорог при перевозке руды со Стойленского и Лебединского горнообогатительных на Новолипецкий металлургический комбинат.
Технология «Ритм» предполагает организацию перевозки массовых грузов технологическими маршрутами, то есть целыми составами по расписанию, согласованному с отправителем и получателем (т.е. обеспечивающему работу «по прямому варианту» без промежуточного складирования, что сохраняет, к примеру, до 25% кокса, который в процессе перегрузки частично становится непригодным для производства металла). Для металлургов Липецка система ритмичных поставок являлась естественной необходимостью, поскольку многие производственные процессы выплавки чугуна были рассчитаны на прогрессивную технологию использования сырьевой продукции непосредственно «с колес». Именно поэтому в проекте НЛМК у доменных печей не предусматривалось иметь складское хозяйство, рудные дворы Отсутствие «твердых ниток» у железнодорожников заставляло металлургов развивать складское хозяйство, хотя еще в 1978 году МПС СССР, в принципе, согласовал разработанную НЛМК программу подвоза окатышей, аглоруды и концентрата по расписанию. Однако пожелания металлургов без материальной заинтересованности двух других сторон (железнодорожников и работников ГОКов) так и оставались неудовлетворенными до 1988 года, когда все заинтересованные стороны заключили договор о сотрудничестве на основе ЕМТП «Ритм». По договору стороны брали на себя обязательства: НЛМК - своевременно обеспечивать разгрузку и сохранность специализированного подвижного состава, Юго-Восточная дорога - обеспечивать четкий график доставки и возврата порожняка, Южная дорога - отбор исправных окатышевозов, формирование вертушек, текущий ремонт подвижного состава, Лебединский ГОК - наносить на вагоны трафарет и обеспечивать своевременную погрузку. Специалисты ВНИИЖТа Бодюл В.И., Шаров В.А., Жаброва В.А. [21] проанализировали опыт внедрения технологии «Ритм» и разработали методические указания [22], которые были утверждены МПС.
Формальная постановка задачи. Преобразование объекта моделирования в математическую модель
В дальнейшем индексы рассматриваемых переменных будут означать следующее индекс g - данная переменная имеет отношение к грузу G ; индекс s данная переменная имеет отношение к железнодорожной станции Ss.
Для того, чтобы подсчитать общие затраты на все моделируемые действия, посчитаем затраты на каждое действие по отдельности. Для этого рассмотрим все стадии задачи: погрузку, выгрузку, хранение, перевозку.
Особенностью постановки оптимизационной задачи на используемом в исследовании прототипе является то, что она позволяет решать так называемые «несбалансированные» задачи линейного программирования - например, по объемам производства-потребления. Такого рода «несбалансированность», может быть вызвана как пространственно-временной структурой объекта, так и дефицитом погрузочных ресурсов Разрешение несбалансированности объемов производства и потребления происходит на этапе решения задачи путем расчета условных ущербов (штрафов), понесенных производителями или потребителями грузов вследствие неудовлетворенного спроса или избыточного объема производства. В балансные уравнения узлов в последний такт «размноженной» во времени сети автоматически вводятся дополнительные «фиктивные» переменные.
В случае невостребованности груза в узел поставщика добавляется отрицательная переменная Н, дополняющая балансовое уравнение сохранности груза в узле Для узла потребителя при неудовлетворенном спросе в уравнение добавляется положительная переменная К.
При такой постановке значения «фиктивных» переменных, полученные при решении задачи, фактически будут отображать объем нераспределенного производства у поставщиков или неудовлетворенного спроса у потребителей по любому роду груза в конкретный момент времени. Учет несбалансированности позволяет сводить задачу оптимального планирования грузопотоков в динамике к несбалансированной модифицированной транспортной задаче и использовать аппарат линейного программирования для решения задач планирования в реальном масштабе времени.
Количество груза G,, произведенного на предприятии, связанном со станцией Si в такт /, будем обозначать aus (/) Рассмотрим более подробно обозначение а (/) и его индексы. Символ а, обозначает производство некоего количества груза, его индексы уточняют, где и, что именно производится Индекс g в записи a (t) указывает на то, что производится груз G Индекс Ss, в записи а (t) указывает на то, что производство соответствует станции Ss Обозначение (/) в записи а (0 указывает на то, что груз произведен в такт t. Следует отметить, что величина aks (t) может быть отлична от нуля только в том случае, если предприятие, связанное со станцией Ss производит груз G .
При погрузке груз и порожние железнодорожные составы объединяются и становятся гружеными железнодорожными составами. При этом единица груза, объединенная с единицей порожних железнодорожных составов, переходит в единицу груженых железнодорожных составов. Количество погруженного груза в своих единицах измерения равно количеству железнодорожных составов в единицах составов, в которые ее погрузили. Обозначим это количество Р p{t-9hS) Рассмотрим более подробно обозначение P s p(t-9hS) и его индексы Символ Р обозначает погрузку, его индексы уточняют, что и где было погружено. Индекс g в записи Рк[ указывает на то, что погружен груз G . Индекс s в записи P"s г указывает на то, что груз для погрузки предоставлен предприятием, связанном со станцией Ss, предоставляемой порожние составы для погрузки. В данном обозначении (J-0 ) 38 это такт, в который начата погрузка, / - такт, к которому погрузка будет завершена, 0к - количество тактов, требуемое на погрузку продукции G , находящейся на предприятии связанном со станцией Ss. Величиной P""p(t-9kS) описывается технологическая операция «погрузка», когда объединяются потоки груза и порожнего состава. В связи с тем, что единица груза, объединенная с единицей порожних железнодорожных составов, преобразуется в единицу груженых железнодорожных составов, такое обозначение корректно. Тем не менее, в каждом конкретном случае использования данного обозначения, будет отдельно оговариваться, в каком смысле Для ниже приведенной формулы (2 1) обозначение Р (t-9 ) - это количество G вида груза погруженного на предприятии для станции Ss, причем погрузка начата в такт (/ - 9 ), и закончена к такту / Пусть затраты на погрузку единицы груза G на предприятии связанном со станцией Ss в такт / составляют С""" Рассмотрим более подробно обозначение C"JP. Символ С здесь и далее обозначает стоимость, его индексы уточняют какой именно операции данная стоимость. Например, верхний индекс в обозначении CkS следует его трактовать. уточняет, что это стоимость операции погрузки единицы груза.
Нижний индекс определяет вид груза G , который производится и грузится на предприятии, связанном со станцией Ss в такт /. Индекс в обозначении Ср совпадает с индексом переменной Р p{t-9 ) - количество груза G , погруженного на предприятии, связанном со станцией Ss в такт / - это сделано потому, что данная переменная своим обозначением однозначно характеризует действие, где данное действие совершается, с каким грузом, данное действие производится и в какой такт.
Расчет календарного плана подвода груженых маршрутов к пунктам выгрузки
В оптимизационной модели возможно изменять пропускную способность дуг имитирующих нахождеіше маршрута на предприятии. Изменение пропускной способности дуги происходит в размноженной во времени сети на некотором интервале времени. В реальной ситуации таким интервалом может являться технический перерыв, ремонт стрелок и путей, связанных с подачей вагонов, а также неприем предприятием маршрута из-за несвоевременного прибытия.
Отображение пропускной способности. Структура полигона в модели представляется как совокупность дуг между узлами, моделирующими станции погрузки, и узлами, отображающими станции выгрузки однородного груза. Особенности представления взаимодействия между поставщиками и потребителями накладывают определенные ограничения на отображение пропускной способности. Пропускная способность может ограничивать: - количество одновременно загружаемых железнодорожных составов; - количество одновременно выгружаемых железнодорожных составов; - количество хранимого на станции груза; - суммарное количество хранимых груженых и порожних железнодорожных составов на станции; - величину перевозки между одним поставщиком и одним потребителем; - суммарную величину перевозок от одного поставщика к нескольким потребителям либо от нескольких поставщиков к одному потребителю и обратно. Отображение погрузки и выгрузки груза у поставщиков и потребителей.
Максимальное количество маршрутов, которое может одновременно грузиться или выгружаться на предприятии, моделируется пропускной способностью дуг погрузки и выгрузки у поставщиков и потребителей. Под пропускной способностью таких дуг в задаче понимается предельное количество железнодорожных составов, которое реально может быть погружено или выгружено в отображаемый дугой период времени на предприятии. На рис. 2.12 представлен пример, когда погрузо-выгрузочная способность в узле «поставщик» 5, ограничивает количество одновременно загружаемых составов у поставщика. В соответствии с условиями, принятыми в примере (ям(1) d" p{t)), погрузка проводится за два такта.
Каждая станция обладает ограниченной вместимостью, определяющей максимальное количество подвижного состава и груза, которое может находиться на станции или предприятии. В модели вместимость определяется пропускной способностью дуг хранения запасов у поставщиков и потребителей. Под пропускной способностью таких дуг в задаче понимается предельное количество подвижного состава или груза, которое реально может находиться в отображаемый дугой период времени на станции. На рис.2.14, узел «поставщик» S] связан дугами транспортировки с узлом «потребитель» S2. Вместимость узла поставщика ограничивает количество груза, которое может храниться у поставщика. В соответствии с условиями, принятыми в примере a {\) df{t) , обслуживание потребителя проводится за два такта. Рассмотрим пример, в котором вместимость узла ограничена количеством хранящихся у него порожних и груженых маршрутов - рис 2.15. В узлах одновременно присутствуют ограничения для груза, груженных и порожних маршрутов. Условия хранения в узле определяются стоимостью хранения единицы груза, груженого и порожнего маршрута. По нахождению порожних составов после выгрузки приоритет отдавался станциям погрузки поскольку в этом случае станции погрузки не испытывают недостатка в погрузочных ресурсах, а на станциях выгрузки существуют резервы пропускной способности маршрутов. В начальный момент времени в узле «поставщик» 5, присутствует порожний состав, который ожидает момента начала погрузки в такт 3. Вместимость узла «поставщик» S, d it) ограничивает общее количество груженых и порожних маршрутов, которые могут храниться у поставщика. В результате при условии, принятом в примере а (1) d (i), прибытие порожнего состава из узла «потребитель» S2 происходит к третьему такту.
Моделирование интервала скрещения
Математическая модель, в которой закольцованы груженые и порожние рейсы маршрутов, для решения практических задач требует адаптации к существующей методике планирования. На практике способ планирования погрузки и доставки грузов маршрутами определяется договорными отношениями между поставщиками и потребителями. В подаваемых отправителями заявках на погрузку может быть указано конкретное время отправления груза. Поэтому имеется определенное противоречие между свойствами математического аппарата и практикой планирования. Предлагается при помощи специального алгоритма предварительно определить рейсы груженых маршрутов и в оптимизационной закольцованной задаче использовать их как константы, а не искомые переменные. Искомыми величинами будут являться длительности нахождения маршрутов на станциях погрузки/выгрузки и порожних рейсов. При таком подходе наиболее важными элементами решения являются рейсы порожних маршрутов, поэтому подход получил название - метод управления погрузочным ресурсом (МУПР).
Укрупненно алгоритм определения моментов погрузки и выгрузки заключается в следующем. Суммарное распределение объемов между поставщиками и потребителями задается с помощью заявок на погрузку. Заявки могут подаваться с указанием даты погрузки или быть со свободной датой. Маршруты должны отправляться в указанное в заявках время. После занесения всех заявок рассчитывается календарный план, обеспечивающий согласованный несгущенный подвод маршрутов к потребителям в течение планируемого периода. В основу алгоритма расчета плана положено равноинтервальное назначение моментов производства/потребления на периоде расчета Рассмотрим подробнее этот алгоритм.
Пусть имеется железнодорожная сеть, внутри которой в течение времени Т планируется осуществить ряд грузоперевозок в объеме, заданном заявками. Под заявкой понимается требование перевезти определенный объем груза от станции 5 до станции Sc . Станцию называем в этом случае поставщиком, а станцию Sc - потребителем. Общее количество потребителей, согласно заявкам обозначим как т, общее количество поставщиков - п. Время Т, в течение которого должны осуществиться все грузоперевозки, назовем периодом планирования. Дополнительное требование по заявке может заключаться в том, что часть перевозок должна состояться в уже зафиксированные моменты времени.
В задаче необходимо построить наиболее эффективный план перевозок. Сложность построения состоит в определении критериев, которым план должен соответствовать. В данном случае для решения задачи используется следующее практическое соображение: оптимальному плану перевозок соответствует равноинтервальное назначение погрузок (выгрузок) на периоде планирования -[О,Г]. Такая организация перевозок считается удобной для всех участников перевозочного процесса, т.к. обеспечивает подвод груза в заданном ритме. Это дает равномерную загрузку станций, наиболее эффективное использование погрузо-выгрузочных устройств на предприятиях.
Необходимо учесть, что моменты выгрузки должны назначаться в начале рабочей смены, примерно в 8—. Приведем алгоритм определения моментов погрузки. Для построения необходима следующая исходная информация: - протяженность периода планирования [О,Г]; - набор заявок от потребителей на выполнение перевозок; - для каждой из станций выгрузки необходимо задать суммарный объем потребления; - времена хода между станциями, связанными перевозками.
Период планирования делится на дискретные интервалы - такты, измеряемые в сутках При равномерном идеализированном назначении для конкретной станции в каждом из интервалов должна быть выполнена одинаковая доля от суммарного плана погрузки(выгрузки). При построении плана осуществляется проход от начала периода до конца (от 0 такта до такта Т +1). В каждом такте по каждому из поставщиков рассчитываем значения параметра dp по формуле 98 dp=((Ppum/T)xtmJ- x rr , (3-І) te[0 /+11 где Psp"m - суммарный объем производства; T - период планирования; tmc - текущий такт планирования; ]Г Р1пш" — запланированный объем производства к моменту tmck. (є[0 /+1]
Параметр d характеризует отклонение реального плана к такту tnuK плана погрузки от идеализированного равномерного. Поскольку перевозка включает погрузку и выгрузку, аналогичный параметр dc рассчитывается для каждой из станций выгрузки, куда возможны перевозки с данной станции. Для определения перевозок, которые должны начинаться в такт tmLh рассматривается величина коэффициента d = dp + dc. Для всех пар станций погрузки (выгрузки), у которых значение d dnnpo будут назначены перевозки в такте tmt . Здесь dnpi некоторое значение подобранное эмпирическим путем. Если не все необходимые перевозки были назначены при первом проходе планирования, то пересчитывается значение Рр" и уменьшается dmpo Далее производится второй проход планирования.
