Общая проблема заключается в организации оптимальной доставки грузов по Российским железным дорогам. Необходимо сформировать грузовые составы и составить расписание их движения с целью минимизации запаздывания доставки грузов.

    В рамках научно-практических исследований, нами рассмотрены следующие задачи, возникающие в РЖД:

• Задача формирования железнодорожных составов и маршрутов их следования

    Общая проблема заключается в организации оптимальной доставки грузов по Российским железным дорогам. Необходимо сформировать грузовые составы и составить расписание их движения с целью минимизации запаздывания доставки грузов.

    Сеть РЖД включает в себя около 76 сортировочных станций, между которыми осуществляются перевозки грузовых вагонов. Имеется множество заказов на перевозку грузов.

    Для перевозки грузов используются грузовые поезда (составы). Под железнодорожным составом будем понимать локомотив, локомотивную бригаду и некоторое множество вагонов. При этом должны удовлетворяться некоторые технические ограничения (максимальный общий вес вагонов, максимальная длина состава, и т.п.). Каждый состав перемещается по определенному маршруту, состоящему из последовательности сортировочных станций. На сортировочных станциях к составу могут быть прицеплены и/или отцеплены вагоны, а также может быть сменен локомотив и локомотивная бригада.  Расписание движения каждого состава состоит из последовательности времён прибытия на каждую станцию и времён отбытия со станции на маршруте поезда.

    Необходимо составить план формирования грузовых составов и расписание их движения между станциями так, чтобы минимизировать взвешенное суммарное запаздывание всех заказов.

• Задача о вагонопотоках

    Задано множество станций, соединенных железнодорожными путями. К текущему моменту времени на станциях имеется множество заказов. В заказе указано: какой груз, откуда и куда надо перевезти к определенному сроку, а также прибыль за ее выполнение. На станциях находятся вагоны разных типов. Для перевозки какого-либо груза можно использовать только определенные типы вагонов. Каждый заказ можно принять либо отклонить. Принятые заказы можно выполнять полностью либо частично. В заказе указывается, сколько вагонов минимум надо доставить для частичного выполнения заказа. В начальный момент планирования известно, сколько пустых вагонов какого типа находится на каждой станции. Кроме того, известны времена поступления заказов, их сроки и время, необходимое на перевозку вагонов между станциями. Целью является максимизировать прибыль от выполнения заказов при соблюдении граничных условий. На величину прибыли влияют расходы от перевозки пустых вагонов между станциями, стоянки вагонов и штрафы за невыполнения заказов. Стоимость перевозки пустых вагонов зависит от последнего груза, перевезенного в них. Необходимо решить, какие заказы принимать, а от каких стоит отказаться.   

• Построение расписания движения поездов по однопутной железной дороге 

    Задача поиска оптимального расписания следования грузовых поездов между двумя станциями, соединенными однопутной железной дорогой заключается в следующем. Имеется однопутная железная дорога, разделенная на сегменты (блок-участки), по каждому из которых одновременно может двигаться только один поезд. На двух станциях, соединенных данной дорогой, заданы множества поездов, идущих в противоположных направлениях. Для каждого поезда известны директивный срок, приоритет (важность), время прибытия на станцию отправления.

    Необходимо составить расписание движения поездов, исходя из одной из целевых функций:

• минимизация числа запаздывающих поездов;
• минимизация суммарного времени перевозок;
• минимизация времени окончания всех перевозок.

    В ходе исследований были предложены точные полиномиальные алгоритмы решения некоторых частных случаев рассматриваемых задач и приближенные методы решения для общих случаев.

    Разработанные методы направлены на минимизацию издержек, увеличение объёма перевозок, уменьшение сроков доставки, повышение пропускной и провозной способности железных дорог.