1

ГОУ ВПО «ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ»

КАФЕДРА УПРАВЛЕНИЯ АВТОТРАНСПОРТОМ

«Утверждаю»

Декан факультета

инженеров транспорта Ляпин С.А._ «» _2011 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

«Моделирование транспортных процессов»

Направление подготовки Технология транспортных 190700.62 процессов Профиль подготовки Организация и безопасность движения Квалификация (степень) выпускника бакалавр Форма обучения очная Липецк -

1. ЦЕЛИ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

Дисциплина «Моделирование транспортных процессов» является одной из завершающих специальную подготовку студентов, обучающихся по направлению подготовки «Технология транспортных процессов».

Целью преподавания дисциплины является формирование профессиональных знаний и приобретение практических навыков в принятии эффективных управленческих решений производственных задач автомобильного транспорта.

Задачами преподавания дисциплины являются:

- освоение и использование аппарата математического моделирования производственных процессов на автомобильном транспорте на основе методов математического программирования;

- ознакомление с методиками проектирования автотранспортных систем доставки грузов и расчета потребности в транспортных средствах;

- уяснение роли, состояния и перспектив развития экономикоматематических методов при организации автомобильных перевозок в рыночных условиях с учетом трудовых, материальных, техникоэксплуатационных и организационных ограничений.

2. МЕСТО УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина «Моделирование транспортных процессов» относится к блоку дисциплин математического и естественного цикла.

Области знания необходимые для изучения данной дисциплины:

• математика;

• информационные технологии;

• экономика и управление производственными процессами.

Дисциплины, использующие знания, умения и навыки, приобретенные в результате изучения курса:

• организация перевозок и безопасность дорожного движения;

• моделирование дорожного движения;

• производственная практика;

• итоговая государственная аттестация.

3. КОМПЕТЕНЦИИ СТУДЕНТА, ФОРМИРУЕМЫЕ В РЕЗУЛЬТАТЕ

ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения дисциплины «Моделирование транспортных процессов» обучающиеся должны:

знать:

• - модели случайных процессов;

- планирование эксперимента и обработку экспериментальных данных;

- основные понятия имитационного моделирования;

- технические и программные средства реализации информационных процессов;

- алгоритмизацию и программирование;

- языки программирования;

- локальные и глобальные сети и их использование при решении прикладных задач обработки данных;

- основные параметры транспортно-грузовых комплексов;

- осуществлять выбор подвижного состава и погрузо-разгрузочных средств для конкретных условий эксплуатации;

- автоматизированную систему управления (АСУ) как инструмента оптимизации процессов управления в транспортных системах;

- структуры, уровней построения и функций АСУ на транспорте;

- алгоритмы эффективного принятия оперативных решений;

- техническое и информационное обеспечения АСУ;

- основы передачи данных;

- базы и банки данных;

- общих понятий об организации перевозочного процесса в отрасли и безопасности движения транспортных средств.

- использовать математические методы и модели в технических приложениях;

- использовать современные информационные технологии;

- использовать возможности вычислительной техники и программного обеспечения;

- работать с информацией в глобальных компьютерных сетях.

- исследовать характеристики транспортных потоков;

- выявлять места концентрации и разрабатывать мероприятия по устранению причин транспортных происшествий;

- определять критерии устойчивости и показатели качества систем автоматизированного управления.

- методами математического моделирования в технических приложениях;

- методами математического анализа, теории вероятностей, математической статистики, линейного программирования, имитационного моделирования.

- основными приемами работы на компьютерах с прикладным программным обеспечением.

- пользовательскими вычислительными системами и системами программирования;

- навыками работы в сети Интернет.

- новейшими технологиями управления движением транспортных средств.

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1. Структура Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетных единицы, часа. Семестр 6.

Модуль 1. Вводные положения. Роль математических методов в принятии эффективных управленческих решений производственных задач автомобильного транспорта.

Содержание, цель и задачи дисциплины. Значение дисциплины в подготовке бакалавров по организации и безопасности. Взаимосвязь с другими дисциплинами, изучаемыми по специальности.

Математическое моделирование – основной метод кибернетики.

Принципиальная схема процесса управления. Детерминированные и стохастические системы. Структура систем. Большие, сложные и динамические системы. Понятие модели. Виды моделей. Основные понятия в исследовании операций (ИО). Цель, преследуемая в процессе ИО. Управляемые и неуправляемые переменные. Переход от системы-оригинала к модели. Математические, имитационные и эвристические модели. Информационное обеспечение моделей.

Экономико-математические модели. Информационное обеспечение моделей. Вычислительные аспекты в ИО. Этапы исследования операций.

Модуль 2. Модели линейного программирования (ЛП) в решении задач организационного управления.

Построение экономико-математической модели по заданному критерию с учетом технико-экономических и организационных ограничений. Графоаналитический метод решения. Анализ модели на чувствительность. Примеры моделей линейного программирования в транспортной постановке. Алгебраический метод решения.

Вычислительная процедура симплекс-метода. Метод больших штрафов. Анализ модели на чувствительность по итоговой симплекстаблице.

Модуль 3. Модели транспортных сетей экономического региона.

Агрегатированные и детализированные модели транспортных сетей, принципы их формирования. Учет дорожно-транспортных ограничений на организацию движения. Моделирование пересечений.

Условные обозначения дуг и вершин сети. Методы расчета кратчайших расстояний и путей проезда. Матричное хранение информации. Алгоритм расчета кратчайших расстояний методом потенциалов и табличным методом. Представление информации по транспортной сети для расчета на ПК. Программы расчета.

Модуль 4. Формирование системы оптимальных грузопотоков с помощью модели транспортной задачи линейного программирования.

Процесс перемещения грузов. Вариантность процесса.

Постановка транспортной задачи и ее математическая модель. Расчет грузопотоков по различным критериям. Метод аппроксимации Фогеля.

Модифицированный распределительный метод (МОДИ). Алгоритмы и программы компьютерной реализации. Практические примеры с технологическими и организационными ограничениями.

Модуль 5. Маршрутизация перевозок грузов помашинными отправками.

Классификация задач маршрутизации перевозок грузов.

Математическая постановка и алгоритм решения задачи оптимизации холостых ездок. Построение системы кольцевых маршрутов графическим способом. Алгоритм метода совмещенных матриц и таблиц-связей. Сокращение звенности маршрутов. Расчет маршрутов на ПК. Практические примеры. Маршрутизация перевозок грузов помашинными отправками с учетом подачи и возврата подвижного состава в АТП. Закрепление маршрутов за АТП при наличии и отсутствии ограничений по числу автомобилей в АТП.

маршрутизации.

Расчет потребного количества автомобилей на маршрутах.

Расшифровка маршрутов. Объединение частей маршрутов последней единицы подвижного состава. Оформление маршрутной карты и путевых листов. Модели целочисленного программирования в задачах маршрутизации перевозок. Построение сменно-суточного плана перевозок по маятниковым маршрутам методом лексикографического перебора.

Модуль 7. Моделирование работы автомобилей по часовым графикам.

Классификация задач планирования перевозок грузов по часовым графикам. Математическая постановка задачи. Критерии оптимизации, технологические и организационные ограничения.

Практические примеры.

Транспортная задача линейного программирования в моделировании работы автомобилей по доставке грузов к назначенному сроку. Модель задачи о «назначениях» и области ее использования.

Расчет часового графика подачи автомобилей под погрузку (разгрузку).

продолжительности оборота. Приоритетность назначения ездок.

Ступенчатый выпуск и возврат автомобилей в АТП. Алгоритм построения графика с учетом технологических ограничений, сфера практического применения.

Модуль 8. Методы динамического программирования.

Элементы модели динамического программирования. Сетевая модель. Структура рекуррентных вычислений для процедуры прямой и обратной прогонки. Определение состояния системы. Примеры моделей динамического программирования (задача о распределении капитальных вложений, о грузах, о надежности, календарного планирования трудовых ресурсов).

Модуль 9. Планирование перевозок по сборным (развозочным) и сборно-развозочным маршрутам.

Классификация задач по признаку централизованного (децентрализованного) снабжения и обслуживания транспортом.

Критерии оптимизации. Технологические и организационные ограничения. Практические примеры.

мелкопартионных грузов. Методы локальной оптимизации и случайного поиска. Понятие эвристики. Эвристические методы, сфера их практического использования.

Эвристический метод Кларка-Райта. Процедура расчета оценок.

Алгоритм построения сборных (развозочных) маршрутов с учетом ограничений по грузовместимости автомобиля, времени оборота и времени доставки. Формирование сменно-суточного плана перевозок.

Компьютерная реализация алгоритма.

Модель маршрутизации перевозок мелкопартионных грузов по кратчайшей связывающей сети (КСС). Правила построения КСС.

Декомпозиция модели транспортной сети по ограничению грузовместимости используемых автомобилей. Определение порядка объезда пунктов маршрута методом «сумм». Формирование сменносуточного плана перевозок.

Практические занятия.

Практическое занятие 1.

Значение дисциплины в подготовке специалистов по организации и безопасности движения. Взаимосвязь с другими дисциплинами, изучаемыми по специальности. Схема процесса управления. Детерминированные и стохастические системы.

Структура систем. Большие, сложные и динамические системы.

Понятие модели. Виды моделей. Основные понятия в исследовании операций (ИО).

Практическое занятие 2.

Управляемые и неуправляемые переменные. Переход от системы-оригинала к модели. Математические, имитационные и эвристические модели. Информационное обеспечение моделей.

Экономико-математические модели. Информационное обеспечение моделей. Вычислительные аспекты в ИО. Этапы исследования операций.

Практическое занятие 3.

Графическое решение задачи линейного программирования.

Анализ модели на чувствительность. Использование процедуры «Поиск решения» в MS Excel.

Практическое занятие 4.

Модель задачи о раскрое в транспортной постановке. Анализ модели на чувствительность по итоговой симплекс-таблице.

Практическое занятие 5.

Моделирование транспортных сетей. Расчет кратчайших расстояний и кратчайших путей проезда.

Практическое занятие 6.

Оптимизация грузопотоков с помощью модели транспортной задачи линейного программирования.

Практическое занятие 7.

Расчет маршрутов движения подвижного состава при помашинных отправках грузов.

Практическое занятие 8.

Формирование сменно-суточного плана маршрутизации при помашинных отправках грузов.

Практическое занятие 9.

Расчет потребного количества автомобилей на маршрутах.

Расшифровка маршрутов. Объединение частей маршрутов последней единицы подвижного состава.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Используются следующие образовательные технологии:

познавательной активности, творческой самостоятельности обучающихся, и предполагающее последовательное и целенаправленное выдвижение перед обучающимися познавательных задач, разрешая которые обучающиеся активно усваивают знания;

• дифференцированное обучение, нацеленное на создание оптимальных условий для выявления задатков, развития интересов и способностей, и предполагающее усвоение программного материала на различных планируемых уровнях, но не ниже обязательного, определенного ФГОС;

• активное (контекстное) обучение, нацеленное на организацию активной учебной деятельности обучающихся, и предполагающее моделирование предметного и социального содержания будущей профессиональной деятельности на предприятиях автомобильного транспорта;

• олимпиадное движение, нацеленное на организацию внутренне мотивированной творческой учебно-профессиональной деятельности, и предполагающее творческое решение задач возникающих при работе с персоналом участников дорожного движения.

Кроме сведений, получаемых на занятиях, значительная часть необходимой информации приобретается студентами при использовании учебно-методической и справочной литературы в процессе самостоятельной работы.

Удельный вес занятий, проводимых в интерактивных формах, определяется главной целью программы, особенностью контингента студентов, обучающихся и составляет 7 часов.

6. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ

ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

По мере освоения курса предусмотрено выполнение задания, проведение практических занятий по тематике дисциплины, что позволяет углубить и закрепить конкретные теоретические знания.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

а) основная литература:

1. Кожин А.П., Мезенцев В.Н. Математические методы в планировании и управлении грузовыми автомобильными перевозками.

– М.: Транспорт, 1994.

2. Николин В.И. и др. Проектирование автотранспортных систем доставки грузов. – Омск: Изд. СибАДИ, 2001.

3. Луканин В.Н., Гуджоян О.П., Ефремов В.В. Имитационное моделирование и принятие решений в задачах автомобильнодорожного комплекса: Учебное пособие. - М.: ИНФРА-М, 2001. – 345 с.

4. Дажин В.Г. Решение транспортных задач: Учебное пособие. – Вологда: Изд. ВоГТУ, 2003. - 44 с.

5. Хабибуллин Р.Г., Макарова И.В., Лысанов Д.М., Мухаметдинов Э.М. Оптимизационные и имитационные модели на автомобильном транспорте и в автосервисе: Учебное пособие. В 2-х частях. – Набережные Челны: Изд. КАМПИ, 2005. Ч. 1 – 161 с.; Ч. 2 – 112 с.

б) дополнительная литература 1. Житков В.А., Ким К.В. Методы оперативного планирования грузовых автомобильных перевозок. - М.: Транспорт, 1982.

2. Таха X. Введение в исследование операций. Кн. 1. - М.: Мир, 1985.

3. Геронимус Б.Л., Царфин Л.В. Экономико-математические методы в планировании на автомобильном транспорте. - М.:

Транспорт, 1988.

4. Бережной В.И., Бережная Е.В. Экономико-математические методы и модели в примерах и задачах: Учебное пособие. Ставрополь: Интеллект-сервис, 1996. – 187 с.

5. Математические методы в экономике: Учебник. – М.: Изд. МГУДИС», 1997. – 368 с.

6. Додж М., Кината К., Стинсон К. Эффективная работа с Microsoft Excel 97. – СПб.: Питер, 2000.

7. Романовский И.В. Дискретный анализ. – СПб.: Невский диалект, 2000.

«Моделирование систем». Ч. 1. – М.: Изд. МАДИ (ГТУ), 2001.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Лекционный курс проводится в аудиториях, оборудованных проекторным телевидением и видеовоспроизводящими устройствами.

Лекции должны сопровождаться раздаточным материалом, слайдами, диафильмами и кинофильмами.

При выполнении практических занятий используются компьютерные программы как средство интенсификации учебных занятий. Для текущего и рубежного контроля широко применяется тестирование с использованием компьютеров.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению «Технология транспортных процессов» и профилю подготовки «Организация и безопасность движения».

Программа одобрена на заседании кафедры « »2011 г., протокол №.