Формування процедури автоматизації розробки графіку руху поїздів на основі алгоритму штучних бджолиних колоній

Abstract

UA: Мета. Робота присвячена питанню автоматизації нормативного графіку руху поїздів на основі застосування сучасних методів оптимізації. В умовах реформування залізничного транспорту та утворення нових підприємств різних форм власності необхідним є перегляд існуючих підходів до складання графіку руху поїздів (ГРП), що є одним із основних документів щодо ефективності використання пропускної спроможності залізничної інфраструктури. Графік руху поїздів стає не тільки основним технологічним документом для внутрішнього користування, але і визначальною частиною договору між перевізниками та власниками інфраструктури і вирішення задачі автоматизації розробки ГРП є одним з найважливіших завдань планування і управління роботою залізничного транспорту. Методика. З метою вирішення поставленого завдання в роботі було сформовано математичну модель складання графіка руху поїздів, яка орієнтована на отримання мінімуму сумарних витрат на вартість непродуктивних простоїв всіх поїздів на дільниці, витрат на зупинки поїздів і вартості штрафу за невиконання директивних строків прямування поїздів через дільницю відповідно до заявок операторів. Одночасне прокладання великої кількості поїздів зводиться до комбінаторної задачі, що відноситься до класу NP-складних. Результати. Для рішення запропонованої математичної моделі в роботі запропоновано застосувати один з методів мультиагентної оптимізації - алгоритм штучних бджолиних колоній (англ., Artificial Вее colony Algorithm, АBC) , який базується на моделюванні поведінки бджіл у природному середовищі. Експериментальні розрахунки показали ефективність застосування алгоритму АВС для автоматизації ГРП. Наукова новизна. Вперше алгоритм штучних бджолиних колоній було адаптовано до рішення задачі автоматизованої побудови графіку руху вантажних поїздів на одноколійній дільниці. Практична значимість. Застосування алгоритму АВС при складанні та корегуванні нормативного графіку руху поїздів дозволить розробити нові системи підтримки прийняття рішень інженерних працівників на основі WEB‑технологій,підвищити точність складання ГРП та його ефективність, а також надасть можливість корегування в оперативному порядку при безумовному задоволенні потреб в перевезенні вантажів та пасажирів.

EN: Purpose. The work is devoted to automation of the regulatory timetable of trains on the basis of application of modern methods of optimization. In the context of reforming the railway transport and the formation of new enterprises of different ownership forms need to review the current approaches to the compilation of the train schedule (TS), which is one of the key documents efficiency of railway infrastructure capacity. Schedule of trains is not only a major technological documents for internal use, but also the defining part of the agreement between the carriers and owners of infrastructure and automation solution development TS is one of the most important tasks of planning and management of the railway transport. Methodology. In order to solve the problem in a mathematical model was formed to prepare a timetable of trains, focused on getting the minimum value of the total costs of unproductive idle all trains in the area, the cost of stopping the trains and the cost of the penalty for failure to comply with the deadlines of the trains through the site in accordance with the request of the operators. Simultaneous laying of a large number of trains is reduced to a combinatorial problem relates to the class of NP-hard. Findings. In order to solve the mathematical model proposed in the proposed use of the methods of optimization of the multi - artificial bee colony algorithm (ABC), based on the modeling of the behavior of the bees in the natural environment. Experimental calculations have shown the effectiveness of the ABC algorithm to automate the TS. Originality. The first artificial bee colony algorithm has been adapted to the problem of automated plotting of freight trains on the track sections. Practical value. Application of the ABC algorithm in the preparation and adjustment of the regulatory train schedule will allow the development of new decision support system for engineering professionals based on the WEB technology, improve the accuracy of assembly of hydraulic fracturing and its effectiveness as well as provide an opportunity to correct promptly with unconditional satisfaction of the needs in the transport of goods and passengers.