Исходные данные
Груз находится в пункте А – 4000 кг. Используется автомобиль грузоподъемностью 2,5 т; груз – П класса (γ = 0,8). Необходимо организовать перевозку между пунктами с минимальным пробегом подвижного состава.
Таблица 1
Пункты | Б | В | Г | Д | Е | Ж | З | И | К | Л |
Выгрузка | 700 | 300 | 500 | 300 | 600 | 400 | 200 | 200 | 400 | 400 |
Погрузка | 600 | 800 | 600 | 200 | 200 | 500 | 100 | 400 | 300 | 300 |
Рисунок 1 Схема размещения пунктов
Решение
Этап 1 Нахождение кратчайшей сети, связывающей все пункты
Рисунок 2 Кратчайшая связывающая сеть
Назовем все пункты, указанные на рис.1, вершинами сети, а линию, соединяющую две соседние вершины, - звеном.
Кратчайшей связывающей сетью называется незамкнутая сеть, связывающая две и более вершины с минимальной суммарной длиной всех соединяющих их звеньев.
На схеме (рис.1)находится наименьшее звено. В данном случае это звено А-Б = 4 км. Затем рассматриваются все звенья, связанные одной из своих вершин с выбранным звеном, т.е. звенья: А-В = 5км, Б-З = 7 км. Из них выбирается звено с наименьшим расстоянием (А - В = 5 км). Далее рассматриваются все звенья, связанные с вершинами полученной ломаной линии Б-А-В, из них выбирается наименьшее, и так до тех пор, пока не будут выбраны все вершины сети. При этом нельзя выбирать звено, соединяющее две ранее включенные в сеть вершины. На рис. 2 представлена кратчайшая связывающая сеть.
Этап 2 Набор пунктов в маршруты
По каждой ветви сети (рис.2), начиная с той, которая имеет наибольшее количество звеньев, производится группировка пунктов для включения в маршрут. В каждый маршрут группируются пункты с учетом количества ввозимого и вывозимого грузов (табл. 1) и вместимости единицы подвижного состава . Если все пункты данной ветви не могут быть включены в один маршрут, то ближайшие к другой ветви пункты группируются вместе с пунктами этой ветви.
Необходимо учитывать, что максимальная вместимость автомобиля равна 2т. (2,5*0,8) Исходя из этого, пункты, указанные на рис. 2, группируются следующим образом. (табл. 2)
Маршрут 1 | Маршрут 2 | ||||
Пункт | Количество груза, кг | Пункт | Количество груза, кг | ||
Б | 600 | 700 | В | 800 | 300 |
З | 100 | 200 | Е | 200 | 600 |
К | 300 | 400 | Д | 200 | 300 |
И | 400 | 200 | Ж | 500 | 400 |
Г | 600 | 500 | Л | 300 | 400 |
Итого | 2000 | 2000 | Итого | 2000 | 2000 |
Этот этап расчетов имеет целью связать все пункты каждого маршрута, начиная с пункта А, замкнутой линией, которой соответствует кратчайший путь объезда этих пунктов. С этой целью проводятся специальные расчеты, один из методов которых, называемый «методом треугольников», приводится ниже.
Для каждого маршрута строят таблицу, называемую симметричной матрицей. Для маршрута 1 она приведена в табл. 3. По главной диагонали в ней размещены пункты, включаемые в маршрут. Цифры в клетках показывают кратчайшие расстояния между ними. Для примера матрица является симметричной Cij= Cji , хотя приведенный ниже способ применим для размещения несимметричных матриц.
Начальный маршрут строим для трех пунктов матрицы А,Г,И, имеющих наибольшие значения величины, показанной в итоговой строке (77, 73, 70 ), т.е. маршрутГАИГ.
Таблица 3
А | 4 | 12 | 17 | 23 | 17 |
4 | Б | 7 | 13 | 20 | 21 |
12 | 7 | З | 5 | 13 | 19 |
17 | 13 | 5 | К | 8 | 14 |
23 | 20 | 13 | 8 | И | 6 |
17 | 21 | 19 | 14 | 6 | Г |
73 | 65 | 56 | 57 | 70 | 77 |
Для включения последующих пунктов в маршрут выбираем из оставшихся пунктов в таблице пункт, имеющий наибольшую сумму, например, Б (65). Затем необходимо определить между какими пунктами начального маршрута его следует вставить. Для этого следует поочередно вставлять пункт Б между каждой соседней парой пунктов ГА, АИ, ИГ.
При этом для каждой пары пунктов необходимо найти величину приращения маршрута (∆) по формуле:
∆kp = Cki + Cip– Ckp ,
где С – расстояние, км;
i - индекс включаемого пункта;
k – индекс первого пункта из пары;
p – индекс второго пункта из пары.
При включении пункта Б между первой парой пунктов ГА определяем размер приращения ∆АГ при условии, что i =Б, k = A, p = Г. Тогда
∆ГА = САБ + СГБ – СГА .
Соответствующие расстояния между пунктами берутся в табл. 3 и получаем ∆ГА = 21 + 4 – 17 = 8.
Для пунктов БВ приращение маршрута при включении пункта Е равно:
∆ИГ = СГБ + СИБ – СИГ , т.е. ∆ИГ = 20 + 21 – 6 = 35.
Для пунктов АИ соответственно:
∆АИ = СИБ + САБ – САИ , т.е. ∆АИ = 4+ 20 – 23 = 1.
Из полученных значений выбираем минимальное значение, т.е. ∆АИ = 1 и между соответствующими пунктами вставляем пункт Б. Получаем маршрут ГАБИГ.
Вновь в табл.3 выбираем один из еще не включенных в маршрут пунктов К. Все дальнейшие расчеты проводятся, как это было показано выше:
∆ГА = СГК + САК – СГА = 14+17 – 17 = 14
∆АБ = САК + СБК – САБ = 17 + 13 – 4 = 26
∆БИ = СБК + СИК – СБИ = 13 + 8 – 20 = 1
∆ИГ = СИК + СГК – СИГ = 6 + 14 – 6 = 14 .
Так как наименьшей величиной является ∆БИ, пункт К включаем между БИ и получаем маршрут ГАБКИГ.
Остается определить, куда следует вставить пункт З. Производим соответствующие расчеты :
∆ГА = СГЗ + САЗ – СГА = 19 + 12 – 17 = 14
∆АБ = САЗ + СБЗ – САБ = 12 + 7 – 4 = 15
∆БК = СБЗ + СКЗ – СБК = 7 + 5 – 13 = -1
∆КИ = СКЗ + СИЗ – СКИ = 5 + 13 – 8 = 10
∆ИГ = СИЗ + СГЗ – СИГ = 13 + 19 – 6 = 26.
Здесь наименьшее приращение ∆БК, поэтому получаем окончательный порядок объезда пунктов первого маршрута ГАБЗКИГ. Можно утверждать, что полученная последовательность объезда дает наименьший или весьма близкий к наименьшему пути путь объезда пунктов маршрута 1.
По маршруту 2 проводятся аналогичные расчеты, исходные данные для которых представлены в табл. 4. В результате указанных расчетов порядок объезда пунктов в этом маршруте будет ЛЖДАВЕДЛ.
Если указанные маршруты являются только развозочными или только сборными, то на этом все расчеты заканчиваются. Если же по маршруту одновременно производится развоз и сбор груза, необходимо провести дополнительный, четвертый этап расчетов.
Таблица 4
А | 5 | 10 | 10 | 20 | 27 |
5 | В | 5 | 14 | 25 | 31 |
10 | 5 | Е | 9 | 20 | 26 |
10 | 14 | 9 | Д | 10 | 17 |
20 | 25 | 20 | 10 | Ж | 14 |
27 | 31 | 26 | 17 | 14 | Л |
72 | 80 | 70 | 60 | 89 | 115 |
ЛЖВЛ, чтобы вставить А рассчитываем:
∆ЛЖ = СЛА + СЖА – СЛЖ = 27+20 – 14 = 33
∆ЖВ = СЖА + СВА – СЖВ = 20 + 5 – 25 = 0
∆ВЛ = СВА + СЛА – СВЛ = 5 + 27 – 31 = 1
Отсюда получаем наименьше значение и ставим А между ЖВ и маршрут становится ЛЖАВЛ. Далее вставляем Е:
∆ЛЖ = СЛЕ + СЖЕ – СЛЖ = 26+20 – 14= 32
∆ЖА = СЖЕ + САЕ – СЖА = 20 + 10 – 20 = 10
∆АВ = САЕ + СВЕ – САВ = 10 + 5 –5= 10
∆ВЛ = СВЕ + СЛЕ – СВЛ = 5 + 26 – 31 = 0 .
Отсюда маршрут становится ЛЖАВЕЛ, ставим пункт Д.
∆ЛЖ = СЛД + СЖД – СЛЖ = 17 + 10 – 14 = 13
∆ЖА = СЖД + САД – СЖА = 10 + 10 –20= 0
∆АВ = САД+ СВД – САВ = 10 + 14 –5= 19
∆ВЕ = СВД + СЕД – СВЕ = 14 + 9 – 5 = 18
∆ЕЛ = СЕД + СЛД – СЕЛ = 9 + 17 – 26 = 0.
И так получаем окончательный порядок объезда пунктов второго маршрута ЛЖДАВЕДЛ.
Рисунок 3 Схема движения по маршрутам № 1 и 2
Так как вместимость подвижного состава ограничена, необходимо определить возможность его использования для одновременного развоза и сбора груза на маршруте в той последовательности объезда пунктов, которая получена на предыдущем этапе расчетов.
В табл. 5 пункты маршрута 1 приведены в полученной последовательности и дан расчет наличия груза после погрузки и выгрузки на каждом пункте. Из таблицы видно, что на протяжении всего маршрута автомобиль не будет перегружен, так как в условии задано, что максимальная загрузка автомобиля составляет 2т (2,5*0,8).
Таблица 5
Пункт | Количество груза, кг | ||
Погрузка | Выгрузка | Всего в автомобиле | |
А | - | 2000 | 2000 |
Б | 600 | 700 | 1900 |
З | 100 | 200 | 1800 |
К | 300 | 400 | 1700 |
И | 400 | 200 | 1900 |
Г | 600 | 500 | 2000 |
В таблице . 6 сделаем то же самое для маршрута 2 (но 2 проезд через пункт дД не будем учитывать, так как там уже ничего не загружается и не выгружается)