- •Моделирование транспортных процессов и систем
- •1. Информация о дисциплине
- •1.1. Предисловие
- •Раздел 1. Роль математических методов в решении производственных задач автомобильного транспорта (14 ч)
- •1.2. Содержание дисциплины и виды учебной работы
- •1.2.1. Содержание дисциплины
- •1.2.2. Объем дисциплины и виды учебной работы
- •2. Рабочие учебные материалы
- •2.1. Рабочая программа
- •Введение (2 ч)
- •Раздел 7. Методы динамического программирования (13 ч)
- •Раздел 8. Планирование перевозок по сборным, развозочным и сборно-развозочным маршрутам (22 ч)
- •Раздел 9. Теория массового обслуживания в задачах оптимизации транспортных процессов (13 ч)
- •Заключение (1 ч)
- •2.2. Тематический план дисциплины
- •2.2.1. Тематический план дисциплины
- •2.2.2. Тематический план дисциплины
- •2.2.3. Тематический план дисциплины
- •2.3. Структурно-логическая схема дисциплины «Моделирование транспортных процессов и систем»
- •Роль математических методов в решении производственных задач автомобильного транспорта
- •2. Корреляционно-регрессионный
- •3. Модели линейного программирования
- •4. Формирование
- •5. Маршрутизация перевозок
- •6. Модели транспортных сетей
- •7. Методы динамического программирования
- •8. Планирование перевозок по сборным,
- •9. Теория массового обслуживания в задачах оптимизации транспортных процессов. Заключение
- •Использовании информационно-коммуникационных технологий
- •2.5. Практический блок
- •2.5.1. Лабораторные работы
- •2.5.1.1. Лабораторные работы (очная и очно-заочная формы обучения)
- •2.5.1.2. Лабораторные работы (заочная форма обучения)
- •2.5.2. Практические занятия (очная форма обучения)
- •2.6. Балльно-рейтинговая система оценки знаний
- •Информационные ресурсы дисциплины
- •Библиографический список
- •3.2. Опорный конспект Введение
- •Роль математических методов в решении производственных задач автомобильного транспорта
- •1.1. Представление процессов в автомобильно-дорожном комплексе как процессов в сложной системе
- •1.2. Понятие модели. Классификация моделирования систем. Эвристические методы решений задач
- •Условия задач по количеству грузов и расстояний
- •Формирование объекта имитационного моделирования
- •Массив вершин графа автомобильно-дорожной сети территории
- •2. Корреляционно-регрессионный анализ математических моделей
- •2.2. Вычисления парной корреляции и линейной регрессии
- •Заключение по решению
- •Заключение по решению
- •3. Модели линейного программирования в решениях задач управления транспортными процессами
- •3.1. Общая задача линейного программирования
- •3.2. Графоаналитический метод
- •3.3. Симплексный метод
- •Симплексная таблица с первоначальным допустимым базисным решением задачи
- •Вторая симплексная таблица для решения задачи по перевозке грузов
- •4. Формирование системы оптимальных грузопотоков
- •4.1. Общая постановка задачи. Метод потенциалов
- •4.2. Задача закрытого типа по сокращению дальности перевозок
- •4.3. Задача открытого типа с нарушенным балансом производство-потребление для однородных грузов
- •Матрица условий задачи на перевозку груза при наличии дисбаланса производство-потребление
- •Матрица условий задачи с введенным фиктивным потребителем, уравнивающим дисбаланс производство-потребление
- •4.5. Задача с минимизацией времени перевозки скоропортящихся грузов
- •Матрица условий
- •Матрица расчета
- •5. Маршрутизация перевозок грузов помашинными отправками
- •5.1. Общая постановка задачи
- •5.2. Аналитическая модель задачи маршрутизации перевозок
- •5.3. Решение задачи маршрутизации. Составление маятниковых и
- •6. Модели транспортных сетей экономического региона и расчеты кратчайших расстояний перевозок
- •6.1. Принципы формирования моделей транспортных сетей
- •Минимальная величина Это и будет строки к9, и опять .
- •Затем исправляется величина в соответствующем столбце матрицы.
- •Исходный базовый вариант для определения кратчайших расстояний между пунктами модели (рис. 6.2)
- •Оптимальное решение для определения кратчайших расстояний между пунктом а1 и всеми остальными для модели (рис. 6.2)
- •Решение для определения кратчайших расстояний по маршрутной сети (рис. 6.2) от пункта а2 до всех остальных
- •Решение для определения кратчайших расстояний по маршрутной сети (рис. 6.2) от пункта а3 до всех остальных
- •Методы динамического программирования
- •Основные понятия и общая постановка задачи
- •7.2. Методика оптимального решения задачи
- •Выбор кратчайшего пути на этапе V
- •Выбор кратчайшего пути на этапе IV
- •Выбор кратчайшего пути на этапе III
- •Выбор кратчайшего пути на этапе II
- •Выбор кратчайшего пути на этапе I
- •8. Планирование перевозок по сборным, развозочным и сборно-развозочным маршрутам
- •8.2. Проектирование развозочных маршрутов методом перебора вариантов
- •Результаты расчета пробега и грузооборота в развозочной системе
- •Результаты функционирования автомобиля в системе
- •8.3. Проектирование маршрутов методом сумм
- •Результаты расчета
- •Результаты функционирования автомобиля в системе
- •9. Теория массового обслуживания в задачах оптимизации транспортных процессов
- •Общая характеристика автотранспортных задач массового обслуживания
- •9.2. Аналитические модели оптимальных решений задач
- •Заключение
- •3.3. Глоссарий
- •3.4. Методические указания к выполнению лабораторных работ
- •Объемы перевозок груза, т
- •3.5. Методические указания к проведению практических занятий
- •Номер начального пункта пути следования по сети дорог (рис. 6.2) для выполнения лабораторной работы №3
- •Номер начальной точки (пункт погрузки), пункты разгрузки и потребность их в грузе
- •3.5.1. Практическое занятие №1. Оптимизация грузопотоков с помощью модели транспортной задачи линейного программирования с использованием метода аппроксимации Фогеля
- •1. Описание метода расчета
- •Исходная матрица с данными и начальный этап решения задачи по методу аппроксимации Фогеля
- •Этапы расчетов по составлению первого допустимого плана перевозок груза при решении задачи по методу аппроксимации Фогеля
- •3.5.2. Практическое занятие №2. Сменно–суточное планирование перевозок помашинных отправок грузов. Составление маятниковых и кольцевых маршрутов
- •Сводный план грузопотоков (т) и расстояния между пунктами (км),
- •План подачи порожнего подвижного состава (пс) под погрузку,
- •Сводный план грузопотоков (т) и расстояния между пунктами (км) варианты 2,4,6,8,0 (последняя цифра шифра студента)
- •План подачи порожнего подвижного состава (пс) под погрузку, варианты 2,4,6,8,0 (последняя цифра шифра студента)
- •3.5.3. Практическое занятие №3. Прикрепление кольцевых маршрутов к автотранспортному предприятию и технологический расчет маршрута
- •4. Блок контроля освоения дисциплины
- •4.1. Задание на курсовой проект и методические указания к его выполнению общие указания
- •Задание на курсовой проект
- •Вопросы по курсовому проекту
- •Задача №1
- •Расстояния между пунктами, км
- •Объемы перевозок груза, т
- •Задача №2
- •Развозочного маршрута
- •Методические указания к выполнению курсового проекта
- •4.2. Текущий контроль
- •Правильные ответы на тренировочные тесты текущего контроля
- •Итоговый контроль
- •Перечень вопросов к экзамену
- •Содержание
- •3. Информационные ресурсы дисциплины……………………………………27
- •191186, Санкт-Петербург, ул. Миллионная, 5
Результаты расчета
-
Номер
маршрута
Порядок
объезда
Грузооборот,
т·км
1
АЖИЛКМЗА
33,4
2
АЗМКЛИЖА
45,10
Принимаем для дальнейшего проектирования системы маршрут №1 - АЖИЛКМЗА, поскольку ему соответствует минимальный грузооборот. Расчет результатов функционирования автомобиля в системе выполним, используя модель развозочной системы. Результаты представлены в табл. 8.5.
Таблица 8.5
Результаты функционирования автомобиля в системе
-
Маршрут
Q, т
Lc, км
tpм, ч
Р, т·км
АЖИЛКМЗА
2,5
33,0
2,07
33,4
В случае, если перевозимый груз относится к грузам первого класса, для перевозки груза на спроектированном маршруте достаточно автомобиля с грузоподъемностью 2,5 т. Если нет автомобиля требуемой грузоподъемности или груз не первого класса, то требуется другой автомобиль, большей грузоподъемности.
Вопросы для самоконтроля
1. Сформулируйте принятую классификацию автотранспортных систем по комплексу признаков.
2. Перечислите основные методы планирования перевозок по сборным, развозочным и сборно-развозочным маршрутам.
3. Опишите общий алгоритм проектирования РСТС.
4. Сформулируйте основные этапы метода перебора вариантов при проектировании маршрутов.
5. Сформулируйте основные этапы метода сумм, используемого при проектировании маршрутов.
9. Теория массового обслуживания в задачах оптимизации транспортных процессов
Общая характеристика автотранспортных задач массового обслуживания
Теория массового обслуживания является одним из разделов теории вероятностей. В последние годы она получила развитие и выделилась в самостоятельный раздел математики. Основоположником теории массового обслуживания является датский ученый А.К. Эрланг. Его первая работа по этому вопросу была опубликована в 1909 году.
Идеи и методы теории массового обслуживания в настоящее время получают широкое распространение на автомобильном транспорте. Используя теорию массового обслуживания, можно находить оптимальные и близкие к оптимальным решения таких практических задач, как определение числа постов погрузки, выгрузки и технического обслуживания, оптимизация процесса заправки автомобилей топливом, определение величины резерва подвижного состава, выбор количества подвижного состава, обслуживание населения автомобилями-такси и другие.
Термин массовое обслуживание означает, что речь идет не о конкретном объекте, а о совокупности объектов, потребности которых требуется удовлетворить.
Особенностью теории массового обслуживания является то, что она рассматривает любой процесс массового обслуживания как вероятностный. Теория массового обслуживания занимается изучением таких транспортных процессов, в которых возникают очереди на обслуживание. Причинами возникновения очередей являются случайно изменяющиеся потребности в обслуживании, вызываемые, например, неравномерным прибытием автомобилей на погрузку–выгрузку; ограниченностью мощности погрузо-разгрузочных постов; неравномерным прибытием автомобилей на заправку топливом, на станцию технического обслуживания и ограниченностью мощности постов обслуживания; прибытие такси по вызову; подход пассажиров к остановкам городского транспорта; прибытие транспортных средств к пассажирским остановкам и так далее.
С помощью теории массового обслуживания решаются задачи оптимизации вышеуказанных процессов.
Общая модель системы массового обслуживания состоит из обслуживаемой и обслуживающей систем. Обслуживаемая система включает совокупность источников требований и входящего потока требований.
Требование – это запрос на выполнение работы (погрузки-выгрузки, заправки топливом, ремонта, посадки в транспорт для поездки и другие).
Источник требований – это объект (диспетчер, водитель, пассажир, механизм и так далее), который может послать в обслуживающую систему только одно требование.
Носитель требований, например водитель, автомобиль или агрегат, которому могут понадобиться услуги, запасные части, житель города, которому понадобилось свободное такси. Требования и его носитель часто отождествляются. Требования от всех источников в обслуживающую систему образуют входящий поток требований.
Обслуживающая система состоит из накопителя и механизма обслуживания. Требования поступают в накопитель, где ожидают начала обслуживания, если есть очередь, или обслуживаются сразу.
Обслуживанием считается удовлетворение поступившего запроса на выполнение услуги. Механизм обслуживания состоит из нескольких обслуживающих аппаратов.
Обслуживающий аппарат – это часть механизма обслуживания, способная удовлетворить только одно требование. После окончания обслуживания требования покидают систему, образуя выходящий поток требований.
Для применения теории массового обслуживания нужно изучать и анализировать фактические данные. Практическая цель применения теории – это предсказание поведения системы при ее будущей работе еще до того, как система создана, то есть на стадии проектирования системы.
Основной базовой величиной в теории обслуживания является поток требований на обслуживание. Для рассматриваемых автотранспортных процессов потоки в большинстве случаев принимаются стационарными (не зависящими от начала отсчета времени, а зависящими только от его продолжительности), ординарными (когда в любой момент времени поступает только одно требование) и потоками без последствий (не зависящими от количества ранее поступивших требований). Такие потоки называются простейшими.
Работа погрузочно-разгрузочных постов, постов на станциях технического обслуживания, на топливо - заправочных пунктах, обслуживающих подвижной состав, относится к разомкнутым системам. В таких системах отсутствует связь между обслуженным требованием и требованиями, поступившими на обслуживание.
При этом выбор наиболее эффективного варианта загрузки системы является проблематичным. Исходить из средней загруженности системы нельзя, поскольку одним из условий нормальной работы системы является выполнение на каждой фазе работы неравенства
<
1,
где λ – средняя интенсивность входящего потока требований; ν – интенсивность обслуживания одним аппаратом в единицу времени; s –число обслуживающих аппаратов; p – коэффициент использования обслуживающей системы.
Если коэффициент использования p будет больше единицы, то обслуживающая система не справится с обслуживанием и очередь будет неограниченно расти.
В соответствии с поведением требований системы подразделяются на три группы:
1. Система с отказами, в которых требование, заставшее обслуживающие аппараты занятыми, получает отказ и теряется. Например, автомобиль уезжает со станции технического обслуживания, если посты заняты;
2. Система с ожиданиями, например, автомобиль ожидает погрузки;
3. Смешанные системы, например, часть автомобилей уезжает с автозапра- вочной станции, если очередь на заправку велика.
Теория массового обслуживания позволяет определить оптимальный характер функционирования системы массового обслуживания по характеристикам ее частей.
