Вторым важным направлением применения современных информационно-вычислительных систем является оптимизация перевозочного процесса, то есть применение экономико-математических методов в оперативном планировании перевозок.
При оперативном планировании перевозок обычно решаются следующие оптимизационные задачи:
· моделирование транспортных сетей и определение кратчайших расстояний между корреспондирующими пунктами;
· закрепление отправителей однородного груза за потребителями (транспортная задача);
· определение направления движения порожних автомобилей;
· составление маршрутов перевозок (увязка ездок);
· определение начальных и конечных точек маршрута, привязка маршрутов к местам стоянок ТС;
· составление часовых графиков движения ТС по маршрутам следования;
· составление графиков согласованной работы ТС и погрузочно-разгрузочных механизмов.
Сменно-суточный план перевозок разрабатывается в рамках ИВС и должен обеспечивать полное освоение принятого к выполнению грузооборота, своевременную доставку грузов в установленные сроки и необходимых количествах при наиболее рациональном использовании парка ТС.
Определение перечня получателей однородного груза, закрепленных за конкретными грузоотправителями, в АТО не устанавливается, так как эта задача относится к снабженческо-сбытовой функции обслуживаемой клиентуры. В службу эксплуатации АТО приходит заявка на перевозку, в которой уже указаны названия и адреса грузоотправителей и грузополучателей, наименование, количество и срок доставки груза, расстояние перевозки, время подачи автомобиля.
Наиболее важным компонентом сменно-суточного планирования грузовых перевозок является составление маршрутов движения транспортных средств. В результате маршрутизации достигается сокращение холостого пробега на маршруте, то есть пробега автомобиля от разгрузки до следующей погрузки.
Задачу оптимизации холостого пробега автомобилей можно свести к транспортной задаче математического программирования в следующем виде. Известны пункты Bj (j = 1… m) сосредоточения порожнего подвижного состава (потребители грузов) и пункты Ai (i = 1… n), испытывающие потребность в порожних ТС (отправители грузов). Известны также расстояния между этими пунктами (cji) − холостой пробег. В каждом j -ом пункте сосредоточено bj порожних тонн грузоподъемности в результате завоза туда этого количества груза, а каждый i -ый пункт нуждается в ai количестве тонн грузоподъемности, чтобы выполнить заданные объемы перевозок. Необходимо минимизировать общий холостой пробег при подаче ТС под погрузку:
где xji − объем поставок общей грузоподъемности из j -ой в i -ую точки транспортной сети.
При решении этой задачи должны быть выполнены определенные условия и ограничения:
Не излагая подробно содержание методов решения транспортных задач, ограничимся лишь перечислением некоторых из них: графоаналитический, симплексный, распределительный, с разрешающими элементами.
После решения приведенных выше задач, диспетчер имеет сведения о том, откуда (из какого пункта) и куда (до какого пункта) должно быть перевезено конкретное количество груза, а также наиболее рациональное движение ТС без груза от пункта разгрузки до пункта погрузки. На основе этих данных проводится составление маршрутов движения подвижного состава с целью повышения коэффициента использования пробега, а далее и составление сменно-суточного задания водителям.
Составление маршрутов с помощью экономико-математических методов для перевозок массовых грузов может проводиться по различным методикам [5, 6, 7, 8]. Но следует помнить, что маршрут должен начинаться в пункте погрузки и быть замкнутым, то есть приводить в этот же пункт.
Наиболее простыми при маршрутизации и широко распространенными являются маятниковые маршруты. Они, как правило, составляются в первую очередь. Затем уже формируются кольцевые и петлевые маршруты.
Основным критерием рациональности совокупности маршрутов является снижение так называемого «скорректированного нулевого пробега», то есть суммы первого и второго нулевых пробегов и непроизводительного пробега ТС на последнем обороте.
В настоящее время актуальным является организация рациональных развозочных маршрутов при мелкопартионных поставках потребителям с централизованных складов, баз и других мест сосредоточения товаров.
Известны пункты потребления Bi (i =1, 2,…, n). Товары необходимо развезти из склада (начального пункта) A 0 всем потребителям. Потребность каждого пункта потребления известна и составляет соответственно b 1, b 2,…, bn. В начальном пункте находится известное количество ТС одинаковой грузоподъемности. Также известны места расположения потребителей на дорожной схеме и расстояния между соседними пунктами cij.
Требуется составить конечное число m замкнутых маршрутов l 1, l 2,…, lk, начинающихся в точке A 0 таким образом, чтобы общий пробег парка ТС был бы наименьший 
при полном удовлетворении общего спроса на продукцию.
При решении данной задачи следует учитывать следующие условия и ограничения:
· в начальном пункте на складе наличие продукции должно быть не меньше общей потребности всех потребителей 
≤ X 0;
· наличие подвижного состава должно быть больше числа пунктов потребления;
· расстояние между соседними пунктами для движения ТС должно быть неотрицательным cij ≥ 0.
Пусть имеется схема дорожной сети и расстояния между соседними пунктами (рис. 26.1).
Для перевозок выделяются автомобили грузоподъемностью по 4 т.
Известны объемы завоза мелкопартионных грузов каждому потребителю (в кг): Б – 750; В – 1000; Г – 1000; Д – 600; Е – 850; Ж – 1050; З – 1150; И – 1350; К – 250. На складе в точке А находится 8000 кг продукции.
Рассмотрим два этапа решения задачи.
Этап 1. Построение кратчайшей сети, связывающей все пункты, без замкнутых контуров и петель (рис. 26.2).
Начиная с наиболее удаленного пункта от начального А по каждой ветви полученной сети проводится группировка пунктов в маршруты с учетом объемов завозимого груза и грузоподъемности ТС. При превышении грузоподъемности – пункты включаются в другой маршрут. Пункты, ближайшие к другой ветви, группируются в маршрут с пунктами этой ветви. Полученные на первом этапе маршруты приведены в таблице 26.1.
Таблица 26.1
Группировка пунктов по маршрутам
| Маршрут №1 | Маршрут №2 | ||
| Пункт | Объем завоза, т | Пункт | Объем завоза, т |
| Б | 0,75 | Ж | 1,05 |
| В | 1,0 | Д | 0,6 |
| Е | 0,85 | И | 1,35 |
| З | 1,15 | Г | 1,0 |
| К | 0,25 | Итого: | 4,0 |
| Итого: | 4,0 |
Этап 2. Определение порядка объезда маршрутов.
Необходимо найти кратчайший путь объезда пунктов маршрута, начиная со склада А. Для расчета воспользуемся «методом сумм». Строится матрица расстояний (табл. 26.2). В ней по диагонали указаны пункты маршрута, а на пересечении строки и столбца приведены расстояния между соответствующими пунктами. В последней итоговой строке указана сумма расстояний по каждому столбцу. Матрица может быть симметричной cij = cji или несимметричной.
Таблица 26.2
Матрица кратчайших расстояний (км )
| А | 7,0 | 9,2 | 9,0 | 11,4 | 10,6 |
| 7,0 | Б | 2,2 | 4,2 | 6,6 | 7,6 |
| 9,2 | 2,2 | В | 3,6 | 4,4 | 6,5 |
| 9,0 | 4,2 | 3,6 | Е | 2,4 | 3,4 |
| 11,4 | 6,6 | 4,4 | 2,4 | З | 2,0 |
| 10,6 | 7,6 | 6,4 | 3,4 | 2,0 | К |
| 47,2 | 27,6 | 25,8 | 22,6 | 26,8 | 30,0 |
Первоначально намечается объезд трех пунктов, которым соответствуют наибольшие суммы в итоговой строке: пункт А – 47,2 км; К – 30,0 км; Б – 27,6 км. Эти пункты образуют замкнутый маршрут: А-К-Б-А.
Для включения следующих пунктов выбирается из оставшихся пунктов такой, у которого имеется наибольшая сумма. В данном случае это пункт З с суммой расстояний 26,8 км. Чтобы решить, между какими уже имеющимися пунктами маршрута следует его включить, воспользуемся правилом: прирост длины маршрута должен быть минимальным.
Прирост пробега равен ∆ i-j = ci-k + ck-j – ci-j, км,
где ci-k – расстояние от первого пункта звена до включаемого, км;
ck-j – расстояние от включаемого пункта до второго пункта звена, км;
ci-j – длина звена i-j, км.
Проведем расчеты для включения пункта З между А и К, К и Б, Б и А.
∆ АК = cАЗ + cЗК – cАК = 11,4 + 2,0 – 10,6 = 2,8 км;
∆ КБ = cКЗ + cЗБ – cКБ = 2,0 + 6,6 – 7,6 = 1,0 км;
∆ БА = cБЗ + cЗА – cБА = 6,6 + 11,4 – 7,0 = 11,0 км.
Минимальный прирост обеспечивается при включении пункта З между К и Б. Следовательно маршрут будет такой: А-К-З-Б-А. Следующий пункт для включения В, так как сумма расстояний по таблице 26.2 равна 25,8 км. Такие расчеты продолжаются до тех пор, пока не будут перебраны все пункты по всем маршрутам.
В результате всех проведенных вычислений получатся маршруты (рис.26.3): маршрут №1 А-К-З-Е-В-Б-А протяженностью 27,8 км, маршрут №2 А-Г-Д-И-Ж-А длиной 19,4 км.
Контрольные вопросы
1. В чем заключается основное назначение информационно-вычислительной системы на автомобильном транспорте?
2. Каковы главные свойства информационно-вычислительных систем АТО?
3. Что представляет собой АРМ менеджера-перевозчика?
4. Как можно сформулировать направления использования компьютеров, информационных технологий, экономико-математических методов в АТО?
5. Что включает в себя первое направление использования ИВС в АТО?
6. Какие оптимизационные задачи могут решаться в АТО при планировании перевозок?
Приложение 1
Манипуляционные знаки
Приложение 2
Знаки опасности
Приложение 3
Условия международных автомобильных перевозок (на примере Германии)
Столица - Берлин
