7.4. Маршрутизация перевозок

Маршрутизация перевозок — это составление маршрутов движения подвижного состава или его порядок следования между пунктами про­изводства и потребления. Маршрутизацию перевозок выполняют для однородных грузов, требующих для перевозки однотипный подвижной

состав. При маршрутизации перевозок учитывается множество ограни­чений, вызываемых конкретными условиями работы транспорта: объе­мы перевозок поставщиков и потребителей, характер грузов, время их доставки, структура парка подвижного состава и его наличие, режим работы автотранспортных предприятий и погрузочно-разгрузочных пун­ктов, режим работы водителей, пропускная возможность погрузочно-разгрузочных пунктов и дорожной сети, значение целевой функции др.

Методы маршрутизации перевозок делятся на маршрутизацию перевозок помашинных отправок и маршрутизацию перевозок мел­ких партий грузов.

В зависимости от использования математического аппарата они делятся на методы, основанные на моделях математического програм­мирования, и на методы, основанные на алгоритмах задач теории расписаний.

Методы первого класса делятся на две группы. К первой группе относятся задачи, в которых при известных ездках с грузом определя­ются потоки движения автомобильного подвижного состава без груза.

Недостатки этого метода: не обеспечивает учета всех ограниче­ний и параметров, существующих в реальной системе (время в наря­де, закрепление автомобилей за клиентурой и т. д.);

возникает необходимость корректирования плана вручную (состав­ление графиков движения, графика работы погрузочно-разгрузочного пункта), что иногда приводит к отклонениям от полученного варианта.

Методы второй группы рассматривают маршруты движения как технологические способы использования ресурсов с определенными «ценами», и задаются столбцы матрицы условий. Переменными яв­ляются интенсивности грузопотоков по маршрутам.

Преимущества (по сравнению с первым методом):

возможность учета многих ограничений, выдвигаемых практикой;

исключение ручных операций при составлении оперативного плана.

Недостатки:

большая размерность задач, определяющая трудность решения;

не учитывается наличие очередей в пунктах выполнения погру­зочно-разгрузочных работ (ПРР);

алгоритмы имеют недостаточное быстродействие для оперативно­го управления перевозочным процессом в реальном режиме времени.

Методы второго класса построены на использовании аппарата те­ории расписаний. Этапы транспортного процесса (погрузка, тран­спортирование, разгрузка, подача подвижного состава) представля­ются в виде «работ». Подвижной состав и посты ПРР выступают как «приборы», предназначенные для выполнения «работ». В результате

240

241

решения задачи определяется расписание выполнения «работ» (рас­пределение ресурсов между работами и очередность выполнения работ).

Недостаток:

отсутствуют алгоритмы точного решения задач теории расписаний из-за большой размерности.

В настоящее время известны следующие приближенные методы ре­шения задач теории расписании:

методы случайного поиска;

методы ситуационного управления;

методы, основанные на эвристических процедурах сокращения раз­мерности задачи.

Методы случайного поиска построены на использовании процеду­ры Монте-Карло. Из полученного множества решений выбирается наи­лучшее, согласно заданному критерию оптимальности. Полученные этим методом решения обычно находятся на уровне решений, при­нимаемых опытным диспетчером. По этой причине они не нашли широкого применения.

Модели методов теории ситуационного управления определенным образом формализуют реальные системы, которые работают в диало­говом режиме с ЭВМ и могут «обучаться» на опыте экспертов (дис­петчеров). Так как модель перенимает опыт человека, то после «обуче­ния» решает задачи на уровне принимавших участие экспертов. Требу­ется большое время на «обучение» ЭВМ; сложность алгоритмической и программной реализации.

Методы, основанные на эвристических процедурах сокращения раз­мерности задачи, заключаются в следующем. Процесс составления мар­шрутов движения делится на несколько шагов. На каждом шаге выби­рается «работа» для загрузки незанятого «прибора». Выбор осуществ­ляется из некоторого количества «работ», которые могут быть выполнены рассматриваемым «прибором». Наличие свободы выбора «работ» обусловливает существование определенного множества пла­нов, которые отличаются друг от друга величиной некоторых показа­телей (простои «приборов», общая продолжительность выполнения заданных «работ» и т. д.). Функции предпочтения представляют собой формальную оценку принимаемого решения на конкретном шаге фор­мирования оперативного плана.

Использование функций предпочтения позволяет сформировать план, близкий к оптимальному, не «просматривая» других возмож­ных решений. В качестве функции предпочтения могут быть длитель­ность выполнения очередного этапа обслуживания и др.

242

Рис. 45. Схема дорожной сети

243

Для повышения оптимальности полученных планов используют комбинацию функций предпочтения как решения комбинаторных задач — последовательность функций предпочтения, так и в виде обоб­щенного показателя.

Наибольшее применение для формирования маршрутов перевозок находит метод «совмещенной матрицы», когда при известных ездках с грузом определяется движение подвижного состава без груза. Этот метод предполагает, что план поставок выполняется совокупностью лю­бых маятниковых и кольцевых маршрутов независимо от их протяжен­ности, числа звеньев и без учета подачи и возврата автомобилей. Необ­ходимое условие — число автомобилей, прибывающих в пункт погруз­ки, должно равняться числу автомобилей, выходящих из этого пункта.

Задача формулируется следующим образом: минимизировать хо­лостые пробеги

(7.40)

при ограничениях (7.41)

где у_ij - число ездок без груза из j пункта выгрузки в i пункт по­грузки.

Рассмотрим применение этого метода на примере.

Задача 7.6

Строительные организации В₁, В₂, В₃, В₄, В₅, В₆ получают стро­ительные материалы с пяти карьеров (рис. 45).

Рациональное закрепление потребителей грузов за поставщика­ми приведено в табл. 26—28. Кратчайшее расстояние между пунктами указано в табл. 29. Все перечисленные строительные материалы мож­но перевозить на одном и том же типе подвижного состава. Необхо­димо так организовать перевозочный процесс, чтобы коэффициент использования пробега подвижного состава имел максимально воз­можную величин}

Таблица 26