При решении вопросов распределения транспортных средств используются два различных принципа. Первый принцип, который можно назвать «оптимизацией для потребителя», основан на предположении о том, что в системе возможно установление некоторого равновесного состояния. Последнее характеризуется том, что ни одно транспортное средство не имеет возможности сократить время пробега за счет изменения маршрута, так как маршрут выбран исходя из требования минимизации пути. Второй принцип, который можно назвать «оптимизацией для системы», основан на минимизации среднего времени пробега.
Использование алгоритмов определения наивыгоднейшего маршрута (или кратчайшего пути) предполагает, что люди, совершающие поездку, выбирают наивыгоднейший, с их точки зрения, или близкий к нему маршрут («оптимизация для потребителя»).
Алгоритмы построения дерева решения позволяют решать проблему поиска оптимальных маршрутов путем формирования дерева транспортных линий, соединяющих определенный пункт отправления с различными возможными пунктами назначения, причем одновременно может быть учтена и стоимость проезда по соответствующим маршрутам.
Проблема, относящаяся к определению стоимости проезда по транспортным линиям, состоит в том, что практически она должна учитывать степень интенсивности транспортного потока. Например, время проезда по главным транспортным линиям существенно увеличивается в часы пик, и тогда более приемлемым становится использование побочных транспортных линий. Проблема определения стоимости проезда в зависимости от степени интенсивности транспортного потока может быть решена с использованием метода ограниченной пропускной способности. Метод представляет собой повторяющийся (итеративный) процесс, в котором стоимость проезда по соответствующей транспортной линии увеличивается каждый раз, когда интенсивность транспортного потока превышает пропускную способность этой линии.
Среди методов распределения маршрутов, относящихся к методам определения наивыгоднейшего маршрута, наиболее распространенным является метод «все или ничего». Суть метода состоит в том, что весь транспорт, имеющий одни и те же пункты отправления и назначения, пропускается по наивыгоднейшему маршруту, а все другие транспортные средства этим маршрутом не пользуются. Данный метод обеспечивает «оптимизацию для системы».
Как уже отмечалось выше, «оптимизация для потребителя» основана на предположениях, выполняющихся далеко не во всех случаях. Однако надо иметь в виду, что имеются пакеты программ, которые позволяют осуществлять «рассредоточение маршрутов». В частности, весь транспорт, перемещающийся между двумя пунктами, может распределяться не по одному, а по двум наивыгоднейшим маршрутам, соединяющим эти пункты. Имеются возможности и для распределения транспорта по многим маршрутам.
«Оптимизация для системы» может осуществляться также с помощью алгоритмов построения сетей минимальной стоимости. Соответствующая проблема при условии задания пунктов отравления и назначения, а также в отсутствие ограничений на пропускную способность и ориентацию линий может быть сформулиpoвaнaкак задача линейного программирования, которая эффективно решается методами линейного программирования [12].
2. Параметры задачи и варианты решения
2.1 Определение параметров задачи и описание различных вариантов решения
К настоящему этапу исследования становится ясно, должно ли оно завершиться принятием решения. Если должно, то для рассматриваемой задачи необходимо задать значения параметров и определить входные переменные. Так как описать процесс выполнения этой работы в общем виде довольно сложно, ниже приводится лишь перечень наиболее типичных входных переменных, с которыми приходится иметь дело при решении задач, возникающих как в частном, так и в государственном секторе транспорта (табл. 2).
Табл. 2 Перечень типичных входных переменных при решении задач, возникающих в частном и государственном секторах транспорта.
| Частный сектор | Государственный сектор |
| «Явные» переменные | |
| Пункты отправления и назначенияМестоположение центров рас распределения продукции, складов, предприятий и другихэлементов транспортной системыТранспортные средстваЧастные, государственные илиарендованные ;автомобиль, железнодорожный состав или самолет и т.д.Маршруты и расписания движения транспорта | Транспортные потокиОграничения на вместимость транспортных средств |
| «Неявные» переменные | |
| Рекламы, цены | Государственный транспортМаршруты транспортных средств, пропускная способность линий, расписание движения, местоположение остановок городского транспортаЗаконодательствоЗаконы образования государственных зон, принципы организации транспортных потоков |
Следует отметить, что правильность выбора каких-то показателей в качестве входных переменных системы зависит от уровня рассмотрения задачи и имеющихся в ней ограничений. Напри мер, при рассмотрении вопросов планирования городского хозяйства постройка надземной скоростной транспортной магистрали (входная переменная) может оказаться совершенно неприемлемой из-за ограниченности фондов, выделяемых на соответствующие цели [5].
2.2 Оценка эффективности возможных вариантов решения
После того как сформировано множество возможных вариантов решений, должна быть осуществлена оценка каждого из этих вариантов. При рассмотрении вопросов, относящихся к частному сектору транспорта, для проведения указанной оценки используются такие же методы, что и на этапе «Анализ возможных видов распределения» общей схемы исследования. Среди них следует выделить методы составления расписания движения но заданным маршрутам, выбора транспортных средств, а также определения оптимального размещения складов, центров распределения продукции и других элементов транспортной системы. Что касается государственного сектора транспорта, то в этом случае при предсказании реакции общества на предполагаемые изменения в транспортной системе определенную роль должны сыграть модели распределения транспортных средств и возможных поездок.
1. Критерии, используемые при оценке возможных вариантов решения
Поскольку многие элементы, учитываемые в каждом отдельной возможном решении, тесно связаны друг с другом, они должны оцениваться одновременно. Это требует проведения анализа типа, затраты - выгоды или затраты - полезность или, наконец, имитационного моделирования с использованием ЭВМ.
При оценке возможных вариантов решения для исследуемой транспортной системы обычно устанавливается соответствие между уровнем обслуживания и его стоимостью. В частном секторе транспорта разные уровни обслуживания характеризуются различием во времени доставки грузов и их состоянием, а также во времени удовлетворения специальных заявок. В государственном, секторе транспорта разные уровни обслуживания характеризуют ся различной степенью загрузки транспортных сетей, например, пропускной способностью воздушных линий, временем перевозок в городе на частном или па общественном транспорте, степенью доступности любого района города даже для небольшой части населения, уровнем травматизма, уровнем шума и другими показателями. Доступность рассматривается в основном с точки зрения времени проезда в тот или иной район города и равномерности; распределения маршрутов государственного транспорта.
Для транспортных проблем большого масштаба оценку возможных вариантов решения редко удается проводить с использованием только количественных методов. Масштабность проблемы, как правило, вызывает присутствие в ее описании неформализуемых качественных показателей. Поэтому используемые критерии оценки возможных вариантов решения в ряде случаев; могут выявлять лишь отдельные аспекты общей проблемы.
2. Методы анализа возможных вариантов решения
Имитационное моделирование с использованием ЭВМ представляет собой один из наиболее важных методов анализа. Самаясущественная особенность такого моделирования состоит в том, что оно позволяет учесть многие качественные показатели транс портных систем. Иными словами, при некоторых предположениях относительно выявленных качественных показателей можно со поставить возможные варианты решения, определив для каждого уровня стоимости обслуживания набор соответствующих ему выходных переменных.
Одной из лучших имитационных моделей, предназначенных для анализа транспортных систем, является модель LREPS, которая носит название «Крупномасштабный имитатор планирования в различных внешних условиях». С помощью данной модели можно имитировать динамику процесса распределения упакованных грузов и на этой основе проводить сравнение сложившихся и возможных структур систем распределения продукции. Модель разработана в Университете шт. Мичиган [15].
Основными критериями, используемыми при анализе различных систем распределения продукции, являются пропускная способность линий обслуживания заказчиков (имеются в виду скорость и надежность) и соответствующая ей полная стоимость обслуживания. В общем случае с увеличением указанной пропуск ной способности повышается полная стоимость перевозок, что приводит к необходимости принятия компромиссного решения. Ниже приводятся некоторые особенности модели, позволяющие оценить степень ее эффективности.