4. Разработка методики формирования области эффективных альтернатив (оэа) развития облика и мощности мтс

Учитывая большую размерность задач, связанных с оптимизацией развития транспортных систем, в работах [4, 20, 21, 129, 134] предложены различные приемы, методы и методики, позволяющие снижать размерность задачи, переходя от универсального (полного) множества альтернатив (вариантов) (УМА) к исходному (ИМА), а затем к допустимому множеству альтернатив (ДМА). Из ДМА для работы лица, принимающего решение, отбирается эффективная их область, удовлетворяющая принятым для сравнения критериям. Как правило, принимались два критерия – технический (t, , r) и экономический (R, C, З*).

Формирование ОЭА для такой постановки, с учетом многокритериальности, – процесс очень сложный и трудоемкий. Прежде чем перейти к построению методики формирования ОЭА для задачи рассматриваемого класса, уточним данное понятие.

В настоящем исследовании под ОЭА предлагается понимать совокупность оптимальной и субоптимальных альтернатив (стратегий, схем) этапного изменения облика и мощности МТС, по которым результат работы системы превышает суммарные дисконтированные строительно-эксплуатационные расходы в пределах горизонта расчета или его части.

Смысл этого определения и его справедливость можно проиллюстрировать на следующем примере. Пусть сформирована оптимальная схема (альтернатива) этапного изменения облика и мощности, и намечены субоптимальные, имеющие критерий оптимальности несколько хуже оптимального, но представляющие привлекательность по другим соображениям для ЛПР (рис. 4.11).

На рисунке 4.11 сплошной выделенной линией показана оптимальная схема, имеющая:

(4.24)

минимум критерия - суммарные дисконтированные строительно-экс­плуатационные расходы. Пунктиром показаны возможные субоптимальные схемы этапного изменения облика и мощности МТС.

Сопоставим по шагам на t = 5, 10, 15 и 20 год горизонта расчета T, результат работы системы – и критерий оценки узловых точек сетки «состояния-время» S_j;t.

C

S_5;20

S_5;10

S_5;15

S_4;15

S_4;10

ОЭА

S_3;10

5

10

15

20

T

Доходная (аккордная) ставка  (или тариф)

Увеличение аккордной ставки +

Уменьшение аккордной ставки –

Рис. 4.11. Пример иллюстрации поиска ОЭА

1 шаг t₁ = 5 год;

если S_2;5, S_3;5, S_4;5, S_5;5> , то данные узловые точки не попадают в область эффективного решения для пяти лет.

2 шаг t₂ = 10 год;

не входит в ОЭА;

и данные точки попадают в ОЭА.

3 шаг t₃ = 15 год

и попадают в ОЭА.

Исходя из приведенного сопоставления результатов и затрат, на рисунке 4.11 выделена ОЭА как исходная информационная база для работы ЛПР. В пределах ОЭА любая намеченная стратегия (альтернатива) этапного наращивания мощности МТС будет иметь , что позволяет принять любую из них к реализации.

Приведенный пример, справедливость которого проверена при разработке дипломных проектов и магистерских работ, позволяет сформировать методику поиска области эффективных альтернатив для поддержки принятия решений этапного развития элементов и МТС в целом. Методика базируется на системном представлении элементов и МТС в целом и принятой концепции ИПП и показана в виде блок-схемы на рисунке 4.12.

Большое превышение результатов над затратами ставит вопрос о возможной корректировке аккордной ставки (тарифов) в сторону снижения.

При формировании ОЭА математическая постановка задачи представляет собой трехэтапную процедуру решения задачи:

1 этап минимизируется критерий:

(4.25)

2 этап максимизируется критерий:

(4.26)

3 этап сопоставление результатов и затрат, и формирование ОЭА

(4.27)

В такой постановке задача может решаться для МТС, МТК, МТЗ, МТУ и любого их элемента (СС, ПС, ЖДЗ, Терминалы).

Для МТУ из рассмотренного примера последовательность рассмотрения элементов должна начинаться с терминалов и далее по нарастанию объемов потребных перевозок (Г_п(t)).

Рис. 4.12. Блок-схема формирования области эффективных альтернатив

Формирование ОЭА в пределах множества возможных расчетных случаев, имеющих различные сценарии развития и различные , позволяет построить такую стратегию этапного наращивания облика и мощности исследуемой системы, которая будет устойчива к изменению потребных объемов работы узла в пределах рассматриваемых прогнозов, что является важным условием при решении проблемы разработки инвестиционного проекта в условиях риска и неопределенности прогнозов.

Особую сложность при формировании эффективной альтернативы (стратегии) развития МТС, МТК, МТЗ, МТУ представляет увязка, например для МТУ, схем этапного развития терминалов, припортовых станций и автодорожных подходов к порту.

Рассмотрим методические приемы решения данной задачи на примере освоения дополнительного грузопотока Г_п(t) железнодорожной припортовой станцией в увязке с этапным развитием терминалов.

Пусть по предложенной авторами монографии методике сформирована оптимальная альтернатива (схема) этапного изменения облика и мощности терминалов (рисунок 4.13) при трех возможных технических состояниях системы.

Рис. 4.13. Оптимальная схема развития терминала

Для надежной и эффективной работы исследуемой транспортной системы МТУ необходимо чтобы , следовательно, по сформированной оптимальной схеме этапного изменения облика и мощности терминалов можно зафиксировать необходимый уровень провозной способности припортовой станции.

Применительно к рассматриваемому примеру следует, что в период времени t = 1 по ₁₂ возможная провозная способность припортовой станции должна быть , в период времени с ₁₂ +1 до ₂₃ – , а в период с ₂₃ + 1 до .

Для увязки развития ПС и терминалов, проводится мониторинг технического состояния элементов ПС и системы в целом, и определяется . Производится сравнение с и назначается множество возможных мероприятий, позволяющих по мере необходимости увеличивать мощность ПС.

Задача наращивания мощности припортовой станции решается по разработанной авторами методике.

При этом могут быть различные варианты. Например .

Исходя из ситуации, изображенной на рисунке 4.14 необходимо с момента времени _1i увеличить мощность ПС до уровня , превышающего .

Рис. 4.14. Фрагмент формирования множества возможных технических состояний припортовой станции для освоения Г_п(t)

Таким образом, сформированная оптимальная схема изменения облика и мощности терминалов, является отправной позицией для решения проблемы развития припортовой станции. Пропускная способность ПС может определяться с применением разработанной в [136] автоматизированной системы.