147558 (Организация пассажирских перевозок), страница 4

Таблица 1.1

Исходные данные к расчету плана формирования пассажирских поездов

Таблица 1.2

Густота пассажиропотоков по участкам, тыс.чел.

1.2.Расчет плана формирования пассажирских поездов

Известно несколько способов расчета плана формирования пассажирских поездов:

• по условиям освоения пассажиропотока;

• при случайном характере пассажиропотоков;

• по условию минимизации пробега свободных мест.

При этом в расчеты могут быть заложены дополнительные условия и ограничения: по загрузке станции, по пропускной способности железнодорожных линий, с учетом пересадок пассажиров или обеспечения заданного уровня беспересадочных сообщений и др.

В курсовом проекте расчет плана формирования производится по наиболее распространенной методике - по условиям освоения пассажиропотока с использованием симплекс-метода.

Для расчета, помимо данных о густоте движения пассажиров, требуется информация о населенности поездов различных назначений, а также сведения об удельных затратах, приходящихся на один поезд каждого назначения. Последние необходимы для экономической оценки вариантов плана формирования поездов.

Населенность поезда рассчитывается по формуле:

, (1.1)

где - число категорий вагонов;

- количество вагонов -й категории в составе пассажирского поезда;

- число мест в вагоне -й категории.

Например, при наличии в составе пассажирского поезда 2 вагонов СВ, 7 купейных, 8 плацкартных и 2 общих вагонов населенность поезда:

тыс.чел.

В курсовом проекте расчет населенности пассажирских поездов следует производить с точностью до «второго знака после запятой».

Рассмотрим пример расчета плана формирования пассажирских поездов для исходных данных, приведенных в табл.1.1.

Для освоения рассчитанной густоты пассажиропотока (табл.1.2) необходимо выполнение следующих ограничений:

. (1.2)

Существует значительное число вариантов плана формирования, при которых обеспечивается освоение расчетных пассажиропотоков. Например, 30 поездов (23,6/0,8) сообщения А-Д обеспечивают освоение расчетного пассажиропотока, однако при этом имеет место пробег свободных мест на участке А-Б в количестве 5 единиц (поездов без пассажиров), а на участке Г-Д - 10 единиц.

Наиболее универсальным критерием для выбора оптимального варианта плана формирования пассажирских поездов является суммарный уровень затрат на перевозки. В этом случае целевая функция будет иметь вид:

. (1.3)

Сформулированная задача может быть решена любым из известных методов линейного программирования. При решении задачи симплекс-методом установлен следующий порядок действий:

1. Выбрать свободные неизвестные, положив их равными нулю и найти соответствующее базисное решение. Если оно окажется недопустимым (отрицательные значения неизвестных), следует найти другой набор свободных неизвестных.

Исходя из сущности задачи ясно, что освоение пассажиропотока возможно при обращении поездов только между соседними станциями, поэтому этот вариант может рассматриваться как базисное решение, которому соответствует следующий набор неизвестных:  .

2. Базисные неизвестные и минимизируемую функцию цели необходимо записать в виде разности, в которой уменьшаемое - свободный член. Для условий задачи:

. (1.4)

После арифметических преобразований:

. (1.5)

Целевая функция:

.

После арифметических преобразований:

. (1.6)

Следовательно, если осваивать пассажиропоток поездами, обращающимися между соседними станциями, их число будет строго соответствовать густоте пассажиропотока по каждому участку, а суммарные затраты на выполнение перевозок могут быть оценены в 205,2 стоимостную единицу. Однако этот вариант может быть улучшен.

Дальнейшие решения целесообразно выполнять в симплекс-таблицах (табл.1.3-1.6).

При этом, в базисном решении свободные неизвестные следует расположить по вертикали таблицы (их количество совместно с целевой функцией соответствует числу строк таблицы), а остальные неизвестные - по горизонтали таблицы (  ).

3. Внести коэффициенты при неизвестных в уравнениях и целевой функции в верхние ячейки клеток табл.1.3 (исходный план).

4. Выбрать генеральный элемент. Для этого:

• найти в верхней строке симплекс-таблицы максимальный положительный элемент (4,04). Если в верхней строке симплекс-таблицы нет положительных элементов, то записанное в данной симплекс-таблице базисное решение будет оптимальным, т.е. уменьшить значение целевой функции при переходе от одного допустимого базисного решения к другому не представляется возможным;

• составить отношение свободных членов (первый столбец табл.1.3) к положительным коэффициентам выбранного столбца. В задаче: 23,60/1,20=19,67; 18,92/1,00=18,92; 12,08/0,92=13,13;

• выбрать среди найденных отношений наименьшее (13,13). Если наименьшее отношение достигается при нескольких значениях, то можно выбрать любое. Элемент выбранного столбца, которому соответствует наименьшее отношение, - генеральный элемент (в табл.1.3 клетка выделена жирной линией).

5. Найти значение, обратное генеральному элементу, внести его в правый угол клетки, содержащей генеральный элемент (1/0,92=1,09).

6. Все коэффициенты из верхних отделений строки, где расположен генеральный элемент, умножить на значение, обратное генеральному элементу, и поместить полученные произведения в соответствующие правые углы клеток той же строки (12,081,09=13,13; 0,621,09=0,67 и т.д.).

7. Умножить на значение, обратное генеральному элементу, со знаком «-» все коэффициенты (кроме генерального элемента) из левых углов клеток столбца, где расположен генеральный элемент, и поместить полученные произведения в соответствующие правые углы клеток этого же столбца (4,041,09= -4,39; 1,201,09= -1,30 и т.д.).

8. Выделить числа, находящиеся в левых углах клеток строки, где расположен генеральный элемент, и в правых углах клеток столбца, в котором содержится генеральный элемент.

9. Заполнить оставшиеся правые углы клеток числами, полученными перемножением соответствующих выделенных чисел (-4,3912,08= -53,03; -4,390,62= -2,72;.....-1,3012,08= -15,70 и т.д.).

10. Перейти к новому набору свободных неизвестных. Для этого:

• из правых углов клеток строки и столбца, на пересечении которых находится генеральный элемент, перенести все числа в левые углы соответствующей строки и столбца последующей таблицы (первая итерация - табл.1.4);

• в левые углы остальных клеток последующей таблицы записать числа, равные алгебраической сумме чисел из левого и правого углов соответствующей клетки предыдущей таблицы (-53,03+205,20=152,17; -2,72+1,91= -0,81;...…. –15,70+23,60=7,90 и т.д.);

• поменять местами переменные на пересечении строки и столбца, где расположен генеральный элемент ( х₅ и х₁₀).

11. Если в верхней строке новой таблицы все коэффициенты при свободных неизвестных отрицательны, то полученный результат является оптимальным, план не подлежит улучшению, а целевая функция принимает свое наименьшее значение. В противном случае решение задачи следует продолжить для чего необходимо вновь перейти к п.4.

При решении задачи оптимальный план формирования пассажирских поездов был получен после второй итерации (табл.1.6). Он предусматривает следующие назначения:

• А-Г (х₂) - 8 поездов;

• А-В (х₃) - 1 поезд;

• А-Б (х₄) - 9 поездов;

• Б-Д (х₅) - 13 поездов.

Таблица 1.3

Базисное решение

Таблица 1.4

Первая итерация

Таблица 1.5