Використання генетичних алгоритмів при плануванні залізничних перевезень у міжнародному сполученні

https://doi.org/10.23939/tt2024.01.064
Надіслано: Березень 11, 2024
Прийнято: Квітень 29, 2024
1
Ukrainian State University of Railway Transport
2
Ukrainian State University of Railway Transport

Залізничний транспорт України є провідною галуззю у дорожньо-транспортному комплексі країни, який забезпечує найбільшу частку вантажних та пасажирських перевезень серед здійснюваних усіма видами транспорту на території України. Зазначимо, що українські залізниці безпосередньо межують і співпрацюють із залізницями Молдови, Польщі, Румунії, Словаччини, Угорщини й забезпечують роботу із сорока міжнародними залізничними переходами. Інтерес до перевезень у напрямку західних прикордонних регіонів посилюється тим, що політичне становище країни спонукає переорієнтовуватись саме на експорт до країн ЄС. У статті досліджено виклики та можливості, пов’язані зі зростанням кількості українських прикордонних терміналів із країнами ЄС як у воєнний, так і у післявоєнний періоди. Проаналізовано поточний стан вантажних перевезень до Європи, розглянуто нагальні проблеми, а також коротко- та довгострокові перспективи розвитку залізниці. Підкреслено ключову роль залізничного транспорту в сприянні інтеграції України в європейську транспортну мережу, висвітлено можливості для реалізації планів щодо реконструкції та розвитку залізниці. Встановлено, що контейнерні перевезення вже займають значну частку ринку і тенденція до їх використання тільки зростає. Україна, як транзитна держава (через територію України проходять чотири з десяти загальноєвропейських транспортних коридорів), має великий потенціал для розвитку власної залізничної транспортної системи. На практиці контейнерні перевезення дають змогу більш ніж удвічі здешевити операції пакування, збільшити продуктивність праці в 4–5 разів, створити умови для комплексної механізації та автоматизації перевантажувальних операцій. Україна посідає третє місце в Європі (19 787 км залізниць, з яких 9 319 км електрифіковано) за довжиною мережі залізниць, а залізничному транспорту належить провідна роль у транспортній системі країни. Незважаючи на це, транспортно-логістична система України на доволі низькому рівні порівняно з іншими країнами світу. Модернізація шляхів та рухомого складу потребують значних капіталовкладень та часових витрат; отже, на проміжковому етапі загострюється питання пошуку способів покращення якості надання логістичних послуг. Тому в статті досліджено способи оптимізації контейнерного руху з України до країн ЄС за допомогою певних математичних алгоритмів і методів. Одним із описаних методів є генетичний алгоритм, який вважають одним із найкращих математичних алгоритмів для описаного вище завдання. Це може відіграти вирішальну роль у створенні гідної матеріально-технічної системи залізниці на західному кордоні України. Також це могло б сприяти оптимізації пропуску через кордони для реалізації та розширення транспортних можливостей української залізниці. Це не лише допоможе знайти найшвидший чи найдешевший маршрут, але й виявити слабкі місця українських прикордонних терміналів. На основі цієї інформації можна запропонувати більше способів удосконалення для модернізації та розширення прикордонних терміналів і станцій з подальшою інтеграцією в європейську транспортну систему.

1. URC 2024 Goal. (2022) The National Council for the Recovery of Ukraine from the Consequences of the War. Draft Ukraine. Retrieved from: https://uploads-ssl.webflow.com/621f88db25fbf24758792dd8/62d815 739a363800fd1cda5c_Recovery%20and%20development%20of%20infrastructure.pdf (in English).
2. URC 2024 Goal. (2022) National Recovery Council. Ukraine's National Recovery Plan. Retrieved from: https://uploads-ssl.webflow.com/621f88db25fbf24758792dd8/62c166751fcf411... 20Recovery%20Plan%20blueprint_ENG.pdf (in English).
3. Alho, T., Hickson, M., Kokko, T., & Pettersson, T. (2019). Converting a manual straddle carrier terminal to automation. Conversion to automated straddle carrier terminal. Retrieved from: https://www.kalmar.fi/ globalassets/equipment/pdfs/whitepaper_conversion-to-automated-straddle-carrier-terminal.pdf (in English).
4. Konteineryzatsiia vantazhopotokiv: Yakym buv 2023 rik dlia rynku ta yak osnovni hravtsi otsiniuiut perspektyvy rostu [Containerization of cargo flows: What was 2023 like for the market and how do the main players assess growth prospects?]. Retrieved from: https://cfts.org.ua/articles/konteynerizatsiya_vantazhopotokiv_yakim_ buv_2023_rik_dlya_rinku_ta_yak_osnovni_gravtsi_otsinyuyut_perspektivi_rostu_2018/140140 (in Ukrainian).
5. Tsiotas, D., & Ducruet, C. (2021). Measuring the effect of distance on the network topology of the Global Container Shipping Network. Scientific Reports, 11(1), 21250. doi: 10.1038/s41598-021-00387-3 (in English).
https://doi.org/10.1038/s41598-021-00387-3
6. Lambora, A., Gupta, K., & Chopra, K. (2019). Genetic algorithm-A literature review. In 2019 international conference on machine learning, big data, cloud and parallel computing (COMITCon) (pp. 380-384). IEEE. doi: 10.1109/COMITCon.2019.8862255 (in English).
https://doi.org/10.1109/COMITCon.2019.8862255
7. Liu, H., Zhan, P., & Zhou, M. (2022). Optimization of a logistics transportation network based on a genetic algorithm. Mobile Information Systems, 2022. 1-8. doi: 10.1155/2022/1271488 (in English).
https://doi.org/10.1155/2022/1271488
8. Fesovets, O., Strelko, O., Berdnychenko, Y., Isaienko, S., & Pylypchuk, O. (2019). Container transportation by rail transport within the context of Ukraine's European integration. In Proceedings of 23rd International Scientific Conference. Transport Means.-2019.-Part I (pp. 381-386). (in English).
9. Chi, M., Zhu, X., Wang, L., Zhang, Q., & Liu, W. (2024). Multi-period empty container repositioning approach for multimodal transportation. Measurement and Control, 57(4), 361-377. doi: 10.1177/00202940231198133 (in English).
https://doi.org/10.1177/00202940231198133
10. Zhang, Q., Kwabla, A. C., Zhuang, Y., Ling, M., Wei, Y., & Yang, H. (2020). Research on Loading and Unloading Resource Scheduling and Optimization of Rail-Road Transportation in Container Terminal Based on "Internet+"-for Ghana Container Port Development Planning. Journal of Advanced Transportation, 2020. 1-13. doi: 10.1155/2020/6972123 (in English).
https://doi.org/10.1155/2020/6972123
11. Kurtuluş, E., & Çetin, İ. B. (2020). Analysis of modal shift potential towards intermodal transportation in short-distance inland container transport. Transport Policy, 89, 24-37. doi: 10.1016/j.tranpol.2020.01.017 (in English).
https://doi.org/10.1016/j.tranpol.2020.01.017
12. Kuzmicz, K. A., & Pesch, E. (2019). Approaches to empty container repositioning problems in the context of Eurasian intermodal transportation. Omega, 85, 194-213. doi: 10.1016/j.omega.2018.06.004 (in English).
https://doi.org/10.1016/j.omega.2018.06.004
13. Zhao, J., Zhu, X., & Wang, L. (2020). Study on scheme of outbound railway container organization in rail-water intermodal transportation. Sustainability, 12(4), 1519. doi: 10.3390/su12041519 (in English).
https://doi.org/10.3390/su12041519
14. Lysyi, V., & Steblak, D. (2022). Vplyv viiny na rozvytok transportnoho perevezennia v Ukraini [Impact of the war on transport development in Ukraine]. Naukovyi visnyk Uzhhorodskoho natsionalnoho universytetu [Scientific Bulletin of Uzhhorod National University], 43, 92-96. doi: 10.32782/2413-9971/2022-43-16 (in Ukrainian).
https://doi.org/10.32782/2413-9971/2022-43-16
15. Rose, A., Chen, Z., & Wei, D. (2023). The economic impacts of russia-Ukraine War export disruptions of grain commodities. Applied Economic Perspectives and Policy, 45(2), 645-665. doi: 10.1002/aepp.13351 (in English).
https://doi.org/10.1002/aepp.13351
16. Interfax Ukraine. (2023) Skupchennia vahoniv sposterihaietsia na trokh zakhidnykh zaliznychnykh perekhodakh cherez aktyvizatsiiu perevezen rudy [Congestion of wagons is observed at three western railway crossings due to the intensification of ore transportation]. Retrieved from: https://interfax.com.ua/news/economic/893521.html
17. Lomotko, D., & Kovalov, D. (2021). Zastosuvannia henetychnykh alhorytmiv na stadii planuvannia zmishanykh perevezen u mizhnarodnomu spoluchenni [Application of genetic algorithms at the planning stage of international intermodal transportations]. Zbirnyk naukovykh prats Ukrainskoho derzhavnoho universytetu zaliznychnoho transportu [Collection of Scientific Works of the Ukrainian State University of Railway Transport], 193, 53-61. doi: 10.18664/1994-7852.193.2020.229820 (in Ukrainian).
https://doi.org/10.18664/1994-7852.193.2020.229820