Информационные технологии на транспорте 3

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.



АА

А

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.





2