УДК 656.224 УДК 656.223.18 УДК 004.942

ПРИМЕНЕНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКИХ АЛГОРИТМОВ ПРИ РЕШЕНИИ ЗАДАЧ ПЛАНИРОВАНИЯ ПЕРЕВОЗОЧНОГО ПРОЦЕССА ГОРОДСКОЙ РЕЛЬСОВОЙ ТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЫ Применение генетических алгоритмов при решении задач планирования перевозочного процесса городской рельсовой транспортной системы

Опубликовано в Автоматика на транспорте · Том 9, Номер 1 · Страницы 49–62 · Рубрика: ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
DOI: https://doi.org/10.20295/2412-9186-2023-9-01-49-62
Получено: 12.03.2023 Одобрено: 13.03.2023 Опубликовано: 13.03.2023
В статье исследована возможность применения генетических алгоритмов при автоматизации составления плановых графиков движения пассажирских поездов метрополитена. Основная цель исследования — усовершенствовать автоматизированную систему составления планового графика движения пассажирских поездов для обеспечения равномерности процессов при использовании разнообразных ресурсов и учете существующих ограничений. Необходимые определения ресурсов и ограничений под условия использования модели генетического алгоритма сведены во взаимосвязанные и унифицированные таблицы. На основе вероятностного подхода исследовано влияние различных сочетаний значений параметров генетического алгоритма на состав популяции в процессе поиска эффективных результатов планирования перевозочного процесса городской рельсовой транспортной системы. Для нужд исследования составлено программное обеспечение на высокоуровневых языках C# и Python. Выполнена адаптация генетического алгоритма к решению задачи автоматизации составления плановых графиков движения пассажирских поездов метрополитена, и показана его применимость к комплексу взаимосвязанных задач автоматизации планирования перевозочного процесса: составлению графика оборота электроподвижного состава и графика работы локомотивных бригад. Рассчитаны значения вероятности получения благоприятного исхода — наличия в результатах автоматизированного составления плановых графиков движения поездов всех возможных значений аллелей при различных комбинациях значений размера первичной популяции и потребного количества аллелей.
генетический алгоритм, фитнес-функция, критерии равномерности, размер первичной популяции, python, городская рельсовая транспортная система, график движения поездов, планирование перевозочного процесса
Текст Список литературы
Текст (PDF)
Читать Скачать

1. Баранов Л. А. Комплексное решение задач планирования и управления движением городских рельсовых транспортных средств / Л. А. Баранов, В. Г. Сидоренко, Е. П. Балакина, и др. // Академик Владимир Николаевич Образцов - основоположник транспортной науки: труды международной научно-практической конференции, посвященной 125-летию университета, Москва, 22 октября 2021 года. - М.: Российский университет транспорта, 2021. - С. 56-64.

2. Маркевич А. В. Влияние человеческого фактора на безопасность движения поездов / А. В. Маркевич, В. Г. Сидоренко, М. А. Кулагин // ХХVII международная научная конференция «Проблемы управления безопасностью сложных систем». - М.: РГГУ, 2019. - С. 265-270.

3. Markevich A. V. Automation of scheduling for drivers of the subway rolling stock / A. V. Markevich, V. G. Sidorenko // Proceedings of the 2021 IEEE East-West Design and Test Symposium, EWDTS 2021. - Batumi, 2021. - Pp. 1-10.

4. Zhao J. A genetic-algorithm-based approach for scheduling the renewal of railway track components / J. Zhao, A. H. Chan, M. P. Burrow // Rail Rapid Transit. - 2009. - Iss. 223. - Pp. 533-541.

5. Ho T. K. Train service timetabling in railway open markets by particle swarm optimization / T. K. Ho, C. W. Tsang, K. H. Ip et al. // Expert System Applications. - 2012. - Vol. 39. - Pp. 861-868.

6. Жербина А. И. Расчет на ЭВМ графика оборота составов метрополитена / А. И. Жербина // Межвузовский сборник. - 1980. - № 612. - С. 105-109.

7. Сидоренко В. Г. Метод эффективного планирования обслуживания с применением теории графов / В. Г. Сидоренко, К. М. Филипченко // Информатизация образования и науки. - 2015. - Т. 4. - № 28. - С. 123-132.

8. Mitchell M. An introduction to genetic algorithms / M. Mitchell. - London: MIT Press, 1999. - 162 p.

9. Феофилов А. Н. Математическая модель составления графиков движения поездов на линиях метрополитена / А. Н. Феофилов // Вестник ВНИИЖТ. - 1991. - № 7. - С. 10-13.

10. Быков В. П. Теоретические и методологические основы построения систем поддержки принятия решений при управлении движением поездов на участках железных дорог / В. П. Быков. - Хабаровск: ДВГУПС, 1999. - 135 с.

11. Петров А. С. Архитектура многопоточного программного продукта, реализующего планирование логистических процессов / А. С. Петров, В. Г. Сидоренко // Информатизация образования и науки. - 2020. - Т. 1. - № 45. - С. 21-38.

12. Сафронов А. И. Построение планового графика движения для метрополитена / А. И. Сафронов, В. Г. Сидоренко // Мир транспорта. - 2010. - Т. 9. - № 3(36). - С. 98-105.

13. Дегтярев Д. П. Проблемы визуального анализа графика движения поездов на метрополитене и методы их решения / Д. П. Дегтярев, М. Н. Василенко, О. А. Максименко // Неделя науки - 2002: труды научно-практической конференции. - СПб.: ПГУПС, 2002.

14. Сеславин А. И. Градиентный способ централизованного управления городскими транспортными системами / А. И. Сеславин, Л. Н. Воробьева // Наука и техника транспорта. - 2005. - № 2. - С. 71-73.

15. Сидоренко В. Г. Методы выравнивания интервалов движения поездов метрополитена / В. Г. Сидоренко, Е. Ю. Рындина // Вестник МИИТа. - 2008. - № 18. - С. 8-10.

16. Сафронов А. И. Оптимизация процедур визуализации графиков движения пассажирских поездов метрополитена / А. И. Сафронов // Trans-Mech-Art-Chem: труды VII Международной научно-практической конференции. - М.: МИИТ, 2010. - С. 315-317.

17. Сафронов А. И. Анализ результатов автоматизированного построения плановых графиков движения поездов по кольцевой линии Московского метрополитена / А. И. Сафронов, А. В. Дудкин // Интеллектуальные транспортные системы: материалы Международной научно-практической конференции, Москва, 26 мая 2022 года. - М.: РУТ (МИИТ), 2022. - С. 290-297.

18. Баранов Л. А. Построение на ЭВМ графиков движения поездов метрополитена / Л. А. Баранов, А. И. Жербина // Вестник ВНИИЖТа. - 1981. - № 2. - С. 17-20.

19. Сидоренко В. Г. Автоматизация планирования работы ЭПС метрополитена / В. Сидоренко, А. И. Сафронов, К. М. Филипченко // Мир Транспорта. - 2015. - Т. 13. - № 4. - С. 154-165.

20. Чжо М. А. Влияние ночной расстановки составов на режим работы электроподвижного состава метрополитена / М. А. Чжо, В. Г. Сидоренко, К. М. Филипченко // Электротехника. - 2016. - № 9. - С. 19-25.

21. Пазойский Ю. О. Автоматизация расчета графика работы поездных бригад в пригородном сообщении / Ю. О. Пазойский, С. А. Бывшев; под общ. ред. Ф. П. Кочнева // Межвузовский сборник научных трудов «Оптимизация эксплуатационной работы железных дорог». - 1981. - № 657. - С. 84-90.

22. Баранов Л. А. Внедрение энергосберегающих технологий / Л. А. Баранов, Д. В. Гаев, А. В. Ершов и др. // Мир транспорта. - 2010. - Т. 31. - № 3. - С. 3-8.

23. Моисеев А. А. Энергетически оптимальное управление движением подвижного состава с дискретным регулированием силы тяги / А. А. Моисеев // Межвузовский сборник научных трудов. - 1989. - № 811. - С. 15-19.

24. Сидоренко В. Г. Влияние планового графика движения пассажирских поездов метрополитена на режим работы системы тягового электроснабжения / В. Г. Сидоренко, А. И. Сафронов // Электроснабжение и электрооборудование. - 2014. - Т. 1. - С. 10-13.

25. Чинь Л. М. Влияние модели поезда на выбор энергооптимальных режимов управления современных поездов метрополитена / Л. М. Чинь, Л. А. Баранов, И. С. Мелешин // Вестник МИИТ. - 2010. - № 23. - С. 27-32.

26. Василенко М. Н. Автоматическое построение графиков движения поездов на метрополитене / М. Н. Василенко, Д. П. Дегтярев, О. А. Максименко // Труды международной конференции «Транспорт XXI век». - Варшава, 2001.

27. Логинова Л. Н. Разработка аналитического алгоритма составления расписания движения поездов метрополитена / Л. Н. Логинова, Е. А. Сеславина, А. И. Сеславин // Интеллектуальные транспортные системы: материалы Международной научно-практической конференции, Москва, 26 мая 2022 года. - Москва: Российский университет транспорта, 2022. - С. 221-225.

28. Логинова Л. Н. Математические методы и основные принципы организации транспортных перевозок / Л. Н. Логинова, Е. А. Сеславина, А. И. Сеславин // Транспортное дело России. - 2021. - № 4. - С. 84-87.

29. Сидоренко В. Г. Синтез планового графика движения зонного типа / В. Г. Сидоренко, М. В. Новикова // Мир транспорта. - 2010. - № 4. - С. 128-134.

30. Роменский Д. Ю. Постановка задачи выбора мест расположения и емкости путей отстоя составов пригородных и пригородно-городских электропоездов / Д. Ю. Роменский // Наука и техника транспорта. - 2020. - Т. 1. - С. 60-65.

31. Сафронов А. И. Моделирование плана перевозочного процесса в утренний час пик на замкнутой Большой Кольцевой линии Московского метрополитена / А. И. Сафронов, Е. В. Лысенко // Автоматика на транспорте. - 2021. - Т. 7. - № 4. - С. 584-616.

32. Чжо М. А. Планирование обслуживания электроподвижного состава в условиях ограниченных ресурсов / М. А. Чжо, В. Г. Сидоренко, В. М. Алексеев и др. // Электротехника. - 2017. - № 12. - С. 73-76.

33. Чжо М. А. Исследование возможности применения генетических алгоритмов к решению задач планирования работы электроподвижного состава метрополитена / М. А. Чжо, В. Г. Сидоренко // Электроника и электрооборудование транспорта. - 2017. - № 6. - С. 37-40.

34. Сафронов А. И. Автоматизированное построение планового графика движения пассажирских поездов метрополитена / А. И. Сафронов, В. Г. Сидоренко // Вестник РГУПС. - 2012. - № 3(47). - С. 99-104.

35. Сидоренко В. Г. Анализ быстродействия алгоритмов автоматизированного построения планового графика движения пассажирских поездов метрополитена / В. Г. Сидоренко // Технические и программные средства систем управления, контроля и измерения (УКИ’12). - М.: Учреждение Российской академии наук «Институт проблем управления им. В. А. Трапезникова РАН», 2012. - С. 76.

36. Сеславин А. И. Принципы равномерности в задачах управления потоками пассажирского транспорта / А. И. Сеславин, Е. А. Сеславина // Прикладная информатика. - 2009. - № 2(20). - С. 91-95.

37. Концевич М. Л. Равномерные расположения / М. Л. Концевич // Квант. - 1985. - № 7. - С. 51-52, 59.

38. Сафронов А. И. Уровни успешной реализации автоматизированного построения плановых графиков движения пассажирских поездов метрополитена и критерии отбора эффективных результатов / А. И. Сафронов, В. Г. Сидоренко // Проблемы управления безопасностью сложных систем. - М.: РГГУ, 2011. - С. 307-311.

39. Сафронов А. И. Множество оцениваемых параметров результата автоматизированного построения плановых графиков движения поездов и графоаналитические способы их сопоставления / А. И. Сафронов, А. С. Иконников // Интеллектуальные транспортные системы: материалы Международной научно-практической конференции, Москва, 26 мая 2022 года. - М.: РУТ (МИИТ). - 2022. - С. 306-315.

40. Сидоренко В. Г. Сценарное пространство построения планового графика движения поездов метрополитена / В. Г. Сидоренко, А. И. Сафронов // Наука и техника транспорта. - 2012. - № 1. - С. 51-56.

41. Баландин Д. В. Программный модуль для построения оптимального графика переработки сырья / Д. В. Баландин, О. А. Кузенков, В. К. Вильданов // Современные информационные технологии и ИТ-образование. - 2021. - Т. 17. - № 2. - С. 442-452.

42. Ермаков О. А. Python - как инструмент для анализа данных / О. А. Ермаков, Н. П. Брозгунова // Наука и Образование. - 2020. - Т. 3. - № 4. - С. 26.

43. Рожков А. В. Экспериментальная математика в КУБГУ - первые результаты / А. В. Рожков // Наука. Информатизация. Технологии. Образование: материалы XIV Международной научно-практической конференции, Екатеринбург, 1-5 марта 2021 года. - Екатеринбург: Российский государственный профессионально-педагогический университет, 2021. - С. 163-172.

44. Буянова И. В. Применение приближения с помощью кривых для определения вычислительной сложности решений задач по программированию / И. В. Буянова, И. С. Замулин // Современные наукоемкие технологии. - 2022. - № 5-2. - С. 232-236.

45. Новиков В. Г. Микропроцессорные системы управления движением поездов в Московском метрополитене / В. Г. Новиков, А. И. Сафронов, В. А. Кузюков // Автоматика на транспорте. - 2020. - Т. 6. - № 3. - С. 268-293.

Войти или Создать
* Забыли пароль?