All
 
|
 
 


Extended mathematical model formulation of freight rail transportation optimal planning problem. Prohibition of double empty runs and consideration of customer ratings
 
PIIS265838870029156-4-1
DOI10.33276/S265838870029156-4
Publication type Article
Status Published
Authors
Fedor Belousov 
Affiliation: State Academic University for the Humanities
Address: Moscow, Maronovsky per., 26
Journal nameVestnik CEMI
EditionVolume 6 Issue 4
Abstract

The paper presents extended versions of mathematical formulations of problems of managing a fleet of railway gondola cars. As a rule, scientific papers consider relatively simple statements of transport problems that do not take into account a number of features that arise when solving real problems. Within the framework of this work, two additional constraints are studied that may be relevant in solving practical problems. This is a restriction that takes into account quality of customers who form requests for cargo transportation, and a restriction on the prohibition of double empty runs. The quality of each customer is determined by using a given customer rating, in this case, new constraint in the transport problem is set through a weighted average rating of the entire transportation plan.

Keywordsrailway freight transportation, optimal planning, extended model formulation of optimal planning, linear programming, theory of schedules
Received28.12.2023
Publication date28.12.2023
Number of characters15399
Cite   Download pdf To download PDF you should sign in
100 rub.
When subscribing to an article or issue, the user can download PDF, evaluate the publication or contact the author. Need to register.
1

Введение
2 Существует множество задач, которые возникают в сфере транспортировки грузов по железной дороге. Описание целого ряда таких задач можно найти в книге [5]. В данной статье изучаются вопросы управления парком железнодорожных грузовых полувагонов. Постановка, взятая за основу в рамках текущего исследования, изложена в работах [1, 3]. Похожая постановка транспортной задачи также рассматривается в работах других авторов [4, 12].
3 При рассмотрении научных работ в сфере транспортной логистики важно различать теоретические работы и работы, которые описывают модели, реализованные на практике. Среди работ, которые описывают практические разработки можно отметить статью [6]. В ней представлена модель, сделанная для нужд SBB Cargo Express, которая является подразделением Швейцарской федеральной железнодорожной компании (Swiss Federal Railways). В статье рассматривается задача оптимизации планирования грузопотоков, доставка которых осуществляется в течение одних суток.
4 Решение другой задачи изложено в работе [7], в ней авторы представляют модель, которая была разработана для крупнейшего железнодорожного оператора Латинской Америки. В рамках рассматриваемой модели решается задача оптимального управления парком грузовых железнодорожных вагонов, исходя из известного расписания движения локомотивов по заданным направлениям.
5 В работе [11] приведена модель, разработанная для крупного итальянского железнодорожного оператора, она интересна тем, что в отличие от вышеприведенных моделей функционал издержек, минимум которого ищется, является нелинейной функцией. Поэтому для получения решения в представленной модели применяется специальный эвристический метод, который носит название tabu search [8, 9].
6 Транспортная задача для стран европейского союза изучается в работе [10]. Отличительной особенностью изложенной в статье модели является то, что заложенная в ней логистика основана на так называемых хабах, куда грузы привозятся на временное хранение, после чего уже в консолидированном виде доставляются до конечного пункта назначения.
7 Важно отметить, что в такого рода работах рассматриваются достаточно простые базовые постановки задач. Однако они, как правило, не учитывают целого ряда особенностей, которые необходимо брать во внимание, когда дело доходит до реального управления парком железнодорожных вагонов. Возникает множество нюансов, требующих либо модификации пространственно-временного графа и/или добавления новых ограничений. В рамках представленной работы как раз рассмотрены две такие особенности, возникающие при решении практических задач в этой области. Автору данной статьи не известны другие научные работы, в которых бы рассматривались похожие вопросы более расширенных математических постановок транспортных задач в сфере железнодорожных грузоперевозок.

views: 9

Readers community rating: votes 0 

1. Белоусов, Ф. А. Моделирование и оптимизация планов грузовых железнодорожных перевозок, выполняемых транспортным оператором / Ф. А. Белоусов, И. В. Неволин, Н. К. Хачатрян // Бизнес-информатика. – 2020. – Т. 14, № 2. – C. 21–35.
2. Белоусов, Ф. А. Один из методов округления решения в задаче правления парком грузовых вагонов / Ф. А. Белоусов // Вестник ЦЭМИ. – 2022. – Т. 5, № 4. – URL : https://cemi.jes.su/s265838870023767-6-1/  (дата обращения: 10.11.2023).
3. Белоусов, Ф. А. Снижение размерности в задаче оптимального управления парком грузовых вагонов с использованием беспилотных локомотивов /  Ф. А. Белоусов, И. В. Неволин, Н. К. Хачатрян // Бизнес-информатика. – 2022. – Т. 16, № 2. – C. 7–20.
4. Лазарев, А. А. Задача управления парком грузовых железнодорожных вагонов / А. А. Лазарев, Р. Р. Садыков // XII всероссийское совещание по проблемам управления ВСПУ-2014, Москва, 16–19 июля 2014 года / Институт проблем управления им. В. А. Трапезникова РАН. – Москва : Институт проблем управления им. В. А. Трапезникова РАН, 2014. – С. 5083-5093.
5. Теория расписаний. Задачи железнодорожного планирования / А. А. Лазарев, Е. Г. Мусатова, Е. Р. Гафаров, А. Г. Кварацхелия. – Москва : Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН, 2012. – 91 с.
6. Ceselli, A. Optimizing the cargo express service of Swiss Federal Railways / A. Ceselli, M. Gatto, M. Lübbeckee et al. // Transportation Science. – 2008. – Vol. 42, no 4. – Pp. 450–465.
7. Fukasawa, R. Solving the freight car flow problem to optimality / R. Fukasawa, M. P. Aragao, O. Porto, E. Uchoa // Electronic Notes in Theoretical Computer Science. – 2002. – Vol. 66, no 6. – Pp. 42–52.
8. Glover, F. Tabu Search – Part I / F.Glover // INFORMS Journal on Computing. – 1989. – 1(3). – Pp. 190-206.
9. Glover, F.  Tabu Search – Part II / F.Glover // INFORMS Journal on Computing. – 1990. –  2(1). – Pp. 4-32.
10. Jeong, S.-J. The European freight railway system as a hub-and-spoke network / S.-J. Jeong, C.-G. Lee, J. Bookbinder // Transportation Research, Part A: Policy and Practice. – 2007. – Vol. 41, no 6. – Pp. 523–536.
11. Lulli, G. Service network design for freight railway transportation: the Italian case/ G. Lulli, U. Pietropaoli, N. Ricciardi // Journal of the Operational Research Society. – 2011. – Vol. 62, no 12. – Pp. 2107–2119.
12. Sadykov, R. Solving a freight railcar flow problem arising in Russia / R. Sadykov, A. Lazarev, V. Shiryaev, A. Stratonnikov  // Proceedings of 13th Workshop on Algorithmic Approach for Transportation Modelling, Optimization, and Systems (ATMOS’13), Leibniz, Germany, 5 September 2013. – Pp. 55–67. URL : https://drops.dagstuhl.de/entities/document/10.4230/OASIcs.ATMOS.2013.55  (дата обращения: 10.11.2023).

Система Orphus

Loading...
Up