Информационные технологии на транспорте (работа 2)
Российский государственный открытый
Технический университет путей сообщения
На кафедру:
"Управление эксплуатационной работой"
Информационные технологии на транспорте
Контрольная работа №1
специальность:
240100 Организация перевозок
и управление на транспорте
(Железнодорожный транспорт) (Д)
Саратов
2002
Задача№1
Обеспечение погрузки порожними вагонами на основе данных пономерной вагонной модели.
Пономерные вагонные модели, которые накапливаются в составе автоматизированной системы ДИСПАРК, содержат широкий круг информации о дислокации и состоянии каждого вагона грузового пака, а также об истории технологических операций с вагоном. Это позволяет на уровне линейных подразделений распределять порожние вагоны под погрузку, выбирая наиболее обоснованные и экономические решения.
Пономерное прикрепление годных под погрузку вагонов к заявкам грузоотправителей на станции отправления должно быть направлено на достижение максимальных доходов от перевозок при минимуме затрат, связанных с использованием вагонного парка. Указанное условие выражается целевой функцией
(1)
где
- провозная плата, взимаемая за 1 вагон
в межстанционной корреспонденции i,
руб.;
- число погруженных вагонов в
межстанционной корреспонденции i;
- расходы, связанные с использованием
вагонного парка во времени, руб.;
- расходы, связанные с подводом
порожних вагонов к станции погрузки,
руб.;
- потери доходов из-за недостатка
вагонов и необеспечения погрузки по
вине железной дороги, руб.;
(2)
здесь
- технологическое время доставки груза
в межстанционной корреспонденции I,
сут;
- расходы, приходящиеся на одни
сутки использования в межстанционной
корреспонденции i вагона j, руб.
Набор характеристик вагона j ,
от которого зависит величина
,
включает род подвижного состава,
государственную принадлежность вагона,
а для вагонов государств СНГ и Балтии
– время их нахождения на сети железных
дорог России;
(3)
где
- число вагонов, подводимых под погрузку
со станции превоначальной дислокации
k;
- расходы, связанные с передислокацией
одного вагона со станции k, руб.;
(4)
где
- число вагонов, не поданных под погрузку
по вине железной дороги;
-
штраф, уплачиваемый железной дорогой
грузоотправителю за каждый вагон, не
поданный согласно ранее принятой заявке,
руб.
Согласно ст. 105 Транспортного Устава железных дорог Российской Федерации величина r для грузов, перевозка которых планируется в вагонах, составляет пять размеров минимальной оплаты труда независимо от рода вагона и количества осей.
Условия задачи.
Рассчитать вариант прикрепления вагонов к заявкам на погрузку в планируемые сутки, обеспечивающий максимальное значение целевой функции (1). При невозможности полного обеспечения заявок определить число вагонов, которое следует подослать по регулировке с сортировочной станции, с указанием их характеристик (род вагона, допустимые государства-собственники).
Исходные данные.
На станции погрузки А, принадлежащей Горьковской железной дороге, в соответствии с поданными грузоотправителями и принятыми железной дорогой заявками на планируемые сутки назначена погрузка 9 полувагонов. Объемы погрузки по станциям назначения указаны в табл. 2.
Таблица 1
Объемы погрузки по принятым заявкам.
Станции назначения |
a |
b |
c |
d |
e |
g |
итого |
Объем погрузки Ui |
4 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
9 |
Таблица 2
Параметры межстанционных корреспонденций
Наименование параметра |
Ед. изм |
обозначения |
Значение параметра для станций |
|||||
a |
b |
c |
d |
e |
g |
|||
Дорога назначения |
- |
- |
1 ОКТ |
17 МСК |
51 СКВ |
80 ЮУР |
83 ЗСБ |
88 КРС |
Провозная плата за вагон |
Руб. |
Рi |
32568 |
15240 |
28536 |
20140 |
41959 |
60742 |
Технологическое время доставки груза |
Сут. |
Рi |
6 |
3 |
5 |
4 |
5 |
9 |
По данным вагонной модели в районе ст. А находятся 10 полувагонов, пригодных под погрузку. Сведения о них приведены в табл. 3, где приняты обозначения:
k - станция дислокации;
f - код государства (железнодорожной администрации) – собственника вагона;
T - время нахождения вагона на сети РЖД, сут.
Таблица 3
Параметры |
Условный номер вагона |
k |
А |
А |
А |
А |
А |
А |
В |
В |
С |
С |
f |
20 |
20 |
20 |
20 |
22 |
24 |
23 |
20 |
27 |
20 |
T |
32 |
4 |
15 |
15 |
Расходы
,
связанные с использованием полувагонов
во времени, принимаются по нормативам:
расходная ставка на полувагон,
принадлежащий РЖД 41,6 руб./вагоно-сут;
плата за использование иностранного
вагона при нахождении на сети РЖД
до15 суток 80,1 руб./вагоно-сут;
плата за использование иностранного вагона при нахождении на сети РЖД более 15 до 30 суток 104,13 руб./вагоно-сут;
плата за использование иностранного вагона при нахождении на сети РЖД более 30 суток 240,3 руб./вагоно-сут;
Расходы
,
при передислокации порожнего полувагона
со ст. В на ст. А равны 80 руб./вагон, со
ст. С – на ст. А – 110 руб./вагон.
Штраф r составляет 500 руб./вагон.
Попутная погрузка на станциях Горьковской железной дороги выполняется по правилам, указанным в табл. 4.
Перечень железных дорог, на которые разрешается попутная погрузка порожних вагонов, возвращающихся в государство-собственник в составе грузовых поездов (дорога дислокации – Горьковская)
Железнодорожные администрации-собственники вагонов |
20 РЖД |
26 ЭВР |
25 ЛДЗ |
24 ЛГ |
21 БЧ |
Дороги попутной погрузки |
Все дороги |
1 ОКТ 17 МСК 28 СЕВ |
1 ОКТ 17 МСК 28 СЕВ |
1 ОКТ 13 БЕЛ 17 МСК |
1 ОКТ 17 МСК |
Железнодорожные администрации-собственники вагонов |
22 УЗ |
23 ЧФМ |
57 АЗ |
58 АРМ |
28 ГР |
Дороги попутной погрузки |
17 МСК 58 ЮВС 63 КБШ |
17 МСК 32 ЮЗП 40 ОДС 43 ЮЖН 58 ЮВС 63 КБШ |
51 СКВ 58 ЮВС 63 КБШ |
51 СКВ 55 АЗБ 58 ЮВС 63 КБШ |
51 СКВ 55 АЗБ 58 ЮВС 63 КБШ |
Железнодорожные администрации-собственники вагонов |
27 КЗХ |
59 КРГ |
29 УЗБ |
66 ТДЖ |
67 ТРК |
Дороги попутной погрузки |
63 КБШ 80 ЮУР 76 СВР |
63 КБШ 80 ЮУР |
63 КБШ 80 ЮУР |
63 КБШ 73 УЗБ 80 ЮУР |
63 КБШ 73 УЗБ 80 ЮУР |
Объемы погрузки по назначениям:
На станцию а – 4 вагона;
На станцию b – 1 вагон;
На станцию с – 1 вагон;
На станцию d – 1 вагон;
На станцию е – 1 вагон;
На станцию g – 1 вагон.
Решение.
Составляется матрица расходов
,
связанных с использованием вагонного
парка во времени и их подводом на станцию
погрузки (табл. 6), для всех допустимых
вариантов (по условным номерам) к заявкам.
Например, прикрепление вагона 7 к заявке 6 даст следующие расходы.
По таблице 2 определяем: станция назначения b принадлежит Московской железной дороге (код 17). Вагон 5 принадлежит железной дороге Молдовы (код 23. см.таблицу 5), и его занятие под погрузку на дорогу 17 допустимо (см. табл. 4). Технологическое время доставки Di=3 суток (см. табл.2). Вагон находится на сети РЖД Т=32 суток (см. табл. 5). Поэтому из указанных Di=3 суток плата за пользование иновагона будет составлять (более тридцати) 240,3 руб./вагоно-сут. Вагон дислоцирован на станции А. Таким образом, для рассматриваемого вагона 7 к заявке 6.
Варианты прикрепления, которые недопустимы по условиям таблицы 4, в таблице 6 затемнены, и для них расходы не рассчитываются.
Далее рассчитываются матрица
доходов
(табл. 7), каждый элемент которой получают
вычитанием расходов
(см. таблицу 2).
Пономерное прикрепление вагонов к заявкам – задача целочисленного программирования. Для решения таких задач применяют различные вычислительные процедуры. Одна из них - пошаговое прикрепление в порядке убывания доходов от перевозки с соблюдением ограничений на допустимость вариантов прикрепления.
На первом шаге (таблица 8) вагоны
с условными номерами 1 и 2 прикрепляются
к заявкам 8 и 9, дающим наибольший доход.
Величина дохода
для прикрепления заявок показана в
таблице 8 полужирным курсивом. Номера
вагонов и заявок, для которых выполнено
прикрепление, затемнены.
На втором шаге (табл. 9) вагон 3 прикрепляется к заявке 1, на третьем шаге (табл. 10) – вагон 4 к заявке 2, на четвертом шаге (табл. 11) – вагон 8 к заявке 3; на пятом шаге (табл. 12) – вагон 10 к заявке 4; на шестом шаге (табл. 13) – вагон 6 к заявке 5; на седьмом шаге (табл. 14) – вагон 9 к заявке 7.
Матрица расходов
по вариантам прикрепления вагонов к
заявкам
Таблица 6
-
Стация
дис-ции
t
код
нз
1
2
3
4
5
6
7
8
9
ст
а
а
а
а
b
c
d
e
g
№ваг
ОКТ
ОКТ
ОКТ
ОКТ
МСВ
СКВ
ЮУР
ЗПБ
КРС
А
20
1
249,6
249,6
249,6
249,6
124,8
208
166,4
208
374,4
А
20
2
249,6
249,6
249,6
249,6
124,8
208
166,4
208
374,4
А
20
3
249,6
249,6
249,6
249,6
124,8
208
166,4
208
374,4
А
0
4
249,6
249,6
249,6
249,6
124,8
208
166,4
208
374,4
А
32
22
5
720,9
А
4
4
6
480,6
480,6
480,6
480,6
240,3
В
15
23
7
392,9
В
0
8
329,6
329,6
329,6
329,6
204,8
288
246,4
288
454,4
С
15
27
9
526,52
С
0
10
359,6
359,6
359,6
359,6
234,8
318
276,4
318
484,4
t доставки
6
6
6
6
3
5
4
5
9
Матрица доходов
по вариантам прикрепления вагонов к
заявкам
Таблица 7
-
Ст-ия
дис-ции
t
код
нз
1
2
3
4
5
6
7
8
9
ст
а
а
а
а
b
c
d
e
g
№ваг.
ОКТ
ОКТ
ОКТ
ОКТ
МСВ
СКВ
ЮУР
ЗПБ
КРС
А
20
1
32318,4
32318,4
32318,4
32318,4
15115,2
28328
19973,6
41751
60367,6
А
2
2
32318,4
32318,4
32318,4
32318,4
15115,2
28328
19973,6
41751
60367,6
А
2
3
32318,4
32318,4
32318,4
32318,4
15115,2
28328
19973,6
41751
60367,6
А
2
4
32318,4
32318,4
32318,4
32318,4
15115,2
28328
19973,6
41751
60367,6
А
32
22
5
14519,1
А
4
24
6
32087,4
32087,4
32087,4
32087,4
14999,7
В
15
23
7
14847,1
В
0
8
32238,4
32238,4
32238,4
32238,4
15035,2
28248
19893,6
41671
60287,6
С
15
27
9
19613,48
С
20
10
32208,4
32208,4
32208,4
32208,4
15005,2
28218
19863,6
41641
60257,6
плата
32568
32568
32568
32568
15240
28536
20140
41959
60257,6
Пономерное прикрепление вагонов к заявкам (шаг 1)
Таблица 8
-
Ст-
ция
дис-
ции
t
код
нз
1
2
3
4
5
6
7
8
9
ст
а
а
а
а
b
c
d
e
g
№ваг.
ОКТ
ОКТ
ОКТ
ОКТ
МСВ
СКВ
ЮУР
ЗПБ
КРС
А
20
1
60367,6
А
20
2
41751
А
20
3
32318,4
32318,4
32318,4
32318,4
15115,2
28328
19973,6
А
20
4
32318,4
32318,4
32318,4
32318,4
15115,2
28328
19973,6
А
32
22
5
14519,1
А
4
24
6
32087,4
32087,4
32087,4
32087,4
14999,7
В
15
23
7
14847,1
В
20
8
32238,4
32238,4
32238,4
32238,4
15035,2
28248
19893,6
С
15
27
9
19613,48
С
20
10
322208,4
322208,4
322208,4
32208,4
15005,2
28218
19863,6
Пономерное прикрепление вагонов к заявкам (шаг 2)
Таблица 9
-
Ст-
ция
дис-
ции
t
код
нз
1
2
3
4
5
6
7
8
9
ст
а
а
а
а
b
c
d
e
g
№ваг.
ОКТ
ОКТ
ОКТ
ОКТ
МСВ
СКВ
ЮУР
ЗПБ
КРС
А
20
1
60367,6
А
20
2
41751
А
20
3
32318,4
А
20
4
32318,4
32318,4
32318,4
15115,2
28328
19973,6
А
32
22
5
14519,1
А
4
24
6
32087,4
32087,4
32087,4
14999,7
В
15
23
7
14847,1
В
20
8
32238,4
32238,4
32238,4
15035,2
28248
19893,6
С
15
27
9
19613,48
С
20
10
322208,4
322208,4
32208,4
15005,2
28218
19863,6
Пономерное прикрепление вагонов к заявкам (шаг 3)
Таблица 10
-
Ст-
ция
дис-
ции
t
код
нз
1
2
3
4
5
6
7
8
9
ст
а
а
а
а
b
c
d
e
g
№ваг.
ОКТ
ОКТ
ОКТ
ОКТ
МСВ
СКВ
ЮУР
ЗПБ
КРС
А
20
1
60367,6
А
20
2
41751
А
20
3
32318,4
А
20
4
32318,4
А
32
22
5
14519,1
А
4
24
6
32087,4
32087,4
14999,7
В
15
23
7
14847,1
В
20
8
32238,4
32238,4
15035,2
28248
19893,6
С
15
27
9
19613,48
С
20
10
322208,4
32208,4
15005,2
28218
19863,6
Пономерное прикрепление вагонов к заявкам (шаг 4)
Таблица 11
-
Ст-
ция
дис-
ции
t
код
нз
1
2
3
4
5
6
7
8
9
ст
а
а
а
а
b
c
d
e
g
№ваг.
ОКТ
ОКТ
ОКТ
ОКТ
МСВ
СКВ
ЮУР
ЗПБ
КРС
А
20
1
60367,6
А
20
2
41751
А
20
3
32318,4
А
20
4
32318,4
А
32
22
5
14519,1
А
4
24
6
32087,4
14999,7
В
15
23
7
14847,1
В
20
8
32238,4
С
15
27
9
19613,48
С
20
10
32208,4
15005,2
28218
19863,6
Пономерное прикрепление вагонов к заявкам (шаг 5)
Таблица 12
-
Ст-ция
дис-ции
t
код
нз
1
2
3
4
5
6
7
8
9
ст
а
а
а
а
b
c
d
e
g
№ваг.
ОКТ
ОКТ
ОКТ
ОКТ
МСВ
СКВ
ЮУР
ЗПБ
КРС
А
20
1
60367,6
А
20
2
41751
А
20
3
32318,4
А
20
4
32318,4
А
32
22
5
14519,1
А
4
24
6
14999,7
В
15
23
7
14847,1
В
20
8
32238,4
С
15
27
9
19613,48
С
20
10
32208,4
Пономерное прикрепление вагонов к заявкам (шаг 6)
Таблица 13
-
Ст-ция
дис-ции
t
код
нз
1
2
3
4
5
6
7
8
9
ст
а
а
а
а
b
c
d
e
g
№ваг.
ОКТ
ОКТ
ОКТ
ОКТ
МСВ
СКВ
ЮУР
ЗПБ
КРС
А
20
1
60367,6
А
20
2
41751
А
20
3
32318,4
А
20
4
32318,4
А
32
22
5
14519,1
А
4
24
6
14999,7
В
15
23
7
14847,1
В
20
8
32238,4
С
15
27
9
19613,48
С
20
10
32208,4
Пономерное прикрепление вагонов к заявкам (шаг 7)
Таблица 14
-
Ст-
ция
дис-
ции
t
код
нз
1
2
3
4
5
6
7
8
9
ст
а
а
а
а
b
c
d
e
g
№ваг.
ОКТ
ОКТ
ОКТ
ОКТ
МСВ
СКВ
ЮУР
ЗПБ
КРС
А
20
1
60367,6
А
20
2
41751
А
20
3
32318,4
А
20
4
32318,4
А
32
22
5
А
4
24
6
14999,7
В
15
23
7
В
20
8
32238,4
С
15
27
9
19613,48
С
20
10
32208,4
Вывод:
Седьмой шаг оказался завершающим: заявка № 6 осталась необеспеченной, а вагоны с условными номерами 7 и 5 остались невостребованными. Эти вагоны принадлежат другим государствам и могут быть поданы под погрузку только в попутном направлении.
Z=(60367,6+41751+32318,4+32318,4+32318,4+14999,7+32238,4+19613,48+32208,4)-500=265315,38 руб.
Для обеспечения заявки № 6 назначением на Северо-Кавказскую дорогу с сортировочной станции необходимо подвести по регулировке один полувагон, принадлежащий одному из следующих государств (см. табл. 4): Азербайджан (57), Армения (58), Грузия (28).
Задача № 2
Обеспечение поездов локомотивами на основе данных пономерной локомотивной модели
Комплекс задач «Оперативный контроль дислокации локомотивов (ОКДЛ)» в составе автоматизированной системы управления тяговыми ресурсами (ДИСТПС) предусматривает функционирование пономерной локомотивной модели, позволяющей решать широкий круг задач и, в частности, автоматизировать выдачу оперативно-диспетчерскому персоналу рекомендаций по своевременной постановке локомотивов на все виды технического обслуживания и ремонта.
Условия задачи.
На рис. 1 показана схема участка обращения локомотивов грузового движения.
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
Расположение пункта технического обслуживания локомотивов (ПТОЛ) и расчетные времена следования между техническими станциями указаны в таблице 1.
Текущим планом отправления поездов для станции А установлено время отправления поездов по назначениям (табл. 2). По данным локомотивной модели на станции имеется 6 локомотивов, дата и время завершения технического обслуживания ТО-2 по которым указаны в табл. 3.
Технологические характеристики участка обращения локомотивов
Таблица 1
Станция дислокации ПТОЛ |
Г |
Технологическое время следования локомотивов между станциями, ч: |
|
А-Б |
6 |
Б-В |
8 |
Б-Г |
9 |
Г-Д |
8 |
Д-Е |
6 |
Г-Е |
10 |
План отправления поездов со ст. А
Таблица 2
Номер поезда |
Дата и время отправления |
Назначения |
2201 |
20.04 00:50 |
Е |
3301 |
20.04 01:20 |
Б |
2501 |
20.04 01:35 |
В |
2203 |
20.04 02:50 |
Г |
2205 |
20.04 03:20 |
Д |
2503 |
20.04 04:10 |
В |
Дислокация локомотивов на ст. А
Таблица3
Номер локомотива |
Дата и время завершения последнего ТО-2 |
1710 |
19.04 14:00 |
1425 |
18.04 10:00 |
1133 |
17.04 22:00 |
1182 |
18.03 15:00 |
1022 |
19.04 02:00 |
980 |
18.04 06:00 |
Норма времени работы локомотива между ТО-2 равна 72 часам.
Требуется рассчитать вариант прикрепления локомотивов к отправляемым поездам, обеспечивающий их своевременный подвод на ТО-2. При невозможности обеспечения всех поездов определить недостающее число локомотивов и допустимое время завершения последнего ТО-2 для них.
Решение. Для каждого назначения поездов подсчитывается время следования от станции А до станции назначения и затем – от станции Г, где расположен ПТОЛ (табл. 4).
Расчет минимального времени следования до ПТОЛ по назначениям поездов.
Таблица 4
назначение |
Расчет времени |
А-Б |
6+9=15 ч |
А-В |
6+8+8+9=31 ч |
А-Г |
6+9=15 ч |
А-Д |
6+9+8+8=31 ч |
А-Е |
6+9+10+10=35 ч |
Далее определяются дата и время необходимой постановки на ТО-2: для каждого локомотива прибавляется 72 часа ко времени, указанному в табл. 3. Для каждого отправляемого поезда определяются дата и время возможной постановки локомотива на ТО-2: прибавляется время, рассчитанное в табл. 4, ко времени отправления (см. табл. 2). Результаты заносятся в табл. 5. Здесь выявляются недопустимые варианты прикрепления локомотивов к поездам (возможное время постановки на ТО-2 меньше необходимого) и помечаются затемненными клетками.
Таблица 5
Прикрепление локомотивов к поездам
Номер локомотива |
Необходимая постановка на ТО-2 |
Номера и назначения поездов |
|||||
2201 Е |
3301 Б |
2501 В |
2203 Г |
2205 Д |
2503 В |
||
Возможная постановка на ТО-2 |
|||||||
21.04 00:50 |
21.04 02:20 |
21.04 20:35 |
21.04 03:50 |
21.04 10:20 |
21.04 23:10 |
||
1710 |
22.04 14:00 |
|
|||||
1425 |
21.04 10:00 |
|
|||||
1133 |
20.04 22:00 |
|
|
||||
1182 |
21.04 15:00 |
|
|||||
1022 |
22.04 02:00 |
|
|||||
980 |
21.04 06:00 |
Необходимым требованием является безусловное прибытие на станцию назначения поезда до истечения времени необходимой постановки на ТО-2.
Локомотив, у которого раньше истекает время постановки на ТО-2, должен быть отправлен с поездом, для которого раньше наступает время возможной постановки локомотива на ТО-2.
Список использованной литературы
Тишкин Е.М. Автоматизация управления вагонным парком. – М.: Интекст, 2000.
Гершвальд А.С. Оптимизация оперативного управления процессом грузовых перевозок на железнодорожном транспорте. – М.: Интекст, 2001.
Методическое пособие «Информационные технологии на транспорте», Москва – 2004.
Лекции Сундукова А.Г. 2006.