Подходы к разработке методики определения рационального маршрута перевозок школьников к местам обучения в сельской местности при помощи программного обеспечения Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Подходы к разработке методики определения рационального маршрута перевозок школьников к местам обучения в сельской местности при помощи программного обеспечения

Approaches to development of a technique of definition rational route of the schoolchildren transportation to training places in rural

areas by means of the software

Ширяев Сергей Александрович к.т.н., доцент / декан факультета автомобильного транспорта и и.о. заведующего кафедрой «Автомобильные перевозки» Волгоградский государственный технический университет

sh-sa@vstu.ru

Раюшкина Алевтина Анатольевна к.т.н., доцент / заведующий аспирантурой, докторантурой Волгоградский государственный технический университет

ap@vstu.ru

Сиволобов Никита Михайлович

магистр

Волгоградский государственный технический университет

nikita1314@yandex.ru

Поляк Алексей Михайлович системный инженер ООО «АйДи - Технологии управления»

mdk1986@yandex.ru

Аннотация

Приводится алгоритм и программа определения рационального маршрута перевозок школьников к местам обучения в сельской местности.

Abstract

The algorithm and the program of definition of a rational route of the school children transportations to the training places in rural areas are given.

Ключевые слова: школьные перевозки, школьный автобус, рациональный маршрут, маршрутизация перевозок.

Keywords: schoolchildren transportations, school bus, rational route, routing of transportations.

В настоящее время многие школы, расположенные в сельской местности, вынуждены заниматься организацией ежедневных перевозок обучающихся у них детей. В России данный вид перевозок в большей степени получил распространение в начале двухтысячных годов, когда из-за закрытия малокомплектных школ оставшихся школьников стали перевозить на обучение в другие населённые пункты [1, 2, 3, 4]. Сегодня в большинстве случаев организацией школьных перевозок в муниципальных районах и некоторых городских округах РФ занимаются директора школ, которым приходится решать большое число вопросов, выходящих за рамки их профессиональных знаний:

какими автобусами перевозить детей;

как лучше составить маршруты перевозок;

как организовать предрейсовый технический осмотр автобусов и предрейсовый медицинский осмотр водителей;

где хранить автобусы, как их обслуживать и ремонтировать и ряд других.

Одним из наиболее важных вопросов является поиск рационального маршрута перевозок. Отсутствие у директоров школ необходимого инструментария и навыков работы в сфере автомобильного транспорта приводит к тому, что они обычно отдают это на откуп водителям школьных автобусов. Кроме того, несмотря на большое количество существующих подходов и опробованных на практике методов решения задач маршрутизации различных видов перевозок [5, 6, 7], алгоритмы маршрутизации школьных перевозок, учитывающие их социальную значимость, различные ограничения и другие особенности до сих пор не разработаны [8]. Основными такими ограничениями является: своевременность доставки детей к началу занятий, продолжительность перевозки детей не должна превышать 30 мин., организация посадки детей на специально оборудованных остановочных пунктах, находящихся в шаговой доступности от места их проживания, или непосредственно от дома. В связи с вышесказанным, создание алгоритма поиска рационального маршрута перевозок школьников к местам обучения в сельской местности является актуальной задачей.

Исходными данными для поиска рационального школьного маршрута являются характеристики района перевозок, включающие в себя: названия населённых пунктов, населённые пункты, где проживают школьники и расположены места их обучения, количество школьников, используемый подвижной состав и его технические характеристики, а также места расположения гаражей и площадок отстоя транспортных средств, заправок и сервисов для проведения технического обслуживания и ремонта, протяжённость дорог с указанием их категории и количества опасных участков и др.

Особенностью составления маршрута перевозок школьников, является, то, что во главу угла ставится не минимизация себестоимости перевозок, а обеспечение безопасности, надёжности, регулярности и соблюдение ограничений, приведённых выше (рисунок 1). Только после определения

множества таких альтернативных вариантов перевозок, определяющим параметром становится себестоимость.

В первом приближении, алгоритм выбора такого маршрута представлен на рисунке 2. В соответствии с данным алгоритмом была разработана компьютерная программа, написанная на языке программирования "Delphi" под операционную систему "Windows", интерфейс которой показан на рисунках 3 - 7.

Исходные данные

Географические и природно-климатические условия

Дорожные условия

Безопасность

Характеристики

транспортных

средств

Данные для расчёта транспортных затрат

«

К X <и

К X ей Л U

о

ей Л О

Ю

3 и

к к

Л <и н к

Л

Выходные параметры

и ей

и о и Л О Ю

к 3

X и

л ш

ч (U

о и « К X К Л

в (U н

и <D tr ¿у Ю К

о СО о Л и

и О S

<и S ей Н О (U о

Л н

<и

с ш ^

о S о

н ^ и ей н

К

в н Л

Л ей S о о В

X н о, ей

й о (U S

3 к S о U

и « о

к о к

н и Л

ей о ч

К Л ей

Л ч К

<и (U О

н о к

Л дц

ч ей

ей Л

Н О Он О ю

ей 3

Рч m

Рациональный маршрут с учётом критериев выбора и ограничений

Рисунок 1 - Критерии выбора рационального маршрута

НАЧАЛО

Рисунок 2 - Алгоритм выбора рационального маршрута перевозок

школьников в сельской местности

Программа состоит из нескольких блоков, описание которых показано в таблице 1.

Таблица 1 - Блоки программы и возможные функции.

Блок Функция

«База данных населённых пунктов» (рисунок 3) Моделирование системы школьных перевозок и задание начальных условий и параметров для проведения расчёта.

«Список транспортных средств (ТС) населённого пункта» (рисунок 4) Создание и ведение базы данных транспортных средств (автобусов), используемых для перевозки школьников.

«Вывести список связей населённого пункта» (рисунок 5) Визуализация информации о выбранном населённом пункте с возможностью уточнения или изменения введённых данных.

«Проверка связности дорожного графа» (рисунок 6) Проверка внесённых для выполнения расчёта данных на связность и целостность. Расчёт невозможен в случае отсутствия информации о расстоянии отдельного населённого пункта относительно остальных.

Вкладка «Маршрут» (рисунок 7) Выводятся возможные варианты маршрутов в порядке их приоритетности (от наилучшего к худшему), а также расписание движения автобусов на них.

Рисунок 3 - База данных населённых пунктов

Рисунок 4 - Окно ввода транспортных средств

Рисунок 5 - Окно данных между населёнными пунктами

Рисунок 6 - Окно возможных операций

Рисунок 7 - Расчетное окно

Предложенная методика и программное обеспечение позволяют уже на стадии проектирования процесса доставки школьников до мест обучения, сформулировать основные условия функционирования системы перевозок и возможные направления повышения их эффективности, определить оптимальные численные значения основных характеристик транспортного процесса и структурные элементы системы доставки школьников, выбрать наиболее рациональные способы организации процесса перевозок, учитывающие географические и природно-климатические условия района перевозок, а также сохраняющие высокий уровень безопасности, надёжности, регулярности и качества перевозок.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Сиволобов, Н.М. Проблемы и направления развития перевозок школьников в сельской местности / Н.М. Сиволобов, С.А. Ширяев, В.А. Гудков, А.А. Раюшкина // Сборник научных трудов Sworld. Материалы

международной научно-практической конференции «Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании'2012» Вып. 4. Том 1 : сб. науч. тр. / сост. С.В. Куприенко. - Одесса, 2012. - ЦИТ: 412-0754 - C. 99-104.

2. Sivolobov N.M., Shiryaev S.A., Gudkov V.A., Rayushkina A.A., Issues and prospective development of school children transportation in rural areas, " in Modern scientific research and their practical application, edited by Alexandr G. Shibaev, Alexandra D. Markova.Vol.J11308 (Kupriyenko SV, Odessa, 2013) -URL: http://www.sworld.com.ua/e-journal/J11308.pdf - J11308-246.

3. Сиволобов, Н.М. Безопасность перевозок школьников - задача государственная / Н.М. Сиволобов, С.А. Ширяев, В.А. Гудков // Технология, организация и управление автомобильными перевозками : сб. науч. тр. № 2 / Сибир. гос. автомоб.-дорожная академия (СибАДИ). - Омск, 2009. - C. 105107.

4. Сиволобов, Н. М. Государственное регулирование обеспечения безопасности школьных перевозок у нас в стране и за рубежом / Н. М. Сиволобов, С. А. Ширяев, В. А. Гудков, А. А. Раюшкина // Известия ВолгГТУ. Серия «Наземные транспортные системы». Вып. 6 : межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. - Волгоград, 2013. - № 10 (113). - C. 82-85.

5. Головных, И.М. Алгоритм определения рациональных маршрутов движения грузовых автомобилей / И.М. Головных, О.С. Прокофьева // [Электронный ресурс]. - [2014]. - Режим доступа: http://www.waksman.ru/Russian/Streets_net/Golovnyh.htm

6. Трифонов, Ю.В. Формирование оптимальных маршрутов доставки товаров автотранспортом / Ю.В. Трифонов, В.С. Громницкий, М.Ю. Золотов // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. «Экономические науки». Вып. 6 : межвуз. сб. науч. ст. / ННГУ. - Нижний Новгород, 2010. - № 6 . - C. 236-240.

7. Лебедева, Г.Н. Совершенствование процесса транспортного обслуживания сельского населения / Г.Н. Лебедева // [Электронный ресурс].

- [2014]. - Режим доступа: http://www.dissercat.com/content/sovershenstvovame-protsessa-transportnogo-obsluzhivaniya-selskogo-naseleniya.

8. Сиволобов, Н. М. Разработка алгоритма поиска рационального маршрута перевозок школьников к местам обучения в сельской местности / Н. М. Сиволобов, С. А. Ширяев, А. А. Раюшкина // Известия ВолгГТУ. Серия «Наземные транспортные системы». Вып. 7 : межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ.

- Волгоград, 2013. - № 21 (124). - С. 88-91.