Курсовая работа: Моделювання транспортної мережі

Південно-Західна дорога, що обслуговує територію з розвитою обробною промисловістю й інтенсивним сільським господарством, має пасивний вантажообіг: відправлення вантажів з її станцій менше прибуття. Серед вантажів, що відправляються, на першому місці знаходяться мінеральні будівельні матеріали (майже 45% усього відправлення), головним чином будівельний камінь і виробні матеріали (граніт, мармур, лабрадорит), що добуваються в ряді районів Українського кристалічного масиву (Житомирська, Київська і Вінницька області). Істотна, у відправленні вантажів, частка продукції харчової промисловості (цукор, борошно, комбікорм) і сільського господарства (цукровий буряк), а в прибутті – кам'яного вугілля, лісових вантажів, нафтопродуктів і чорних металів.

Станцій з великим відправленням вантажів на Південно-Західній дорозі небагато. Виділяється лише Київський залізничний вузол, що відправляє велику кількість будівельного піску. Тут же відбувається перевалка на залізницю кам'яного вугілля, перевезеного з Донбасу по Дніпру. Найбільші станції прибуття вантажів (кам'яне вугілля, мінерально-будівельні матеріали, чорні метали, сільськогосподарські продукти) – станції Київського залізничного вузла, Вінниця, Чернігів, Житомир і Біла Церква.

У межах дороги залізничний транспорт широко взаємодіє з річковим. Найважливіші перевалочні пункти змішаних залізнично-водних перевезень – Київ і Чернігів. У Києві з Дніпровського річкового шляху на залізницю перевантажують кам'яне вугілля, будівельний пісок, сільськогосподарські продукти, у Чернігові перевалюють з р. Десни мінеральні будівельні матеріали.

До Львівської залізниці відносяться Сарни. Львівська залізниця обслуговує територію Львівської, Івано-Франківської, Тернопільської, Чернівецької, Закарпатської, Волинської і Ровенської областей. Її експлуатаційна довжина 4,5 тис. км.

Густа залізнична мережа в західних областях України склалася до возз'єднання їх з Радянською Україною. Але це були в основному технічно слабкооснащені і малозавантажені лінії. У радянський період докорінно реконструювали основну залізничну магістраль Західної України: Рівне – Львів – Стрий – Чоп, що обслуговує основний потік зовнішньоторговельних вантажів між Україною, Чехією, Угорщиною й Австрією. Ця магістраль електрифікована. Були споруджені також залізничні виходи зі Львівсько-Волинського басейну на північ (Ковель і Луцьк) і південь (убік Львова), що забезпечили вивіз львівсько-волинського кам'яного вугілля (місцеве паливо) у сусідні області України і Білорусії. Електрифікація залізничної ділянки Львів – Мостиска II дозволила створити ще одну Транс'європейську магістраль: Москва – Київ – Львів – Краків – Варшава.

Для місцевих перевезень використовуються лінії Львів – Самбор – Ужгород, Львів – Івано-Франківськ – Коломия (по цій лінії йде потік львівсько-волинських вугіль на Бурштинську ГРЕС) і Дрогобич – Стрий – Тернопіль.

Велике місце у вантажообігу Львівської дороги займають експортні вантажі, що йдуть транзитом у європейські країни. Серед цих вантажів переважають залізна руда, кам'яне вугілля, нафтопродукти, кокс, чорні метали, хлібні і лісові вантажі.

В внутрідорожньому вантажообігу головну роль грають кам'яне вугілля, в основному зі Львівсько-Волинського басейну і частково з Донбасу, мінеральні будівельні матеріали, нафтопродукти, чорні метали, машини, зерно, борошно і цукровий буряк. У відправленні вантажів різко домінують кам'яне вугілля Львівсько-Волинського басейну, нафтопродукти і мінеральні будівельні матеріали. Відправляються також лісові вантажі з карпатських і поліських областей, цукровий буряк і машини головним чином зі Львова.

Найбільшими станціями прибуття вантажів є станції Чоп і Мостиска, що виконують операції з експортними вантажами, а також станції Дрогобич, Надвірна, Добротвор, Львів і Рівне. Велика кількість вантажів відправляють станції Іванче, Селець і Гірник (кам'яне вугілля), Здолбунов, Миколаїв і Клесов (мінерально-будівельні матеріали).

До Одеської залізниці відносяться станції Херсон і Кіровоград. Одеська залізниця обслуговує територію Одеської, Миколаївської, Херсонської, Кіровоградської і Черкаської областей. Її експлуатаційна довжина 4,2 тис. км.

В даний час найбільш завантажені лінії Одеської залізниці, що йдуть до морських портів (від Вінниці і Черкас до Одеси й Іллічевська, від Знаменки, Дніпропетровська і Донецька до Миколаєва і Херсона). Широтні лінії невеликого протягу, що обслуговують переважно сільськогосподарські райони (імені Тараса Шевченко – Цветково – Христиновка – Зятьковци – Вапнярка – Ямпіль, Чорноліська – Помошна – Борщі, Миколаїв – Колосовка – Роздільна – Кучурган), менш завантажені. У цілому вантажонапруженість дороги значно нижче загальномережевої.

Головними вантажами, що перевозяться в напрямку до Одеси, Іллічевську і Південному, є нафтопродукти, кам'яне вугілля, чорні метали і мінеральні будівельні матеріали. Частина з них переробляється і споживається в Одесі – самому великому промисловому центрі українського Причорномор'я, а велика частина перевантажується на морський транспорт і йде на експорт. У зворотному напрямку з Іллічевська й Одеси перевозять цукор-сирець, машини і металовироби, тропічні фрукти.

У напрямку Миколаївських і Херсонського морських портів з Наддніпрянщини і Донбасу випливають кам'яне вугілля, нафтопродукти, чорні метали, залізна руда і цемент, а в зворотному напрямку – нафтопродукти і хлібні вантажі, а також глинозем.

Експортні перевезення вантажів дуже впливають на структуру вантажообігу Одеської дороги: вона має триразове перевищення прибуття над відправленням. Серед вантажів прибуття переважають нафтові (сира нафта, що йде на переробку на Одеський і Херсонський заводи, топковий мазут, дизельне паливо для судів морського флоту), кам'яне вугілля і будівельні матеріали. Відправляє Одеська дорога нафтопродукти, мінеральні будівельні матеріали і кам'яне вугілля.

Найбільші станції прибуття: Одеса, Рени, Миколаїв, Іллічевськ і Херсон, відправлення – Пантаєвка (буре вугілля Дніпропетровського басейну в Кіровоградській області), Одеса і Херсон.

Одеська дорога широко взаємодіє з іншими видами транспорту – морським (у портах Одеса, Іллічевськ, Південний, Миколаїв і Херсон), річковим (у портах Ізмаїл на Дунаєві, Херсон і Черкаси на Дніпру) і автомобільним. Між портом Іллічевськ і болгарський порт Варна регулярно курсують морські залізничні пароми.

У районі тяжіння дороги протікає Дніпро. По ньому перевозять: униз – зернові вантажі, мінерально-будівельні матеріали, нагору – нафтові вантажі.

Станція Гомель відноситься до Білоруської залізниці.

3 Теоретичні положення з організації моделювання транспортних мереж

Задачу пошуку найкоротшого шляху між джерелом і стоком (початковий і кінцевий пункти мережі) можна вирішити за допомогою алгоритму Дейкстри . Алгоритм Дейкстри розроблений для знаходження найкоротшого шляху між заданим вихідним вузлом і будь-яким іншим вузлом мережі.

У процесі виконання цього алгоритму при переході від вузла до наступного вузла використовується спеціальна процедура позначки ребер. Позначимо через найкоротшу відстань від вихідного вузла 1 до вузла , через – довжину ребра . Тоді для вузла визначимо мітку в такий спосіб:

Мітки вузлів в алгоритмі Дейкстри можуть бути двох типів: тимчасові і постійні . Тимчасова мітка згодом може бути замінена на іншу тимчасову, якщо буде знайдений більш короткий шлях до даного вузла. Коли ж стане очевидним, що не існує більш короткого шляху від вихідного вузла до даного, статус тимчасової мітки змінюється на постійний.

Розрахункова схема алгоритму складається з наступних кроків.

Крок 0 . Вихідному вузлу (вузол 1) привласнюється мітка . Думаємо .

Крок i . а) Обчислюються тимчасові мітки для усіх вузлів , які можна досягти безпосередньо з вузла , і які не мають постійних міток. Якщо вузол уже має мітку , отриману від іншого вузла , і якщо , тоді мітка заміняється на .

б) Якщо усі вузли мають постійні мітки, процес обчислень закінчується. У противному випадку вибирається мітка з найменшим значенням відстані серед усіх тимчасових міток (якщо таких міток декілька, то вибір довільний). Думаємо і повторюємо крок .

Задача визначення найкоротших відстаней між елементами транспортної мережі (Алгоритм Флойда).