Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям
На правах рукописи
Лай Мань Зунг
РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ДИНАМИЧЕСКОЙ ЛОГИСТИКИ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ГРУЗОВЫМИ ПЕРЕВОЗКАМИ ВО ВЬЕТНАМЕ
Специальность 05.22.01 - Транспортные и транспортно-технологические системы страны, ее регионов и городов, организация производства на транспорте
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Москва - 2012 - 2 -
Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Московский государственный университет путей сообщения МГУПС (МИИТ) на кафедре Интеллектуальные транспортные системы.
Научный консультант: - д.т.н., профессор, Доенин Виктор Васильевич
Официальные оппоненты: - д.т.н., профессор, Багинова Вера Владимировна, заведующий кафедрой Логистика и управление транспортными системами (МИИТа) - к.т.н., доцент, Котляровский Василий Николаевич, ведущий программист Проектно-конструкторскотехнологического бюро по системам информатизации (ПКТБ ЦКИ ОАО РЖД)
Ведущая организация: - Открытое акционерное общество Научноисследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте (ОАО НИИАС).
Защита диссертации состоится л27 декабря 2012 г. в 13 часов на заседании диссертационного совета Д-218.005.09 в Московском государственном университете путей сообщения МГУПС(МИИТ) по адресу: 127994, г.Москва, ГСП-4, ул. Образцова, д. 9, стр. 9, ауд. 12
С диссертацией можно ознакомится в библиотеке МГУПС (МИИТ).
Автореферат разослан л24 ноября 2012 года.
Ученый секретарь диссертационного совета Д 218.005.09, д.т.н., профессор В. А. Козырев - 3 -
Общая характеристика работы
Актуальность темы. Загруженность транспортных сетей в Ханое - это сложная проблема, которую необходимо решить в ближайшее время.
Во-первых, из-за большой скорости урбанизации и экономического развития столицы много людей приезжает в Ханой из других городов. Поэтому появляется необходимость их передвижения по городу. Скорость приращения транспортных средств больше, чем способность транспортной инфраструктуры города обеспечить бесперебойное движение.
Во-вторых, одной из главных причин конфликтных ситуаций на дороге в Ханое является неэффективная организация движения на дорогах. Пробки случаются постоянно, что оказывает негативное воздействие на движение транспортных средств.
Учитывая то, что поставка грузов со складов и терминалов на железнодорожные станции погрузки осуществляется в Ханое, в большинстве случаев по городской уличной сети, то становится понятным, что упомянутые факторы оказывают негативное влияние на ритмичность и своевременность доставки грузов для перевозки по железной дороге. Следовательно, устойчивость работы транспортной сети города влияет, в свою очередь на эффективность работы железнодорожного транспорта. По этой причине анализ транспортных процессов на уличной сети, и особенно на той её части, которая прилегает к железнодорожным станциям, является проблемой актуальной для железнодорожного транспорта и требующей разработки соответствующих методов исследования.
Неотложной мерой для решения этой сложной проблемы является развитие транспортной инфраструктуры. Параллельно с развитием инфраструктуры Правительство Вьетнама также принимает различные меры для решения транспортной проблемы в Ханое. Но из-за экономических условий, социальных и других причин объективного и субъективного характера, развитие транспортной инфраструктуры ещё недостаточное, и нет никакого общего плана изменения ситуации на дорогах, поэтому принятые меры не дают возможности окончательно решить проблему пробок.
В силу упомянутого необходимо проведение исследования транспортных процессов, и методов, гарантирующих управляемость транспортных потоков.
Для достижения поставленной цели необходимо разработать методы:
- Анализа пропускных способностей транспортной сети - Организации различных типов регулирования движения в транспортной сети - Описания логики управления движением - 4 - - Формирования операторов управления движением - Разработки программ моделирования движения транспорта в транспортной сети - Выбора оптимального маршрута перевозки - Решения транспортных задач в динамической постановке.
- Анализа устойчивости транспортной системы В России и за рубежом накоплен значительный опыт организации управления движением, моделирования транспортных потоков. Большой вклад в этой области внесли ученые: Доенин В.В., Ляпунцова Е.В., Семенов В.В., Гасников А.В., Кленов С.Л., Нурминский Е.А., Холодов Я.А., Шаповалова Е.А., Швецов В.И., Алиев А.С., Стрельников А.И., Швецов В.И., Зябиров Э.В., Токарев С.П., Федосеева Л.И.
Объектом исследования являются транспортные процессы доставки грузов на станции сети железных дорог. Предмет исследования - методы, гарантирующие управляемость транспортных потоков и системы, реализующие логистические операции не в статике, а в динамической постановке.
Целью работы является разработка методов динамической логистики, гарантирующих управляемость транспортных процессов, бесконфликтность их протекания, устойчивость и сходимость к цели.
Методы исследования. В диссертации использованы методы анализа возможностей созданной компьютерной модели для определения параметров транспортной сети, обеспечивающих устойчивую её работу, теории транспортных процессов, принципы формирования математического описания операторов, управляющих движением транспортных объектов, компьютерное моделирование транспортных процессов на выбранном фрагменте транспортной сети.
ичное участие. Автором лично:
- Проведен анализ фактических характеристик участков фрагментов транспортной сети Ханоя, в которых протекают динамические транспортные процессы в разное время.
- Предложен метод решения проблем взаимодействия движения железнодорожного транспорта с городским транспортом.
- Сформировано математическое описание управления транспортными процессами в Ханое на основе логико-разностного подхода.
- Создано математическое алгоритмическое и программное обеспечение, позволяющее получить компьютерную модель транспортных процессов на фрагментах транспортной сети города Ханоя.
- Осуществлено моделирование транспортных процессов с использованием - 5 - объектно-ориентированного языка программирования JAVA, разработана компьютерная модель транспортных процессов, позволяющая создать разные фрагменты транспортной сети с учётом фактических характеристик, моделировать транспортные средства, управлять их движением. На основе анализа результатов моделирования транспортных потоков, получена возможность исследования характеристик перекрёстков, транспортных потоков и получать практические результаты для планирования и управления трафиком движения в транспортной сети Ханоя.
- Предложены методы оценки затрат на перевозки, на основе которых выбирается оптимальный маршрут перевозки грузов.
- Разработан алгоритм планирования перевозок, управления движением грузовиков, перевозящих грузы до железнодорожных станций Ханоя с учётом стоимости транспортировки грузов.
Научная новизна работы состоит в том, что - Разработана совокупность взаимосвязанных методов управления транспортными динамическими процессами в функции реального времени применительно к транспортной сети Ханоя с учетом взаимодействия железнодорожного и городского видов транспорта.
- Сформировано математическое описание управления транспортными процессами в Ханое на основе логико-разностного подхода с учётом взаимодействия транспортных средств друг с другом и другими фактическими условиями конкретной транспортной сети.
- Создана компьютерная модель транспортных процессов, позволяющая моделировать транспортные средства, управлять их движением в разных фрагментах с учётом фактических характеристик транспортной сети Ханоя и определять параметры транспортной сети для формирования оптимального плана перевозок.
- Предложены методы оценки затрат на перевозки грузов, зависящих от оперативного состояния транспортной сети, на основе которого выбирается оптимальный маршрут движения.
Практическая значимость работы заключается в:
- Формировании математического описания операторов, управляющих движением транспортных объектов на транспортной сети Ханоя.
- Разработке математического, алгоритмического и программного обеспечения для моделирования транспортных средств, управления их движением.
- Разработке математического, алгоритмического и программного обеспечения для оценки затрат на перевозки, на основе которых выбирается оптимальный маршрут перевозки грузов и формируется оптимальный план их - 6 - перевозки.
Достоверность и обоснованность. Достоверность результатов, полученных в диссертации, обеспечивается корректностью методов анализа, создания модели транспортных процессов с фактическими статистическими данными, которые собраны на транспортной сети Ханоя.
Апробация работы. Результаты исследований доложены на международной научно-практической конференции Проблемы и перспективы развития транспорта в 2010 и 2011 году, а также на семинарах кафедры Интеллектуальные Транспортные Системы.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ, в том числе работы в журнале из перечня, рекомендованного ВАК РФ, 4 публикации в сборниках научных трудов и в сборниках тезисов и трудов конференций.
Структура и объем работы. Диссертация содержит 152 страницы текста и состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из наименований. Работа содержит 48 рисунков, 8 таблиц. При ссылках на формулы, не входящие в текущий раздел, даются указания на соответствующие главы и разделы.
Основное содержание работы
Во введении обоснована актуальность темы диссертационного исследования, определены цели и задачи исследования, его предмет и объект, методическая и информационная база, научная новизна и практическая значимость.
В первой главе Сравнительный анализ методов моделирования транспортных процессов выполнен сравнительный анализ, существующих методов моделирования транспортных процессов. В этой главе приводится два основных подхода, сложившихся в моделировании уличного движения:
детерминистический и вероятностный (стохастический). В основе детерминированных моделей лежит функциональная зависимость между отдельными показателями, например, скоростью и дистанцией между автомобилями в потоке. В стохастических моделях транспортный поток рассматривается как вероятностный процесс.
Все модели транспортных потоков можно разбить на следующие классы:
модели-аналоги, модели следования за лидером и вероятностные модели, логико - разностные модели.
В моделях - аналогах движение транспортных средств уподобляется какому либо физическому потоку (гидро и газодинамические модели). Например, в модели Гриншилдса и Гринберга скорость v зависит от плотности по - 7 - формуле = 1 - , 0 < (1) В моделях следования за лидером существенно предположение о наличии связи между перемещением ведомого и головного автомобиля. По мере развития теории в моделях этой группы учитывалось время реакции водителя, исследовалось движение на много-полосных дорогах, изучалась устойчивость движения.
1 = , (2) где - время согласования скоростей В вероятностных моделях транспортный поток рассматривается как результат взаимодействия транспортных средств на элементах транспортной сети. В связи с жестким характером ограничений сети и массовым характером движения в транспортном потоке складываются отчетливые закономерности формирования очередей, интервалов загрузок по полосам дороги и т.п.
Если обозначить через () вероятность того, что за время t в систему приедут i автомобилей, i 0, то выражение для () имеет вид ( ) ( ) = -, 0 (3) ! где - плотность или интенсивность потока ( >0 ); в простейшем случае предположим, что она постоянна и равна некоторой известной величине.
Поток автомобилей является простейшим потоком однородных событий.
( ) Поэтому вероятность наступления событий за интервал времени t выражается законом распределения Пуассона.
В логико-разностных моделях описывается поведение транспортных средств на основе принципов математической логики, учитывается взаимодействие транспортных средств друг с другом и другими фактическими условиями транспортной сети, рассматриваются транспортные процессы в динамической постановке.
В второй главе Математические модели транспортных процессов и систем рассмотрены проблемы функциональной полноты введённых операций, влияющей, в определённом смысле, на то, насколько гибкой окажется логика управления перемещением объектов. Кроме того, формализованные описания позволяют формировать классы однотипных транспортных систем и процессов, давая возможность изучать классовые свойства подобных друг другу процессов и оценивать то, насколько они - 8 - широки, а также насколько сложны их компьютерные модели.
Основное направление данного исследования, связано с изучением свойств транспортных процессов и выбором на этой основе таких процедур управления, которые бы обеспечивали определённые качества таких динамических процессов. Безусловно, при этом должны быть выполнены условия, гарантирующие управляемость транспортных процессов, бесконфликтность их протекания, устойчивость и сходимость (достижимость) к цели.
Транспортные процессы - это чаще всего параллельные процессы, протекающие в распределённых системах и взаимодействующих друг с другом, что существенным образом усложняет их описание, построение моделей и изучение.
Операции, на основе которых осуществляется управление транспортным процессом, должны носить локальный, элементарный, детерминированный, направленный и массовый характер, так как в противном случае на их основе нельзя будет выстроить алгоритмическую процедуру управления.
В модели сами логические операции должны осуществляться над символами, содержащимися в локальных зонах, образующих дискретное множество, в совокупности составляющем транспортную сеть.
Если сеть одномерна, то ее в модели можно было бы представить в виде разбитой на зоны ленты (рис 1):
Е.. Е.. Рис 1. Структура модели пути На рисунке 1 лента разбита на зоны, в каждой из которых может быть записан один-единственный символ из алфавита У, содержащего индексированные и неиндексированные переменные У = , , , , , (4) Символы Bj характеризуют незанятость зоны каким - либо объектом; Vl - указывают транспортные объекты; Si - адрес пунктов; Np - препятствия на пути следования; Rm - места возможного ветвления пути и выбора дальнейшего направления; Hk - зоны, в которых осуществляется управление возможностью дальнейшего следования (ключи, шлагбаумы, светофоры) объектов.
Перемещение объекта Vi осуществляет исполнительное устройство qj, которое обладает способностью просматривать ближайшие соседние зоны и перемещать объект в соседние зоны (вперед или назад).
- 9 - События, которые возникают в подобной модели и реакции транспортного оператора, могут представляться выражениями , (5) где первая тройка символов (6) характеризует событие, которое может сложиться в транспортном процессе, а вторая - (7) одну из возможных реакций оператора. В целом эти две тройки указывают некоторою логическую операцию, которая может быть использована для управления транспортным процессом на каком - то шаге его развития.
Для рассмотрения всех возможных типов логических операций, используемых для управления транспортным процессом, введём дополнительные определения.
Пусть множество включает в себя все возможные состояния устройства, управляющего перемещением объекта = {0, 1, 2, Е, }, (8) а множество - реакции этого управляющего устройства, связанные с перемещением объекта ( ) = {, , , , , }, (9) где - команда на перемещение на один шаг по ходу движения, - команда изменения направления движения, - команда на изменение направления ( ) движения на право, а - налево; - команда на выполнение одного шага от зоны к зоне , а - команда ожидани.
Введём множество , состоящее из пар символов и 2 = 1 ; ; Е ; ; Е ; , (10) 1 1 0 1 где - -тый транспортный объект, - -тое состояние управляющего устройства этого объекта.
Образуем теперь обобщённый алфавит транспортной системы = . (11) Выражением называется цепочка любых символов из обобщённого алфавита .
Транспортной операцией называется выражение, являющееся цепочкой символов, структура которой соответствует структуре типа (12)(22):
- 10 - (12) (13) (14) (15) (16) () (17) (18) (19) (20) (21) (22) В этой совокупности операции (12) и (15) означают то, что при встрече с пустой зоной или зоной транспортный объект делает шаг вперед с целью занять ее, при этом управляющее устройство может перейти из состояния в .
Содержание операций (13) и (14) подобно (12), но в результате их выполнения транспортный объект меняет направления движения с прямого () вправо () или влево ().
Смысл операции (16) состоит в том, что транспортный объект , встречая зону с препятствием , меняет направления движения на обратное , если путь в обратную сторону свободен.
Согласно операции (17) транспортный объект , встретив зону с маршрутизатором , меняет направление движения, переходя в дальнейшем к зоне с именем .
Операции (18), (19) и (21) отличаются друг от друга тем, что транспортный объект , дойдя до зоны со светофором (шлагбаумом), продолжает движение вперед (18), если светофор лоткрыт, или переходит в режим ожидания зеленого (19), если светофор закрыт , или при закрытом светофоре начинает двигаться в обратную сторону (21).
Операции (20) и (22) могут использоваться тогда, когда транспортный объект встречает или нагоняет объект . При этом в первом случае он переходит в режим ожидания освобождения зоны, занятой объектом , а во - 11 - втором сразу начинает двигаться в обратную сторону, если возвратное движение возможно.
В третьей главе Динамическая логистика транспортных процессов выполнена разработка новых подходов, математического инструментария, численных методов, алгоритмических процедур и программных продуктов, которые позволили бы в совокупности планировать и управлять перевозками с учётом динамических факторов, текущего состояния среды и её потребностей.
Транспортная задача в классической постановке не даёт возможности учитывать многие реальные факторы, от которых зависит, в конечном итоге, результат и информацию, характеризующую реальную конфигурацию транспортной сети, параметры и состояние путей сообщения и режим их загрузки, характеристику фронтов погрузки и разгрузки, возможность изменения потребностей и запасов грузов на станциях отправления и прибытия в ходе реализации плана перевозок и некоторые другие.
Учёт этих факторов отражает тот важный факт, что планирование, организация и управление процессом перевозки должно быть построено на основе того представления, что логистика, организация перевозочного процесса является динамической категорией.
огистика ориентирует специалистов на оптимальную организацию схемы доведения услуг до пользователя, что связано с необходимостью разработки и дальнейшего использования эффективных математических моделей и методов исследования операций в данной области. Говоря об этом, следует отметить, что логистические процессы являются динамическими процессами хотя бы потому, что они включают в себя транспортные процессы. В то же время традиционно используемые в настоящее время подходы, основаны на решении классической транспортной задачи, параметры которой не зависят от времени, соответствующая ей модель (29) а111 + +а1 = 1, а211 + +а2 = 2, (29) а11 + +а = , = 11 + 22 + + является по существу статической, не позволяющей учитывать влияние тех возмущающих факторов, которые могут возникнуть при реализации процессов в силу их взаимодействия друг с другом.
- 12 - Для учёта этих эффектов необходима другая модель (30), а11(, )1 + +а1(, ) = 1(), а21(, )1 + +а2(, ) = 2(), (30) а1(, )1 + +а(, ) = (), = 1(, )1 + 2(, )2 +(, ) + позволяющая рассматривать логистический процесс как динамический.
Если в модели (29) точка оптимума не меняется во времени при реализации плана перевозок, то в модели (30) она может изменяться.
Последнее означает, что управление логистическим процессом при таком подходе должно быть построено на иных процедурных началах. Он должен быть квантован по времени. Причём через каждый квант времени должен проводиться анализ состояния процесса и корректировка плана в соответствии с изменившимися условиями, если это произошло. На следующем промежутке времени в таком случае реализуется скорректированный план, после чего вновь осуществляется анализ процесса и так далее до момента достижения поставленной цели.
Причём принимать решение во многих случаях приходится в условиях неопределённости и риска, ориентируясь на собственные, субъективные оценки характера развития процесса.
Ориентация на подобные принципы обусловливает важность разработки и дальнейшего использования инструментария, позволяющего анализировать мотивацию выбора принимаемых управленческих решений.
Представляется очень важным изучение влияния фактора времени и характера принимаемых логистических решений в той части, которая касается транспортировки товаров и услуг. Транспортные процессы - динамические процессы, которые разворачиваются во времени и пространстве, взаимодействуют нередко друг с другом и другими процессами. Это взаимодействие во многих случаях определяет уж если не возможность получения позитивного решения, то во всяком случае влияет на его качество и эффективность. В то же время в постановке транспортной задачи время вообще отсутствует. Понятно, это, ведь, задача о размерах поставок. Однако, надо учитывать, что реализация поставок будет осуществляться по конкретной транспортной сети, конкретными транспортными средствами с конкретным перевозочным ресурсом, по конкретным маршрутам и с конкретными ограничениями во времени.
- 13 - В четвертой главе Применение разработанных методов для решения практических задач использованы подходы для изучения и решения практических задач: формирование описания компьютерной модели транспортных потоков в транспортной сети Ханоя, использование модели транспортных потоков для определения параметров сети для выбора оптимального маршрута перевозки и формирования для решения транспортных задач в динамической постановке.
С этой целью будет выполнено транспортное моделирование, которое является инструментом для анализа динамических операций движения, позволяет анализировать причины и возможные варианты решения проблемы трафика, исследовать такие факторы как пробки и безопасность дорожного движения, осуществлять в решении задач выбор оптимального маршрута перевозки груза на транспортной сети в конкретных случаях.
Рассмотрим поведение транспортных потоков на перекрёстке. Появление транспортных средств является случайным событием, число транспортных средств (X), проходящих через перекрёсток, является случайной величиной, поэтому вероятность P(X) наступления событий появления транспортных средств на перекрёстке за интервал времени t выражается, в частности, законом распределения Пуассона.
X e- P(X ) =, (31) X! где - плотность или интенсивность потока ( >0 ); в простейшем случае предположим, что она постоянна и равна некоторой известной величине.
В рамках данной модели, примем это время одинаковым для всех средств.
Исходя из вышеизложенного, следует вывод, что поведение транспортного потока на перекрестке можно описать с помощью одноканальной системы массового обслуживания (СМО). Таким образом, интервал времени (t) для появления следующего средства является случайной величиной и выражается экспоненциальным законом распределения.
ln(1- P) t = (32) P(t) = 1- e-t - 14 - Алгоритм появления транспортных объектов на входах транспортной сети начало mode = modeling + i=i
Операторы движения объектов описываются следующей совокупностью операций (33). В описание оператора включены все операции, которые необходимо выполнить в процессе движения при возникновении 1 Е.. Е.. 2 Е.. Е.. 3 Е.. Е.. Рис 3. Структура модели пути Vi Vi Vi Vi Vi Vi Vi Vi Vi Vi Vi Vi HST HEX VjEX BL HL BST q0 q0 ; q0 q0 ; q0 q0 ; q0 q1 ; q1 q0 ; q1 q0 ;
Vi Vi Vi Vi Vi Vi Vi Vi Vi Vi Vi Vi HEX VjEX BR HR HEX VjEX q1 q1 ; q1 q2 ; q2 q0 ; q2 q0 ; q2 q2 ; q2 q (33) - 15 - Алгоритм управления движением транспортных объектов.
начало mode = modeling + ds = v * Зона LZ определеная? Зона RZ определеная? Определение зоны NZ, LZ, RZ + + LZ незанятая && NZ незанятая && RZ незанятая && - - !(LZ на конце участка && !(NZ на конце участка && !(RZ на конце участка && Светофор не зеленый) Светофор не зеленый) Светофор не зеленый) + + + 5 8 Движение объект прямо Движение объект на левый ряд Движение объект на правый ряд Объект на конце участка? + + Выход? 14 Выбор следующего удаление участка Wait() конец Рис 4. Алгоритм управления движением транспортных объектов На основе описанных выше алгоритмов, компьютерная модель моделирования транспортных потоков была создана на объектноориентированном языке программирования JAVA с помощью интегрированной среды разработки NetBeans. Она может быть использована для описания движения транспорта в Ханое и позволяет моделировать, анализировать транспортные потоки, и получить практические результаты для управления трафиком.
На рисунке 5 приведен результат моделирования транспортных потоков в одном перекрёстке, являющийся пересечением двух улиц Кау Жаи и Фам Ван Донг, находится районе Кау Жаи, Ханоя.
В таблице показаны данные транспортных объектов, проходивших через выбранные участки перекрёстка. Количество объектов показано в третьем столбце, и скорость средняя показана в четвёртом столбце. Например, в второй строке показано количество объектов, входивших через четвёртый участок за 15 минут, равно 577.
- 16 - Рис 5. Фрагмент модели транспортных потоков на перекрёстке Кау Жаи - Фам Ван Донг Результат моделирования транспортных потоков в другом перекрёстке, на котором стоят светофоры, приведен на рисунке 6. Этот перекрёсток является пересечением двух улиц Чан Куок Хоан и Нгуен Фонг Шак, находится районе Кау Жаи, Ханоя Рис 6. Фрагмент модели транспортных потоков на перекрёстке Чан Куок Хоан - Нгуен Фонг Шак Результат моделирования транспортных потоков в транспортной сети в районе Кау Жаи, Ханоя. На рисунке 7 показана одна часть фрагмента транспортной сети в данном районе.
- 17 - Рис 7. Моделирование транспортных потоков на фрагменте транспортной сети Для выбора оптимального маршрута на транспортной сети необходимо построение взвешенного графа для транспортной сети. C этой целью формируется метод определения весов рёбер графа из участков и ведётся построение эвристических функций для выбора оптимального варианта. В работе приводится несколько методов для решения этих задач и выбора маршрута.
Один из возможных вариантов выбора маршрута в динамической транспортной сети состоит в моделировании транспортных потоков. Если при моделировании транспортных потоков на некотором интервале времени на участках сети было определено количество объектов (N) и кроме того, в маленьком интервале времени, также была определена длина пути, по которому осуществлялось движение объектов (Si), то средняя скорость движения может быть определена по формуле (34) -1 =(34) =.
Поскольку длины участков улиц (L) определены, то интервал времени движения потоков равен (35) = = (35) -1 = Другим словом, для вычисления интервала времени, требуемого для прохождения пути, используют также метод, учитывающий загруженность каждого из участков. С этой целью, в транспортной сети, плотность потока на - 18 - каждом участке является одним из важнейших факторов для выбора пути и может быть выбрана по статистическому методу. При плотностях потоков, выбранных, будем выполнять вычисление скорости потоков из плотности по модели Гриншилдса и Гринберга, показанной в формуле (1).
Затем следует вычислить интервалы времени для прохода участков улиц (36).
С этой целью использованы веса рёбер графа транспортной сети, на основе чего осуществляется выбор оптимального маршрута.
= =, (36) 1 - rде L - длина участков дорог Более того, для выбора пути движения можем ещё использовать модели ( ) Доенина В.В. В этой модели, вычисляется значение каждого варианта движения. Тот вариант, для которого это значение больше, и выбирается для движения.
( ) ( ) ( ) ( ) ( ) = ; (37) ( ) [ , = 1 - ( )] (38) где - нормативные затраты времени на прохождение i-го участка пути; - субъективная оценка оператора затраты времени на прохождение i-го участка пути.
( ) [ ] = 1 - () , (39) где - нормативные плотность транспортного потока на i-м участке пути;
() - реально сложившийся поток в момент времени .
( ) [ ] = () , (40) где - нормативные скорость движения на i-м участке пути; () - реально возможная скорость движения в момент времени ;
() - субъективная вероятность адекватности предположений оператора реальному состоянию и значениям этих факторов для i-го участка пути.
Результат выполнения модели для выбора оптимального маршрута от перекрёстка Хоанг Куок Вьет - Фам Ван Донг до перекрёстка Хоанг Куок Вьет - Быой на фрагменте транспортной сети, показан на рис 8.
- 19 - Рис 8. Результат выполнения модели для выбора оптимального маршрута В начале, в нормальном случае, объекты проходят прямо через улицу Хоанг Куок Вьет до конца с временными затратами 150 (15 минут). Это кратчайший путь для движения, представлен желтым цветом на рисунке 8. Теперь будем предполагать, что на участке 4 улицы Хоанг Куок Вьет ведётся ремонт, происходит снижение скорости движения, и повышение количества транспортных объектов, формируется транспортный затор на этом участке. На четвёртой строке второй таблицы, созданной по программе, показано число объектов, проходивших по участку, оно равно 122. Так, происходит повышение затрат времени на движение по данному участку до 69. В таком случае, оптимальный маршрут изменяется. Транспортные средства должны двигаться по пути красного цвета.
Указанный подход к выбору оптимальных маршрутов может быть использован для решения транспортных задач в динамической постановке с учётом фактических условий в Ханое. Транспортная задача, для которой необходимо решение - это задача перевозки грузов до железнодорожных станций от склада риса, который называется Хай Ха. Алгоритм для управления движением грузовиков, перевозящих грузы до железнодорожной станции, представлен на рисунке - 20 - начало Изменение станции назначения? Определение станции значения перевозки + Определение лучшего маршрута Установка параметров траспортной сети Число грузовиков > Определение + оптимального маршрута Редактирование маршрутов грузовиков Анализ стоимости оптимального маршрута Генерирование грузовика для перевозки До конца перевозки? + конец Рис 9. Алгоритм для управления движением грузовиков до ж.д.станции На рисунке 10 приведены грузовики, двигавшиеся по старому маршруту жёлтого цвета до четвёртого участка, на котором стоит пробка. На четвёртой строке второй таблицы показано число транспортных средств, проходящих через четвёртый участок, оно равно 109. Так, как затраты времени прохождении данного участка были повышены на 131, поэтому, оптимальный маршрут изменялся грузовики Рис 10. Образование пробки в сети - 21 - На рисунке 11 приведен результат управления движением состоящий в том, что грузовики возвращаются и выбирается новый маршрут красного цвета.
грузовики Рис 11. Результат управления движением грузовиков Когда время перевозки выбрано, для реализации транспортного процесса необходимо выбрать оптимальный план перевозок. Алгоритм для решения транспортной задачи в динамической постановке показан на рис 12.
начало Установка параметров траспортной сети Определение стоимости оптимальных маршрутов Поиск оптимального плана перевозки До конца перевозки? + конец Рис 12. Алгоритм для решения транспортной задачи в динамической постановке Для повышения эффективности функционирования железных дорог большое значение имеет повышение скорости перевозок грузов. Однако при перевозке грузов внутри Ханоя она остаётся низкой. В связи с чем возникает проблема - 22 - анализа того, как можно было бы повысить на этом участке скорость перевозки, используя компьютерное моделирование.
Станция Ханой находится в центре Ханоя. Поезда, которые приходят на станцию Ханой с юга, идут через два больших пересечения, на которых часто образуются пробки. Два из этих пересечений находятся на перекрёстках Жай Фонг - Чыонг Тинь и Жай Фонг - Дай Ко Вьет. Когда поезда идут по пересечениям шлагбаумы закрыты, автотранспортные средства должны подождать пока не пройдут поезда. Для снижения опасности поезда проходят с невысокой скоростью 40-45км/ч. Поэтому большие пробки часто образуются на этих пересечениях каждый раз, когда поезда проходят.
Для решения этой проблемы, возможно удаление пересечений между железнодорожными путями и автомобильными дорогами, как это показано на правом фрагменте. По этому варианту пробок не будет и поезда могут пройти со скоростью 50-60 км/час.
Рис 13. Результат моделирования движения поездов на пересечениях На рисунке 13 приведен результат моделирования движения поездов на пересечениях в том, что приведены пробки на пересечениях после того, как поезд проходил через пересечения. Пробки часто будут на улице Жай Фонг, потому что там есть высокая плотность объектов. Каждый раз транспортным - 23 - объектам этого потока мешают поезда, которые идут через эти пересечения.
Если удалить пересечение, как показано справа, то транспортные объекты будут двигаться без конфликта с поездами, пробки реже будут на этих пересечениях, и поезда могут пройти с более высокой скоростью.
Заключение На основании выполненных автором исследований в работе изложены научно обоснованные технические и технологические решения и разработки совокупности взаимосвязанных методов управления транспортными динамическими процессами применительно к транспортной сети Ханоя с учетом взаимодействия железнодорожного и городского видов транспорта, имеющие существенное значение для развития Вьетнама. Основные научные выводы и результаты заключаются в следующем.
1. Проведен анализ фактического состояния транспортной сети Ханоя, проблем взаимодействия железнодорожного и городского видов транспорта.
2. Предложен логико-разностный подход для математического описания управления транспортными процессами.
3. Разработано математическое, алгоритмическое и программное обеспечение процессов компьютерного моделирования транспортных процессов, позволяющее формировать разные фрагменты транспортной сети с учетом фактических её характеристик.
4. На основе результатов моделирования установлены рациональные характеристики перекрестков, транспортных потоков, трафики движения и схемы взаимодействия железнодорожного и городского видов транспорта Ханоя.
5. Предложены методы оценки затрат на перевозки грузов, позволяющие выбирать оптимальные маршруты движения транспорта.
6. На основании разработанных моделей и исследований установлены параметры сети, интервалы времени работы светофоров, скорости движения транспортных средств, обеспечивающие её устойчивую работу.
7. Полученные результаты позволили разработать макет интеллектуальной транспортной системы Ханоя, который использован Институтом планирования и управления транспорта г.Ханоя для формирования управления в реальном времени маршрутами перевозки грузов от продовольственных складов к грузовым станциям железной дороги по согласованным графикам, учитывающим загруженность городской транспортной сети. Это позволило повысить эффективность работы железной дороги и транспортной сети Ханоя.
- 24 - Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:
В изданиях из перечня ВАК:
1. Доенин В.В., Лай Мань Зунг. Логико-Разностьные модели транспортных объектов //Журнал Естественные и технические науки №2. М.: Изд.
Компания Спуник+, 2012 г. Апрель 2. Доенин В.В., Лай Мань Зунг. Модель динамической логистики //Журнал Естественные и технические науки №2. М.: Изд. Компания Спуник+, 20г. Апрель В других изданиях:
1. Лай Мань Зунг. Проблемы анализа устойчивости движения транспорта на улицах Ханоя //Труды Международной научно-практической конференции Проблемы и перспективы развития БАМа. 2010. С. 318Ц319.
2. Лай Мань Зунг. Проблемы моделирования транспортных процессов //Труды Международной научно-практической конференции Проблемы и перспективы развития транспорта БАМа. 2010. С. 319Ц320.
3. Лай Мань Зунг. Моделирование транспортных потоков в Ханое //Труды Международной научно-практической конференции Проблемы и перспективы развития транспорта. 2011. С. 59Ц62.
4. Лай Мань Зунг. Выбор маршрута в динамической транспортной сети //Труды Международной научно-практической конференции Проблемы и перспективы развития транспорта. 2011. С. 63Ц65.
ай Мань Зунг РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ДИНАМИЧЕСКОЙ ЛОГИСТИКИ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ГРУЗОВЫМИ ПЕРЕВОЗКАМИ ВО ВЬЕТНАМЕ 05.22.01 - Транспортные и транспортно-технологические системы страны, ее регионов и городов, организация производства на транспорте Подписано к печати ____________ Объем 1,5 п. л. Формат 60х84/Тираж 80 экз. Заказ № __________ УПЦ. ГИ. МИИТа (www.print-miit.ru), 127994, ГСП-4, Москва, ул. Образцова, д.9, стр.9.
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям