Математическое моделирование и расчет характеристик трехмодальных транспортно-терминальных сетей Текст научной статьи по специальности «Математика»

№ 2 (44) 2013

Ю. И. Палагин, докт. техн. наук, профессор, зав. кафедрой Санкт-Петербургского

государственного университета гражданской авиации

А. И. Мочалов, канд. техн. наук, доцент, профессор Санкт-Петербургского государственного университета гражданской авиации

А. В. Тимонин, инженер Санкт-Петербургского государственного университета гражданской авиации

Математическое моделирование и расчет характеристик трехмодальных транспортно-терминальных сетей

Конкурентоспособность мультимодальных операторов зависит от их возможностей по обеспечению заказчикам наиболее предпочтительных условий доставки груза. К одному из основных требований со стороны последних относится подбор наиболее рационального маршрута, чему во многом может способствовать внедрение в практику математических моделей.

введение

Возрастающий спрос потребителей транспортных услуг на доставку грузов «от двери до двери» (ДД-сервис) предъявляет соответствующие требования и к транспортно-экспедиционным компаниям (ТЭК), обслуживающим клиентов и расширяющим в их интересах перечень предлагаемых авиакомпаниями услуг. Транспорт-но-экспедиционные компании агентируют грузовые перевозки, осуществляют услуги по таможенному оформлению, складской обработке грузов, взаимным расчетам и т. д. Большое количество ТЭК, обслуживающих авиаперевозки, предлагают услуги по организации автомобильных и железнодорожных перевозок. Крупные ТЭК владеют терминальной сетью, состоящей из дистрибьюционных грузосортирующих центров, организуют ди-стрибьюционные центры (ДЦ) в аэропортах и на железнодорожных станциях, создают собственную сеть автодорожных, авиационных и железнодорожных перевозок. Выдавая клиенту собственный (а не агентский) перевозочный документ, такого типа транспортно-логистические компании действуют как операторы мультимодальных перевозок (ОМП).

Постановка задачи

Среди многообразия услуг, предлагаемых мультимодальными операторами, можно выделить два основных вида — экспресс-доставка и доставка по экономическим тарифам. В первом случае основным требованием заказчиков является минимальное время и надежность доставки при умеренных тарифах, во втором — минимум стоимости перевозки при умеренных требованиях к транзитному времени. Экспресс-доставка использует преимущественно авиационный транспорт. Автомобильный транспорт применяется на начальном и конечном этапе экспресс-ДД. На основных и промежуточных этапах (между двумя авиаперевозками) экспресс-доставки автомобильный и железнодорожный транспорт применяется реже, лишь на отдельных направлениях и по согласованным расписаниям. Эконом-доставка, наоборот, использует автомобильный и железнодорожный транспорт главным образом для межтерминальных перевозок, авиационный транспорт — только на некоторых направлениях.

Конкурентоспособность мультимодальных операторов определяется их возможно-

№ 2 (44) 2013

стями по предоставлению заказчикам максимально широкого спектра услуг и полнотой учета их разнообразных требований. Относительно недорогая, но продолжительная эконом-доставка и быстрая, но дорогая экспресс-доставка могут рассматриваться как два крайних варианта предлагаемых ОМП услуг. Между ними располагается множество промежуточных по стоимости и времени доставки вариантов, которые описываются понятием семейства L-кратчайших маршрутов на сети ОМП при различных значениях параметра L = 1,2,... и разных критериях — минимума тарифа, величины автопробега (по сети автодорог) и времени доставки. Оптимальные в обычном использовании этого термина маршруты соответствуют значению параметра L = 1, при L = 2 рассчитывается второй по значению (рангу) целевой функции маршрут и т. д.

В настоящей статье разрабатывается математическая модель трехмодальной, т. е. содержащей три вида транспорта (автомобильный, авиационный и железнодорожный), транспортно-терминальной сети (ТТС) ОМП. Модель и предлагаемые алгоритмы позволяют рассчитывать L-оптималь-ные кратчайшие маршруты, оптимальные по различным критериям с учетом предпочтений клиентов, моделировать процессы доставки грузов и распределение грузопотоков на оптимальных маршрутах при заданном расписании. В результате моделирования процесса функционирования ТТС в различных режимах могут быть получены данные, характеризующие степень эффективности принятия того или иного управленческого решения (например, необходимость корректировки расписания рейсов), связанного с организацией перевозки транспортной компанией, выявлены наиболее узкие места в организации экспедиторского обслуживания на транспортно-терминальной сети.

Близкие к целям настоящей статьи вопросы моделирования и оптимизации одно-модальных ТТС рассматривались в работах [1-5] и др.

Базовая модель трехмодальной TTC =§

Л

Структура сети. ТТС компании — это ^ множество узлов и соединяющих их дуг. Узлами сети являются ее терминалы, дугами — | маршруты перевозок, связывающие два тер- | минала. Узлы представляют собой ДЦ, на ко- S торых осуществляются перевалка и сорти- ^ ровка грузов по направлениям перевозки. ^ Выделим два вида ДЦ — головные дистрибу- <| ционные центры (ГДЦ) и ДЦ подхода (ДЦП). S ГДЦ работают непосредственно с клиентами ^ (грузоотправителями и грузополучателями), ® осуществляют между собой автомобильные сборные перевозки по регулярным маршрутам, забор груза у отправителей (начальный этап перевозки) и доставку конечным получателям [1]. ДЦ подходы предназначены для передачи (и приема) грузов от магистральных перевозчиков авиационного и железнодорожного видов транспорта. Они располагаются при аэропортах и железнодорожных станциях. Маршруты авиа- и железнодорожных перевозок связывают только ДЦП соответствующих видов. Перевозки между головными ДЦ и ДЦП осуществляются автомобильным транспортом.

Базовая ТТС, рассматриваемая далее в примерах настоящей статьи и реализованная в программном комплексе, состоит из трех взаимосвязанных частей (рис. 1, 2) — центральной, восточной и западной.

Центральная часть ТТС охватывает европейскую часть Российской Федерации, со-

А втомобильная маршрутная сеть

Рис. 1. Центральная часть ТТС. Головные ДЦ и автомобильная маршрутная сеть

№ 2 (44) 2013

Авиационная маршрутная сеть

Рис. 2. Центральная часть ТТС. ДЦП к авиасети и авиационная маршрутная сеть

1 стоит из 17 головных ДЦ, связывающих их се-

<■» ти регулярных автомобильных маршрутов

! (рис. 1), 8 ДЦП к собственной авиасети и авиа-

f ционных маршрутов, связывающих термина-

I лы подхода к авиасети (рис. 2). Обозначения

¡^ терминалов, указанных на рис. 1, 2, соответ-

§ ствуют принятым в Международной ассоциа-

^ ции воздушного транспорта (IATA) обозна-

| чениям городов, в которых они расположе-

^ ны, — Санкт-Петербург, Москва (северный

g и южный терминалы), Воронеж, Ростов-на-

| Дону, Краснодар, Нижний Новгород, Казань,

Ц Ярославль, Самара, Екатеринбург. Узлы авиа-

Й сети связаны сетью (дугами) авиамаршрутов.

& Восточная часть ТТС состоит из 7 голов-

| ных ДЦ в крупных городах Сибири и Дальнего Востока, 7 ДЦ подхода к авиасети (при

I; местных аэропортах), 7 терминалов подхо-

Ц да к железнодорожной сети (при местных

Ï железнодорожных станциях) и сети мар-

£ шрутов их связывающих. Автомобильная

J сеть подключается к центральной части ТТС

! через ГДЦ Екатеринбург и Омск, а далее

Е§ по направлению Транссибирской магистра-

¡^ ли из ГДЦ Омска на головные ДЦ Новоси-

î| бирска, Красноярска и т. д. вплоть до Вла-

1 дивостока. Автомобильные перевозки меж-

| ду ГДЦ осуществляются только перевалкой

I" через промежуточные головные терминалы.

| Сеть железнодорожных маршрутов связы-

! вает железнодорожные ДЦП Санкт-Петер-

Ц бурга, Москвы, Екатеринбурга, относящиеся

к центральной части ТТС, с соответствующими ДЦП Сибири и Дальнего Востока. Железнодорожные маршруты связывают московский и санкт-петербургский ДЦП со всеми региональными терминалами подхода по направлению на Восток. Каждый ДЦП подхода восточной части связан с другим ДЦП «напрямую» железнодорожным маршрутом. Выход через железнодорожную сеть на западную часть ТТС осуществляется через ДЦП «Москва» по железнодорожному маршруту, связывающего его с ДЦП «Берлин». Маршруты авиасети восточной части связаны с центральной частью ТТС через авиа ДЦП Санкт-Петербурга, Москвы (два терминала — северный и южный), Краснодара и Екатеринбурга (указаны на рис. 2). Авиационные связи внутри восточной части осуществляются через ДЦП Новосибирска и Красноярска.

Западная часть ТТС, представленная на рис. 4, состоит из 7 головных ДЦ в Западной Европе (Хельсинки, Берлин, Франк-фурт-на-Майне, Гамбург, Роттердам, Париж, Лондон), 6 ДЦ подхода к авиасети (при местных аэропортах, за исключением ГДЦ в Гамбурге и Роттердаме, которые имеют общий ДЦП к авиасети в аэропорту Амстердама), один терминал подхода к железнодорожной сети (при железнодорожной станции Берлина) и сети маршрутов, связывающих их. Автомобильная сеть подключается к центральной части ТТС через ГДЦ Санкт-Петербурга, 2 московских терминала (автомобильные маршруты на Хельсинки и Берлин). Маршруты авиасети западной части связаны с центральной частью ТТС через авиаДЦП Санкт-Петербурга, Москвы (два терминала — северный и южный), указанные на рис. 2. Авиамаршруты связывают эти терминалы с каждым из шести ДЦП западной части ТТС. Авиационные связи внутри западной части ТТС осуществляются через ДЦП аэропортов Хельсинки и Амстердама.

Итак, базовый вариант ТТС содержит п = 31 головных ДЦ, nav = 21 терминал подхода к авиасети и nRS = 11 терминалов подхода к железнодорожной сети.

№ 2 (44) 2013

Расписание и тарифы маршрутов ТТС.

Маршруты автомобильных, авиационных и железнодорожных перевозок описываются далее одинаково. В информационно-логистической системе MultiTransNet, описываемой ниже, вводится массив ScheDat [i, j], содержащий данные о расписании маршрутов межтерминальных перевозок (ScheduleData), где i — код маршрута в расписании, j — код характера сведений по маршруту. В частности, параметр ScheDat[i, 1] указывает код пункта отправления, ScheDat[i, 2] — код пункта назначения, ScheDat[i, 3] — код типа расписания, ScheDat[i, 4] — время отправления, ScheDat[i, 5] — время маршрута. Все временные параметры заданы в минутах. Расписания привязаны к недельному циклу. Тип расписания учитывает межтерминальные маршруты с различными днями недели по отправлению:

• код 0 расписания означает ежедневные отправления;

• код 1 — ежедневные отправления (кроме воскресенья);

• код 2 — отправления по четным дням;

• код 3 — по нечетным, а код 4 — по третьим и шестым дням недели.

Тарифы (руб. /кг) ТТС задаются матрицей стоимости, представленной массивом

C = (C [i, j]),

диагональные элементы С[/, i] которой означают тарифы на терминальную обработку в i-м терминале, а недиагональные элементы при i ф j — тарифы на межтерминальные перевозки.

К параметрам сети относится также матрица расстояний по дорогам (км) между узлами (ГДЦ и ДЦП) сети. Если терминалы не связаны прямыми маршрутами, то расстояние, как и соответствующие элементы матрицы стоимости, полагаются равными бесконечности (в программе принято 106).

Расчет ¿-оптимальных по тарифам и автопробегу маршрутов

Введем величину Urk[i] — длину r-го по порядку возрастания длины маршрута,

r = 1,2,...,L из i-го узла в фиксированный конечный узел ikoH сети с числом промежуточных узлов не более k. Здесь и далее в определениях общего характера используются обобщенные понятия «узел», «длина», «кратчайший маршрут», хотя в данном разделе под длиной маршрута понимается его стоимость (тариф, руб./кг) или расстояние (автопробег, км), а в следующем разделе под длиной понимается время доставки груза. При вычислениях маршрутов параметр k = 0,1, ..., n - 2, имеет также смысл номера итерации, n — общее число узлов. Величины Urk [/] определяются рекуррентными уравнениями:

Uk [/]=min {[/,/]+C[i, j ]+Uk-1) [ j ]},/=1,2.....n, (1)

где символ minr означает r-е по порядку возрастания длины (r-й минимум, ранг) множества чисел, заключенных в фигурные скобки. Это числовое множество формируется перебором всех узлов j ф /, связанных дугами или межтерминальными маршрутами с /-м узлом, а также длинами ¡j-х кратчайших маршрутов UM(k-1) [j] из узла j в узел /kon, вычисленных на предыдущей (k - 1)-й итерации. Уравнение (1) решается последовательно при k = 1, 2, ., n - 2. Начальные условия для данных уравнений определяются при k = 0 выражениями

ид/] = С[/, и + С[/, /] + Ckon, и, r = 1. (2)

При r ф 1 или если узлы / и /kon не связаны напрямую дугами, значения U° [/] полагаются равными бесконечности (в программе принято 105).

После расчета целевых функций Urk [/] при k = n - 2 осуществляется вычисление L-оптимальных маршрутов, ведущих из заданного начального узла /0 в фиксированный конечный узел /k. Вычисления производятся аналогично процедуре, описанной в [1]. Перебор значений ранга r = 1, 2,...,L определяет семейство L-оптимальных по тарифам маршрутов.

Маршруты, L-оптимальные по критерию минимума автопробега, находятся по приве-

1

tti ч:

laça

S

о

Si

I

1

¿S

S;

sà

35

№ 2 (44) 2013

Í !

fu

t Sé PL

í !

I Ü

I

&

к U

а

!

S

СО

0

!

§

§ <и

1

¡U

i fu

денным алгоритмам, если положить элементы матрицы стоимости, равной элементам матрицы расстояний по автодорогам между терминалами. L-оптимальные по тарифам и автопробегу маршруты (в отличие от оптимальных по времени) не зависят от временных характеристик ТТС, момента и дня недели прибытия груза на терминал отправления.

Расчет ¿-оптимальных по времени доставки маршрутов

Такого типа маршруты привязаны к расписанию регулярных межтерминальных рейсов, зависят от параметров расписания и момента прибытия груза на первоначальный терминал отправления. Алгоритм их поиска усложняется за счет появления новых переменных.

Введем величины Urk[l,t,i], означающие

длину r-го кратчайшего маршрута, r = 1,2.....L

(r — минимальное время доставки груза) из i-го терминала в конечный ikon, при условиях, что маршрут содержит не более k промежуточных терминалов, а груз прибыл в i-й терминал отправления в момент времени t суток на l-й день недели, l = 1, 2,...,7. Здесь t — дискретная переменная, появившаяся в результате дискретизации непрерывного времени суток с шагом dt. В программе принято dt =10 мин., дискретное время принимает значение 0, 1.....144. Далее все временные характеристики ТТС (моменты прибытия на терминал, отправления, длительность межтерминальных маршрутов, а также значения целевых функций Urk[l, t, i]) измеряются в минутах. Переменные Urk[l, t, i] связаны уравнениями

Uk[l,t,i] = min {T[l,t,i, j] + Uf-1)[j,ti, j]} , (3)

где T [l, t, i, j] — время доставки груза из i-го в j-й терминал, определяемое по расписанию регулярных рейсов, при условии, что груз прибыл в i-й терминал с параметрами прибытия (l, t). Если между i-м и j-м узлами нет в расписании прямых рейсов, эта величина полагается равной бесконечности

(в программе принято 105); j и t — соответственно день суток и суточное время прибытия в j-й терминал. Параметр k = 1,..., n — 2 имеет тот же смысл, что и в уравнениях (1).

Начальные условия при k = 0 для уравнений (3) имеют вид

Ur°[l, t, i] = T[l, t, i, ik], если r = 1. (4)

Если же r > 1 или между i-м и j-м пунктами нет прямых межтерминальных перевозок, то значения функций Ur0[l, t, i] полагаются равными бесконечности (в программе принято 105).

Прокладка L-оптимальных по времени доставки осуществляется обратным ходом процедуры [1]. В отличие от маршрутов, оптимальных по тарифам, маршруты, оптимальные по времени, зависят от дня недели и момента прибытия груза на терминал отправления. Кроме того, условия существования и единственности маршрутов могут нарушаться.

Расчет грузопотоков в трехмодальной ттс

Входные грузопотоки описываются матрицей, представленной массивом,

X,nP = (V, j]), i, j = 1, 2.....n = 31,

элементы Xjnp[i, j] которой определяют количество груза (кг/сут.), отправляемого из региона, обслуживаемого i-м дистрибьюцион-ным центром (ДЦ) в регион j-го терминала. Значения входных грузопотоков вычисляются по формуле

XirJi, j] = а • \ i • Population [i],

(5)

где параметр а означает среднее количество грузов (кг/ (1000 чел. /сут.), отправляемых компанией в сутки на 1000 проживающих в регионе, коэффициент X, у е [0,1] означает долю общего исходящего из /-го региона грузопотока, направляемую ву-й регион, массив РориШюпЩ содержит данные о численности населения региона /-го ДЦ в тысячах единиц. Далее в примерах полагалось

36

№ 2 (44) 2013

а = 3 кг/ (1000 чел. /сут.). Коэффициенты X, 1 удовлетворяют условию нормировки

п

£Хц = 1, X„ = 0 для I = ".

"=1

Численные значения весовых коэффициентов ХГ! выбираются пропорционально численности населения региона

РориШоп["]

Хц = - ,

" и - РюриШюп[1 ]

в который направляется грузопоток, где и — суммарная численность населения всех регионов, охватываемых транспортной сетью. Условие Хп = 0 означает, что грузопоток по направлению I ^ I, обслуживаемый вне терминальной сети, исключается из рассмотрения, ХПпр[1, ¡] = 0.

Межтерминальные сетевые грузопотоки (кг/сут) определяет матрица

NetFl = ^Н [I,"]),

элементы которой означают суммарный поток, проходящий по направлению из 1-го терминала в "-й (дуга (I, ")) вдоль оптимального маршрута Мор{[1, т], соединяющего начальный 1-й и конечный т-й узлы

NetFl[i, j ]=££ Xmp [l,m] ■ 1(i,jMopt [l,m]),

l=1 m=1

l ф m,

(6)

Его значение необходимо для выбора автотранспортного средства и планирования рейсов, выполняющих перевозки по направлению из /-го терминала в "-й.

Терминальные (узловые) потоки определяют работу терминалов сети как перевалочных пунктов. Потоки (соответственно, суммарные по исходящим и входящим рейсам) местных грузоотправителей (индекс «мго») и грузополучателей (индекс «мгп») в !-м узле определяются формулами

XMrO[i ] = Ё Xnnp [i, j ],

j=1

(7)

(8)

X Mrn[i ] = X Xjnp [i, j].

i=1

Суммарные входной (индекс «вх») и выходной (индекс «вых») потоки через i-й терминал вычисляются по формулам

FBX [i ] = fjNetFl[i, j ],

j=1 (9)

n

Fbûx [i ] = X NetFl[i, j ].

j=1

Эти потоки определяют объемы работ фронтов выгрузки и погрузки, соответственно. Транзитный грузопоток ТТС равен

FoM = FJi] - XMrn[i]

или

где суммирование входного потока Хппр[1, т] осуществляется по всем оптимальным маршрутам Мор1[1, т], включающим данную дугу (I, "); 1 (I, ", М0ГА[1, т]) — индикатор дуги (I, ") — функция, принимающая значение 1, если дуга (I, ") принадлежит маршруту Мор1[1, т], и 0 в противном случае. Алгоритм вычисления величин сетевых потоков заключается в расчете (первого) оптимального маршрута МорА[1, т] из узла I в узел т, присваивание всем значениям потока NetFI[I,"] вдоль всех дуг маршрута Мор1[1, т] значения входного потока Хппр[1, т] и суммирование по всем значениям узлов входа I и выхода т. Поток NetFI [I, "] характеризует объем транспортной работы (перевозок в кг/сут.), выполняемый компанией по направлению (I,").

^рМ = ^ых['] - XMTO['l

Расчет внутритерминальных грузопотоков ттс

Структура технологических зон отдела сортировки терминалов включает K приемных площадок для обслуживания прибывающих рейсов и (в силу симметрии транспортных межтерминальных связей) такое же количество отгрузочных площадок, обслуживающих убывающие рейсы [1]. Приемные и отгрузочные площадки формируют, соответственно, фронты выгрузки и погрузки. Детальное описание грузопотоков внутри i-х терминалов (ГДЦ и ДЦП) определяется матрицей

CrFl, = (qj, r, s = 0,1,...,K,

il J

ai

ч:

eo о

S

о

Si

I

1

S;

sà

37

№ 2 (44) 2013

?

Î I

t g

i !

i

г!

!

*

! s

к

s

u «

H

s

О

!

§

s

<u

S

¡u

î!

где / — номер (код) терминала, который далее в обозначениях элементов матрицы опускается; нулевой индекс закреплен за местными грузопотоками; q0s — поток местных грузоотправителей, направляемый для погрузки на рейс в-й отгрузочной площадки; qr0 — поток для местных грузополучателей, прибывающий рейсом на г-ю приемную площадку прибытия; qгs — транзитные при г, в = 1,...Д, грузопотоки, проходящие транзитом через терминал из рейса, прибывающего на г-ю приемную площадку на рейс, отправляемый из в-й площадки отгрузки. Все потоки имеют размерность кг/сут.

За каждой из приемных и отгрузочных площадок закреплены рейсы из определенного «соседнего» терминала (или на этот терминал). Обозначим ург[г] — код соседнего терминала, рейс из которого разгружается на г-й приемной площадке, уо1рг[в] — код соседнего терминала, рейс на который направляется из в-й отгрузочной площадки. Эти рейсы формируют межтерминальные маршруты перевозок по направлениям, соответственно, ург[г] ^ /, ¡^уо1рг^]. С их помощью происходит расчет потоков.

При расчетах используются формулы (6-8), однако условия суммирования каждый раз разные. Потоки q0s местных грузоотправителей вычисляются по формуле (7); в сумме учитываются только те значения исходящего из /-го терминала потока, который направляется ву-й конечный терминал по оптимальному маршруту Мор[/, у], содержащему начальный маршрут / ^ у^Дв]. Аналогично потоки местных грузополучателей qг0 распределяются по приемным площадкам в соответствии с формулой (8), где суммирование осуществляется только по тем терминалам у, исходящий оптимальный маршрут из которых Мор1[у, /] заканчивается маршрутом у'рДг] ^

Транзитные (перекрестные) потоки qгs вычисляются по формуле (6), где суммирование входных потоков, направляемых из I-го терминала в т-й осуществляется лишь

при условии, что связывающим их оптимальный маршрут Mopt[l, m] содержит два смежных межтерминальных маршрута j [r] ^ i,

I ^ jotpr[s].

информационно-логистическая система «MultiTransNet»

Приведенные алгоритмы положены в основу информационно-логистической системы (ИЛС) MultiTransNet, разработанной на кафедре интермодальных перевозок и логистики СПбГУГА. Программный комплекс позволяет рассчитывать и выводить на дисплей по заданному направлению (из i-го в у-й терминал) все множество L-оп-тимальных маршрутов и их характеристики: сквозной тариф маршрута, время доставки и полный временной график транспортировки клиентского заказа с расписанием прибытия-убытия на промежуточных терминалах. Клиент выбирает из множества L-оп-тимальных по различным критериям устраивающий его маршрут (рис. 3-5). Маршруты, выбранные клиентом таким образом, являются исходными для дальнейшего решения задачи имитационного моделирования ТТС. Параметры сети вводятся в режиме главного меню «Базовый вариант ТТС», «Расписание маршрутов», «Оперативная база».

Вычисление маршрутов осуществляется в процедурах MatrShortRoute и OptTim-eRouteNew.

Блок имитационного моделирования позволяет исследовать нестационарные изменения потоков в сети, накопление грузопотоков в терминалах при различных типах расписаний. Блок имитационного моделирования воспроизводит поминутное изменение текущих данных о грузопотоках в ТТС с шагом времени dt, изменение суток и дней недели, появление заказов на перевозки по всем терминальным центрам (в данном примере моделируется 16 заказов в сутки в каждом из n терминалов). Формирующие блок процедуры выполняют следующие функции:

• моделирование и запоминание основных параметров заказа (ДЦ отправ-

38

№ 2 (44) 2013

КС

Вид транспорта

Kpirrepitii оптимизации

■ Унимодальный

С Трнмодальный С Четырехмодальный

F АвюниЫшышй

Г Авишзйииыи

Г Мор-'КОй

а Mia тарифа f4 Min Т UDCiaiiKH с Min нэтопробсгп

Количество оптимальных маршрутов [3 Пуша отравления Пункт иазпачегшя

¡Гсыгаиной ДЦ

jivpaci

3

Дата и время о

J2S.01JÎ0IÎ jJ [

Прием

¡Головной ДЦ J

Волгоград -

Красноярск л

Иркутск

Хабаровск

Владивосток

ХСЛЬСШШ!

Бершш ■

ГисЁург -

Рис. 3. Входная форма ввода параметров поиска ^-оптимальных маршрутов клиентских отправлений

Рис. 4. Ввод параметров поиска ^-оптимальных маршрутов клиентских отправлений для бимодальной перевозки

ления, назначения, веса отправления — процедура ShipmentSimulator), моделирование отправления рейсов по всей сети в соответствии с расписанием (процедура DepartureЮrder)\

• распределение заказов по рейсам в соответствии с выбранными маршрутами транспортировки и формирование манифестов загрузки по каждому рейсу, прибытие рейсов по расписанию в соответствующий терминал назначения (процедура АггшЮ^ег);

Рис. 5. Результаты поиска L-оптимальных маршрутов клиентских отправлений

• слежение за движением заказа по терминальной сети с выдачей извещений о прибытии в промежуточный терминал и доставке в конечный терминал (процедура ArrivalProcessing);

• расчет значений входных (процедура InputFl), сетевых (процедура NetworkFl) и узловых (процедура NodeFlow) грузопотоков.

На рисунке 6 представлена матрица Xinp входных суточных грузопотоков из первого терминала (г. Санкт-Петербург) во второй (Москва, южный), третий (Москва, северный), четвертый (Воронеж), пятый (Ростов-на-Дону) и т. д., а также суммарный исходящий суточный поток SumInpFlow из первого (Санкт-Петербургского) терминала и всех остальных. Здесь и ниже все данные о грузопотоках имеют размерность кг/сут.

Внутритерминальные грузопотоки ТТС представлены на рис. 7.

Фрагмент матрицы NetFl[i, j] сетевых (межтерминальных) грузопотоков по направлениям из петербургского терминала в те же пункты имеет вид:

Москва, южный Москва, северный Воронеж Ростов-на-Дону SumIshFlow

9885,00 13 595,00 0,00 0,00 27 568,00

с указанием суммарного исходящего потока SumIshFlow (кг/сут.) из Санкт-Петербурга.

Максимальный суточный поток в ТТС, составляющий величину 16 170 кг, приходится

1

tti

ч:

ео о

S

о

SS

I 1 S;

sà

39

№ 2 (44) 2013

lia Отчеты Выход

1 ' 1 Г^ГЯ QL«i

(lonito-лагйстнчсскал система MuibTraftsWef

ligne т - vh_gr.fnc - Рлое 1

Входные грузопотоки

?

Î !

t g

i i

i Ü

!

! SS

к

is

u «

И

s 00 О

! S? s

<u

S

¡u

Рис. 6. Матрица Xn входных суточных грузопотоков

Рис. 7. Матрица CrFl [/] внутритерминальных грузопотоков ТТС

на направление 2 ^ 3 (Москва, Южный ^ местных грузоотправителей — LocalShipper) Москва, Северный). Минимальный поток через Санкт-Петербургский ДЦ следующие: в количестве 36 кг/сут. приходится на направление 16 (Мурманск) ^ 17 (Архангельск).

Узловые потоки (входные — INPUT, транзитные — TRANSIT, выходные — OUTPUT, для местных грузополучателей — LocalRecip,

INPUT TRANSIT OUTPUT

SumInp LocalRecip SumOut Local-Shipper

27 568,00 21 244,00 6 324,00 27 568,00 21 244,00

40

№ 2 (44) 2013

Заключение

В статье рассмотрены практически важные задачи моделирования, расчета маршрутов перевозок и грузопотоков в транс-портно-терминальных сетях операторов мультимодальных перевозок. Подключение к межтерминальным связям авиационных и железнодорожных маршрутов, обычно осуществляемым автомобильным транспортом, существенно расширяет не только географию перевозок, но и перечень оказываемых услуг и применяемых маршрутов.

Использование L-оптимальных маршрутов с различными значениями рангов и разными критериями (минимума тарифов и времени доставки) представляет собой эффективный формальный механизм подбора маршрутов, позволяющий реализовать в полной мере транспортный потенциал, заложенный в интермодальной ТТС. С помощью L-оптимальных маршрутов менеджер может предложить своему клиенту целый спектр маршрутов, позволяющих удовлетворить в максимальной степени трудно совместимые требования по стоимости и времени доставки. Расчеты грузопотоков по прогнозируемым значениям входных потоков, выражающих ожидаемый спрос на перевозки, позволяет правильно распределять грузообрабатывающие ресурсы ОМП — транспортные средства на межтерминальных маршрутах, водителей погрузочной техники и грузчиков внутри терминалов.

Все предложенные алгоритмы реализованы в виде программных процедур и показали свою работоспособность.

Информационно-логистическая система MultiTransNet реализована по модульному принципу, каждый модуль которой выполняет собственный набор функций. В дальнейшем планируется включать в состав информационной системы новые, дополнительные сервисы за счет разработки новых бизнес-процессов, при этом нет необхо-

5

димости изменять работу существующих | модулей. g

Реализованные в программном продук- ^ те MultiTransNet бизнес-процессы позволяют обеспечивать необходимой информа- | цией в части планирования и управления § перевозок и ресурсов терминалов такие ^ сервисы, как разработка суточных пла- ^ нов доставки, отгрузки и перевозки транспортными и транспортно-экспедиционными § компаниями; оптимизация применения тех- ^ нологических процессов обработки рей- ^ сов и грузов; анализ плана работ на предмет наличия узких мест; учет транспортных средств; ведение справочника заявок на перевозку; мониторинг выполнения плана перевозки и т.д.

Список литературы

1. Палагин Ю. И. Логистика — планирование и управление материальными потоками. СПб.: Политехника, 2009. — 286 с.

2. Крыжановский Г. А, Палагин Ю. И. Имитационная модель для определения характеристик пассажиропотоков в интермодальной транспортной сети // Транспорт: наука, техника, управление. 1998. № 6. С. 23-27.

3. Палагин Ю. И. Оптимальное планирование задач завоза и вывоза грузов из нескольких распределительных центров // ВИНИТИ. Транспорт: наука, техника, управление. 2010. № 2. С. 12-15.

4. Палагин Ю. И., Мочалов А. И. Взаимодействие видов транспорта в смешанных перевозках. Часть II. Определение оптимального маршрута международной автомобильной перевозки с использованием ИС «Microsoft AutoRoute» / Университет ГА. СПб., 2006. — 113 с.

5. Палагин Ю. И., Мочалов А. И. Моделирование и оптимальное планирование доставки грузов в транспортно-терминальных сетях операторов мультимодальных перевозок. Вестник ГУГА. 2011. № 3. С. 11-16.

6. Логинова Н. А. Кооперация и конкуренция как движущие силы взаимодействий участников на рынке грузовых автотранспортных услуг // Современная конкуренция. 2011. № 2 (26).