Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Управление работой многопрофильного автотранспортного предприятия и методы повышения ее эффективности 8
1.1. Современное состояние автотранспортных предприятиий 8
1.2. Автоматизация управления работой многопрофильного автотранспортного предприятия 17
1.2.1. Автотранспортное предприятие по пассажирским перевозкам 17
1.2.2. Автотранспортные предприятия по перевозке грузов 20
1.3. Методы построения средств для автоматизации управления многопрофильным предприятием 26
1.4. Цель и задачи работы 30
Выводы 32
ГЛАВА 2. Математические средства управления движением автомобильным пассажирским транспортом на магистралях региона 33
2.1. Методика решения задачи моделирования пассажирских перевозок 33
2.2. Математические модели решения задачи нахождения оптимального пути между двумя заданными точками в условиях транспортных магистралей города 39
2.3. Математические модели компонентов задачи нахождения оптимального пути в условиях транспортных магистралей города 45
2.4. Алгоритм решения задачи нахождения оптимального пути 56
Выводы 60
ГЛАВА 3. Моделирование работы многопрофильного автомобильного предприятия при перевозках грузов 61
3.1. Моделирование перевозок крупнотоннажных контейнеров в транспортном узле 61
3.1.1. Общая технология работы системы «транспортныйузел» 61
3.1.2. Моделирование работы автотранспорта у клиентуры 71
3.1.3. Расчет технико-экономических показателей системы при взаимодействии подсистем «автомобильный транспорт» и «клиент» 79
3.2. Расчет функционирования автотранспорта в системе «транспортный узел» 82
3.2.1. Математическая модель задачи оперативного планирования перевозок крупнотоннажных контейнеров в транспортном узле 82
3.2.2. Алгоритм процесса перевозок крупнотоннажных контейнеров в транспортном узле 88
3.3. Моделирование работы контейнерного терминала 92
3.3.1. Оптимизация работы контейнерного терминала 92
3.3.2. Алгоритм работы контейнерного терминала 97
Выводы 101
4. Реализация подсистемы управления многопрофильным автотранспортным предприятием 102
4.1. Структура средств автоматизированного управления многопрофильным автотранспортным предприятием 102
4.2. Информационная модель данных 107
4.3. Реализация программных средств 114
Выводы 129
Заключение 130
Библиографический список
- Автоматизация управления работой многопрофильного автотранспортного предприятия
- Математические модели решения задачи нахождения оптимального пути между двумя заданными точками в условиях транспортных магистралей города
- Расчет технико-экономических показателей системы при взаимодействии подсистем «автомобильный транспорт» и «клиент»
- Информационная модель данных
Введение к работе
Актуальность темы. В практике управления автомобильными перевозками, всегда стояли задачи эффективного использования автотранспорта - рационального графика перевозки грузов, качественного обслуживания пассажиров, обеспечения сохранности грузов и безопасности пассажиров. В современных условиях их значение еще более возросло.
Во-первых, произошли значительные изменения в отечественной экономике, появилось большое количество малых и средних предприятий различных форм собственности, которые, как правило, имеют недостаточно квалифицированный персонал. Во-вторых, вследствие увеличения транспортных потоков и предоставляемых услуг увеличился спектр задач, возросла их сложность и взаимозависимость.
Поэтому для успешной работы автопредприятий необходимо осуществлять эффективное управление, которое позволит приносить максимальную прибыль и обеспечить качественное обслуживание клиентуры. Степень эффективности управления в значительной мере зависит от использования современных методов автоматизации. В настоящее время информационные технологии получили значительное развитие. С их помощью можно решать оперативные задачи управления транспортом в реальным масштабе времени.
Зарубежные средства автоматизированного управления позволяют решить большинство задач, стоящих перед автотранспортными предприятиями, однако для малых и средних предприятий их применение нецелесообразно из-за их высокой стоимости. Отечественные средства оказались ограниченными в применении по таким причинам, как отсутствие достаточной оперативности получения требуемых решений, неспособность учета многих критериев, сложность комплексного решения задач для многопрофильных предприятий, одновременно специализирующихся на перевозке пассажиров и грузов и т.п.
Поэтому в рамках данной работы рассматривается создание средств автоматизации управления многопрофильных автотранспортных предприятий на основе компьютерных технологий, которые были бы свободны от указанных выше недостатков.
Данная работа выполнялась в рамках основного направления исследований ВГЛТА «Разработка автоматизированных систем управления автотранспортных предприятий» НИР № ГР 1527/10028.
Цель работы. Цель данной работы состоит в разработке комплекса моделей, алгоритмов и программных средств для автоматизации управления многопрофильным автотранспортным предприятием.
5 Для решения данной задачи необходимо:
Провести анализ существующих средств автоматизации управления многопрофильных автопредприятий.
Сформировать рациональную структуру средств автоматизации управления многопрофильным автотранспортным предприятием.
Создать математические модели для эффективного автоматизированного управления многопрофильным автотранспортным предприятием.
Разработать алгоритмы оптимального управления многопрофильным предприятием.
5. Создать программное обеспечение и разработать методику применения
разработанных средств в соответствии с решаемыми задачами.
Методика исследования. При решении поставленных задач использованы элементы теории системного анализа, методы вычислительной математики, структурного и системного программирования, методы теории графов, а также новые информационные технологии.
Научная новизна. В диссертации получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной:
1. Функционально-структурная схема средств автоматизации управления
(САУ) многопрофильным автотранспортным предприятием, отличающаяся инте
грацией и взаимодействием подсистем управления перевозками пассажиров и гру
зов.
Математические модели рационального использования автомобиля и маршрута движения, отличающиеся возможностью равномерной загрузки транспортных средств и удовлетворения запросов пассажиров.
Модель работы автотранспортного предприятия по перевозке грузов, отличающаяся комплексным характером учета взаимодействия автотранспорта с получателями и отправителями грузов (клиентурой) в реальном масштабе времени.
Алгоритм управления использованием автомобиля и маршрута движения, отличающийся оперативной адаптацией модели к изменяющимся условиям функционирования объекта управления.
Алгоритм управления работой автотранспортного предприятия с использованием грузового терминала, отличающийся способностью учитывать отклонения фактического режима работы от планового, оперативным перераспределением грузопотоков в реальном масштабе времени.
Практическая ценность работы. Разработаны методики, модели и алгоритмы оптимального управления многопрофильным автотранспортным предприятием
на базе ПЭВМ. Создано программное обеспечение проблемно-ориентированного направления, реализующее предложенные средства и позволяющее применить полученные результаты на предприятиях данного профиля.
Реализация и внедрение результатов работы. Представленные в диссертации исследования являются результатом научной работы, проведенной на кафедре «Вычислительная техника» Воронежской государственной лесотехнической академии в рамках ряда научно-исследовательских работ по проблеме «Разработка автоматизированных систем управления автотранспортных предприятий».
Методика, алгоритмы и комплексы программ, разработанные в диссертации, внедрены в ОАО «ЛОТ», что позволило повысить эффективность работы данного предприятия, а отдельные положения использовать в учебном процессе Воронежской государственной лесотехнической академии.
Апробация работы. Научные результаты и положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на ежегодных научно-технических конференциях и совещаниях по выполнению НИР в Воронежской государственной лесотехнической академии.
Основные результаты работы докладывались и обсуждались на конференциях и семинарах, в том числе: на Международной научно-технической конференции «Системные проблемы качества, математического моделирования и информационных технологий» (Сочи, 2001); Всероссийской конференции "Интеллектуальные информационные системы" (Воронеж, 2001); Международной научно-технической конференции «Системные проблемы качества, математического моделирования и информационных технологий» (Сочи, 2002); Всероссийской конференции "Интеллектуальные информационные системы" (Воронеж, 2002); Международной научно-технической конференции «Системные проблемы качества, математического моделирования и информационных технологий» (Сочи, 2003).
Публикации результатов работы. По теме диссертации опубликовано 15 печатных работ. Из них 9 написаны без соавторов, а в остальных автору принадлежит более 55% процентов материала.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников. Материал диссертации изложен на 137 страницах, включая иллюстрации.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
В первой главе рассмотрены особенности современного состояния автотранс-
7 портных предприятий, проанализированы используемые средства автоматизации управления и их недостатки, предложены методы построения средств для автоматизации управления многопрофильным автотранспортным предприятием. Сформулированы цель и задачи работы.
Во второй главе рассмотрены математические модели и алгоритмы управления движением автомобильным пассажирским транспортом на магистралях региона.
В третьей главе рассмотрено моделирование работы автомобильного транспорта при перевозках крупнотоннажных контейнеров в транспортном узле. Предложены математические модели и алгоритмы работы автомобильного транспорта по перевозке грузов при его взаимодействии с другими видами транспорта.
В четвертой главе рассмотрены особенности реализации предложенных средств в виде методик управления и проблемно ориентированного программного пакета автоматизации управления работой многопрофильного автотранспортного предприятия.
Автоматизация управления работой многопрофильного автотранспортного предприятия
Известно, что экономические связи между регионами или определенными участками в одном регионе могут быть реализованы различными видами транспорта. Рассматривая автомобильный транспорт, можно сказать, что перевозка пассажиров также может осуществляться различными видами автомобильного транспорта. В качестве транспортных средств обычно используют автобусы, легковые автомобили, автомобили, способные перевозить и людей, и грузы, автомобили с прицепами и т.п.
Перевозка пассажиров этими видами транспорта может осуществляться на дальние и ближние расстояния, по определенному маршруту и по «заказу», как внутри населенного пункта, так и между ними.
От того насколько правильно распределены перевозки между видами транспорта, во многом зависит эффективность работы единой транспортной системы, рациональность осуществляемых перевозок.
Применение того или иного транспорта зависит, прежде всего, от экономической целесообразности. При этом основным экономическим критерием при распределении перевозок является достижение минимума затрат на содержание автотранспортного средства, его обслуживание, содержание штата сотрудников по организации работ, связанных с перевозкой, и, собственно, на транспортировку пассажиров.
В зависимости от задач, которые необходимо решить для данного множества пассажиров, рассматривается и основная функция автомобильного предприятия по перевозке населения. Так это может быть предприятие для перевозки пассажиров, как на дальние расстояния, так и внутри города, которая может осуществляться по заранее выбранным маршрутам с определенным интервалом движения и по заказам клиентов по произвольному маршруту. Прием перевозки пассажиров по произвольному маршруту может происходить как в режиме реального времени, так и по определенному заранее оговоренному времени.
Для перевозки пассажиров по определенным маршрутам используются раз 18 личные виды автобусов, которые перевозят основную массу пассажиров, как наиболее экономически рациональный вид транспорта.
Перевозка пассажиров по заказу клиента должна осуществляться легковым транспортом, так как осуществляется перевозка малого числа пассажиров. Кроме того, легковой транспорт обладает определенной мобильностью и наиболее приспособлен к различным условиям эксплуатации, что позволяет ему наиболее оперативно выполнить заказ.
И в том, и в другом случае основными решаемыми задачами являются задачи планирования маршрутов, организации перевозок, диспетчерского руководства и т.п. Однако, если при перевозке пассажиров по определенному маршруту основной функцией является планирование рациональных маршрутов и организация движения автобусов по этим маршрутам, то для таксомоторного автотранспортного предприятия доминирующей задачей является диспетчерское управление.
Рассмотрим, как в настоящее время в условиях города осуществляется диспетчерское управление и какие средства при этом используются.
Для задач оперативного диспетчерского управления за рубежом используются современные средства поддержки принятия решения, оперативного планирования и сопровождения транспортного средства в пути.
Большинство крупных европейских фирм по перевозке пассажиров таксомоторным транспортом используют системы, которые в своей основе имеют ГИС-технологии, системы оперативного планирования, учета перевозок, расчета технико-экономических показателей и т.п.
Примером таких систем являются пакеты Acrlnfo, ESRI, SPANS фирмы TYDAC, MGE фирмы Intergraph [10-18].
Данные системы являются представителями больших систем и позволяют решать весь спектр задач, могут работать с цифровыми картами, выбирать оптимальные маршруты движения, вести различные экономические расчеты. Однако стоимость таких систем колеблется от 5 до 60 тыс. долл. США и выше.
Средние системы имеют достаточный набор выполняемых функций и позволяют достаточно успешно работать практически во всех областях использования ГИС для автотранспорта, где не требуется каких-либо сугубо специальных картографических или других функций. Средние системы являются наиболее популярными на мировом рынке. Их стоимость находится в пределах от 1 до 3 тыс. долл. США и зависит от дополнительных возможностей и наборов данных. К средним системам можно отнести Maplnfo фирмы Mapping Information Systems Corporation, ArcCAD фирмы ESRI, Atlas GIS компании Strategic Mapping Inc., WinGIS фирмы PROGIS, MacMap для Macintosh и др. Малые системы обеспечивают, чаще всего, минимально необходимый набор функции, ограниченное количество дополнительных возможностей. Работа с ними накладывает достаточно много ограничений при создании карт, выборе оптимальных маршрутов. Эти системы не могут быть использованы в профессиональной работе. Стоимость таких пакетов составляет около 500 долл. США. К ним относятся Map Maker, Maps&Data и др.
Кроме данных систем можно использовать стандартные системы управления предприятием, экономических расчетов, учета и контроля.
Так с успехом применяются системы MRP, MRPII (Manufacture Resources Planning - планирование производственных ресурсов), ERP (Enterprise Resources Planning - планирование ресурсов корпорации), которые в настоящее время имеют тенденцию развития и появления новых систем CSRP (Customer Synchronized Resource Planning - управление ресурсами, синхронизованное с потребителями ).
Современный рынок информационных управленческих систем состоит из тройки (по другим оценкам пятерки) систем-лидеров, которые, собственно, и относятся к классу ERP, и множества "продвинутых" систем класса MRP II.
Безусловными лидерами являются системы SAP R/3 немецкой компании SAP AG, Oracle Applications американской компании Oracle и BAAN, разработанная нидерландской компанией BAAN (в мае 2000 года компания Ваап была приобретена британским холдингом Invensys). Иногда к этому "элитному" списку добавляют One World компании J.D.Edwards и PeopleSoft, выпускаемую одноименной компанией.
Что же касается MRP П-систем, то тут наблюдается большое количество решений, каждое из которых несет в себе уникальное сочетание функциональных и технологических особенностей. Все они отличаются различной степенью проработки производственных, финансовых и иных функций, поэтому с помощью консультантов предприятия могут подобрать систему, более всего отвечающую их запросам.
Как показывает анализ имеющихся программных продуктов в мире и России [19-24], для задач управления, связанных с диспетчерскими функциями, подходят программные продукты для малых систем и частично средних, ориентированные на платформы персональных компьютеров.
Рассматривая ситуацию, какая сложилась в России в настоящее время, можно сказать, что для большинства мелких и средних предприятий, которые занимаются перевозкой пассажиров в настоящее время, приобретение дорогостоящих систем просто невозможно.
Математические модели решения задачи нахождения оптимального пути между двумя заданными точками в условиях транспортных магистралей города
Рассмотрим математическую модель оптимального выбора автомобиля и соответствующего ему оптимального пути при поступлении заказа. Данные задачи решались многократно, однако эти решения фактически рассматривали только один критерий [72-78]. Для решения многокритериальной задачи сделаем следующие допущения.
Все городское пространство обозначим в виде сети, представляющей собой прямоугольную сетку, где узлы - это перекрестки, а ребра - улицы [79] (рисунок 2.3).
Все вершины такой сети имеют условное обозначение А„ где і принимает значение от 1 до 2N. Ребра имеют обозначение 5,у, где индексы і и j соответствуют вершинам, из которых они проводятся.
К узлам этой сети относятся: - светофоры, - переходы для пешеходов, - ограничение поворотов, - особые условия для узла. Они характеризуются временем прохождения данного узла. Ребро представляет собой транспортную артерию, которая соединяет два узла. Каждое ребро будет характеризоваться рядом параметров: - протяженность, - рядность, - наличие пробок, - качество покрытия дороги, наличие переходов для пешеходов, наличие светофоров, одностороннее или двухстороннее движение, ограничение скорости, наличие перекрытых улиц, особые условия для ребра. сложить элементы матрицы А, соответствующие оптимальному маршруту, и прибавить к сумме, которая получается из матрицы В.
Другими словами, матрица В является основной матрицей, по которой определяется время движения в пути. В результате математического моделирования определяется оптимальный маршрут. Затем к этой величине времени, соответствующего оптимальному маршруту, необходимо прибавить время прохождения узлов матрицы А.
Каждый автомобиль будет характеризоваться координатой, соответствующей точке вершины. Например, автомобиль Mi с координатой 5 будет находиться в вершине с координатой 5, а автомобиль Мг с координатой 2N+4, будет находиться в вершине с координатой 2N+4.
На некоторый момент времени Т вся транспортная структура города представляет собой матрицы А и В. А местоположение автомобилей - это массив значений М с индексами, соответствующими вершинам этой сети. При перемещении автомобиля должен измениться и его индекс.
Изменение индекса происходит с привязкой автомобиля к ближайшей вершине транспортной сети. Данная задача решается оператором исходя из его опыта.
При поступлении вызова в базу данных вводится точка вызова и время, на которое данный вызов назначен. Следует отметить, что наибольшую сложность имеют задачи обработки вызова в реальном масштабе времени, т.е. вызов должен быть обработан немедленно после получения сообщения. Когда назначается определенное время, то просто из списка машин, которые обрабатывают вызовы, выбирается автомобиль с минимальным числом обработанных вызовов, что не представляет интереса для решения этой задачи с помощью ЭВМ. Кроме того, вызовы с определенно назначенным временем составляют не более 20% от общего числа вызовов - и около 80% вызовов приходится на немедленное выполнение. Поэтому в дальнейшем мы ограничимся обработкой вызовов в реальном масштабе времени.
Итак, если вызов должен быть обработан немедленно, то вводится переменная V с индексом, соответствующим вершине, для которой идет обработка. Таким образом, местоположение вызова фиксируется в матрице всех узлов города А.
Первая задача, которая состоит в том, чтобы относительно точки вызова V(m) определить местоположение свободных в данный момент времени автомобилей Мі, Мг, ..., Мк- Для этого вводится начальное приращение индекса ть соответствующее 7, как значение, соответствующее приезду машины от точки, где она находится до точки вызова в течение 5 минут.
Здесь надо отметить, что приращение индекса - mi прибавляется и отнимается от индекса т, что соответствует перемещению по горизонтали. То есть верхней и нижней границей являются: VH = V(m-m,), VB = V(m+m,), (2.2) где V„ - нижняя граница выбора транспорта; VB - верхняя граница выбора транспорта. Для перемещения по вертикали, учитывая регулярность структуры городской сети, верхняя и нижняя граница принимается равной: VH = V(m - N- m,), VB = V(m +N- mj). (2.3) При этом проверяются условия, чтобы индекс массива не вышел за пределы размерности. Для этого при перемещении по горизонтали должны выполняться условия: m m\N; m m\N+N, (2.4) где знак \ - означает целочисленное деление или округление остатка до целого числа с уменьшением. А при перемещении по вертикали должны выполняться следующие условия: m mMODN; m2 (N- l) + mMODN, (2.5) где функция MOD - означает остаток от деления. Таким образом, выбирается подмножество значений вершин с индексами (см. рисунок 2.4.). На нем показан прямоугольник, который соответствует подмножеству значений городской транспортной артерии, где будет производиться выбор такси для обработки заказа. После определения данного подмножества, проверяются все индексы автомобилей, и если они попадают в данное подмножество, то образуется вектор их данных автомобилей Ум={МьМ2,М3,...,Мк}. (2.6)
Если автомобилей недостаточно, то происходит наращивание приращения, пока число автомобилей будет не менее 3. В случае, если по каким - либо условиям этого достичь не удается, то управление передается оператору.
Данный вектор проверяется по количеству выполненных заказов для каждого автомобиля. Если в данном векторе не присутствуют автомобили, для которых количество выполненных заказов меньше остальных более чем в 3 раза, то для каждого из этих автомобилей рассчитывается оптимальный путь, который соответствует минимальному затраченному времени.
Определение оптимального маршрута определяется сведением многокритериальной задачи к задаче для одного критерия с различными весовыми коэффициентами [81,82], которая решается методом ветвей и границ [83,84]. Рассмотрим его более подробно отдельно (см.п.2.4.).
Расчет технико-экономических показателей системы при взаимодействии подсистем «автомобильный транспорт» и «клиент»
Следующим параметром является наличие светофоров на перекрестках. В результате воздействия этого параметра скорость автомобиля снижается перед светофором, происходит ожидание времени цикла регулирования светофором, затем осуществляется увеличение скорости. Особенностью данного движения является то, что все описанное действие осуществляется не для одного автомобиля, а для целого транспортного потока.
Известно, что цикл регулирования светофора рассчитывается с учетом оптимального движения транспорта и пешеходов. Время задержки определяется по формуле М=\Щ). tK+-±-.\N(tx)dtxН О dt, (2.21) где а - интервал времени от начала включения красного сигнала до момента окончания разгрузки очереди автомобилей; N(i) - интенсивность движения (количество автомобилей в единицу времени), М„ - максимальный уровень насыщения интенсивности движения, tK - длительность красного сигнала. і t В данной формуле tK + \N(tl)dtl фактически представляет собой полное время задержки в период красного цвета. Тогда А/, = АГ. Однако на практике целесообразно пользоваться приближенными формулами: Тзад =Тч Ущх -К , (2.22) Т -Т К = ї—- , (2.23) где Тц - общий цикл регулирования, YMAX - максимальный сдвиг цикла регулирования, Т„- цикл двух фаз красного и зеленого сигналов.
Тогда время задержки может быть представлено формулой A VW - (2.24) Следующий параметр наличие пешеходных переходов. Наличие пешеходных переходов там, где нет светофоров, влияет так же, как и наличие светофора: машины останавливаются приблизительно на такое же время. Время задержки можно получить из эмпирической формулы AtZij =- + 5+-1-. (/, . (2.25) I,J м И 0 Для параметров перекрытые улицы или одностороннее движение в транспортной артерии города устанавливается значение бесконечности времени прохождения данного ребра в том направлении, в котором оно закрыто. Для программной реализации это означает, что в качестве времени прохождения такого ребра вводится достаточно большое число (105).
Параметр ограничение скорости приводит к задержкам, которые рассчитываются по формуле Д =LiJ Vmx-LiJ Vorp (2.26) MAX ОГР где Vorp - ограничение скорости движения.
Наконец, необходимо учесть различные условия движения, которые не были учтены в стандартной модели. Это достигается введением параметра - особые условия движения, где администратор вводит задержки движения исходя из эвристических соображений.
Рассчитав время, необходимое для задержки при движении по транспортной артерии, вычислим время, необходимое для задержки в узлах данной транспортной артерии, которые, как это было отмечено выше, складываются из значений: - светофоры, - переходы для пешеходов, - ограничение поворотов, - особые условия для узла.
Здесь присутствуют практически те же параметры, которые были учтены ранее поэтому их расчет проводится по формулам, приведенным выше.
Для параметров светофоры и переходы для пешеходов расчет проводится по формулам (2.21) - (2.26). Отметим только то, что отличие данных параметров от предыдущих заключается в том, что в данном случае они рассматриваются в узле, который характеризуется возможностью выбора направления движения.
Для параметра ограничение поворотов рассматривается возможность выбора направления движения с ограничениями. Для того направления, куда поворот невозможен, вводится бесконечная продолжительность времени движения от данного направления. В этом случае в базе данных содержится информация не только о данном участке пути, но она связывается и с предыдущим участком пути.
Наконец, учет различных условий остановки в узле движения, которые не учитывались в стандартной модели, достигается введением параметра - особые условия движения, где администратор (так же, как и для особых условий движения) вводит задержки движения исходя из эвристических соображений.
Таким образом, мы рассмотрели все составляющие данной модели. Рассмотрим теперь одну из основных задач - выбор оптимального пути.
Рассмотрим задачу нахождения оптимального пути от одной точки (расположения автомобиля) до другой точки (откуда пришел вызов или конечной точки маршрута движения). Обозначим начальную точку буквой S, конечную - буквой R.
Нахождение оптимального пути представляет собой нахождение такого маршрута движения, на который будет затрачено минимальное время, необходимое для преодоления пути от точки S до точки Т.
Данную задачу будем решать методом ветвей и границ. Для этого сведем задачу для трех критериев (2.1) к стандартной транспортной задаче одного критерия, представленной в виде N М N М N М ui ZS2A +и2 - HZTiA +иіз ЕЕ W - min i=l j=I i=l j=l ;=/ j=l , b. 0 (2.27) где коэффициенты Ui, U2 и из представляют собой весовые коэффициенты, которые определяют уровень значимости каждого критерия, а Ъу равно 0 или 1. Данная задача решается модифицированным методом ветвей и границ. Модификация заключается в способах построения дерева вариантах и вычислении нижних границ.
Метод, известный как метод ветвей и границ, исследует древовидную модель пространства решений и хорошо применим к рассматриваемой задачи. Древовидная модель представляет собой пространство решений в виде дерева значений целевой функции [85,86] (рисунок 2.12): F = F(Ty,Lti.tNij,z,R, AtZi/...; (2.28)
Эта функция F определяется из различных вариантов решения, что соответствует различным числовым значениям (Fo, Fi, .... FN). Цель — найти конфигурацию, на которой эта функция достигает минимального значения. Основной метод решения — это ветвление и вычисление нижней границы возможных вариантов решения.
Ветвление - это процесс разбиения всех вариантов решения задачи на два множества таким образом, что какая-либо конкретная подзадача принадлежит только одному из этих множеств.
Следующим шагом является вычисление нижних границ. Под этим понимаются вычисления весовой функции для всех вариантов этих двух множеств. Например, вычисляются границы для множеств весовых функций F/ и F.?.
Информационная модель данных
Для повышения эффективности использования автомобильного транспорта при его функционировании в транспортном узле необходимо совершенствовать методы оперативного планирования и управления его работой [94-95].
Как известно, оперативное управление автомобильными перевозками состоит в составлении оперативного плана работы подвижного состава автомобильного транспорта и диспетчерском регулировании и корректировании этого плана в ответ на внешние воздействия, возникающие в ходе выполнения плана.
При рассмотрении технологии работы автотранспорта необходимо уделить внимание основным элементам системы. Этими элементами являются: подвижной состав автомобильного транспорта; грузовые пункты (терминалы, грузовые дворы клиентов); заявки на перевозку; транспортная сеть.
На практике контейнерные терминалы закреплены за конкретными автокомби натами и каждый терминал обслуживается автомобилями только своего автокомбината. Такое закрепление подвижного состава автотранспорта за терминалами на практике обосновывается следующими факторами: материальной ответственностью автокомбинатов; дислокацией в транспортном узле (учет нулевого пробега); особенностями оценки хозяйственной деятельности; изменением условий труда (объекта работы), неблагоприятно отражающимся на производительности труда водителей; сложившейся системой планирования и управления.
Все эти факторы не являются полностью обоснованными. Так, например, фактор дислокации автомобилей по отношению к обслуживаемому терминалу не является существенным при обосновании закрепления подвижного автотранспорта за конкретным терминалом, так как при изменении объекта работы автотранспорта в условиях транспортного узла колебания нулевого пробега будут минимальными. Выбор остальных факторов для обоснования закрепления подвижного состава автотранспорта за терминалами полностью не обоснован, так как оценка хозяйственной деятельности производится на всех терминалах и автокомбинатах по одним и тем же показателям, изменение объекта работы никак не отразится на производительности труда водителя вследствие того, что технология обработки контейнеров на всех терминалах практически одинакова и может отличаться только наличием (на одних) или отсутствием (на других) «площадки оборотных полуприцепов»; система планирования и управления на контейнерных терминалах полностью идентична.
Закрепление подвижного состава автотранспорта за контейнерными терминалами не только недостаточно обосновано, но и имеет отрицательную сторону. Основным недостатком является невозможность оперативного перераспределения автомобилей между терминалами в случае, если на одном терминале образуется "излишек" автомобилей, т.е. «провозная способность» автопарка выше предъявляемого объема перевозок, а на другом терминале - "нехватка" автомобилей вследствие того, что провозная способность автопарка ниже предъявляемого объёма перевозок.
Кроме этого, существуют недостатки при оперативном планировании. При системе планирования и управления, когда оперативные планы составляются на каждом автокомбинате и терминале независимо от других автокомбинатов и терминалов, в ходе выполнения разработанных оперативных планов проявляется несогласованность их действий, которая выражается в том, что автомобили с разных терминалов доставляют контейнеры к одному и тому же клиенту одновременно, что приводит к возникновению очередей автомобилей на обслуживание. Кроме того, объем доставляемых к клиентам грузов может превышать как пропускную способ ность погрузочно-разгрузочных механизмов, так и перерабатывающую способность "производства" данного клиента и его потребность в данном грузе. Это приводит к сверхнормативным простоям автомобилей, полуприцепов, контейнеров, а также к лишним запасам грузов на складах клиентов.
Для правильного изучения процессов функционирования автомобильного транспорта при перевозках крупнотоннажных контейнеров в транспортном узле и для уяснения места и роли автотранспорта при обслуживании транспортного узла необходимо рассмотреть технологические процессы, протекающие в узле. На рисунке 3.1 представлена схема технологического процесса смешанных перевозок грузов в транспортном узле.
Транспортный узел представляет собой сложный комплекс динамичного взаимодействия смежного вида транспорта с автотранспортом и автотранспорта с клиентурой.
Технологический процесс перевозок грузов смешанного сообщения можно разделить на технологический процесс смежного вида транспорта и технологический процесс автомобильного транспорта.
Поскольку в исследуемой системе в качестве смежного вида транспорта выступает железнодорожный, то рассмотрим его технологический процесс при перевозках крупнотоннажных контейнеров.
Его можно разделить на следующие фазы: 1. Прибытие железнодорожного состава или иного подобного средства в транспортный узел. 2. Формирование-расформирование состава, прибывшего в транспортный узел, сортировка на узловой сортировочной станции. 3. Подача состава на контейнерный терминал под погрузку-разгрузку. 4. Разгрузка железнодорожного состава или иного подобного средства. 5. Погрузка железнодорожного состава или иного подобного средства. 6. Уборка железнодорожного состава или иного подобного средства с контейнерного терминала. 7. Сортировка, формирование состава перед отправлением из транспортного узла. 8. Отправление железнодорожного состава или иного подобного средства из транспортного узла.
После окончания предыдущей фазы технологического процесса начало следующей подвижной состав ожидает в местах отстоя (применительно к нашей модели это - буферные емкости).
