Логистическая организация городских пассажирских перевозок Караева Марина Руслановна

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Анализ организации пассажирских перевозок на маршрутных транспортных средствах в городах 16

1.1. Развитие системы пассажирских автомобильных перевозок в Российской Федерации и в некоторых экономически развитых странах 16

1.2. Основные направления совершенствования организации работы пассажирского транспорта в городах Ростовской области 32

1.3. Логистические методы при организации работы городского пассажирского транспорта и оценка их эффективности 45

Глава 2. Приннипы создания логистических моделей развития информативности пассажирских перевозок 54

2.1. Построение логистических моделей управления пассажирскими перевозками на маршрутных транспортных средствах 54

2.2. Модифицированная логистическая модель пассажирских перевозок при нестабильных пассажиропотоках 61

2.3. Совершенствование системы передачи и обработки информации для оценки потока пассажиров 80

Глава 3 Совершенствование управления пассажирскими перевозками на автотранспортных предприятиях на основе генетических алгоритмов 102

3.1 Методология решения задач большой размерности в условиях сложной целевой функции 102

3.2 Конструирование генетического алгоритма процесса организации и управления городскими пассажирскими перевозками 106

3.3 Рекомендации к практическому применению разработанной методики и организации работы пассажирского транспорта 136

Заключение 148

Библиографический список

• Основные направления совершенствования организации работы пассажирского транспорта в городах Ростовской области
• Логистические методы при организации работы городского пассажирского транспорта и оценка их эффективности
• Модифицированная логистическая модель пассажирских перевозок при нестабильных пассажиропотоках
• Конструирование генетического алгоритма процесса организации и управления городскими пассажирскими перевозками

Введение к работе

Актуальность темы исследования. Транспорт является базовой отраслью народного хозяйства. Транспортные коммуникации соединяют все регионы страны, что является необходимым условием функционирования в условиях единого экономического пространства и территориальной целостности. Связь страны с мировым сообществом для обеспечения внешнеэкономического сотрудничества невозможна без транспорта. В то же время транспорт является источником проблем, возникающих в крупных городах и мегаполисах. Заторы представляют собой серьезные проблемы для большинства мегаполисов, с которыми едва ли возможно эффективно справиться. Строительство дополнительных дорог, объездных трасс и развязок на двух уровнях, эстакад и других инженерных сооружений в крупных и средних городах практически сложно и экономически накладно. Оптимальная транспортная система необходима для стимулирования подвижности населения, что в рамках мегаполиса приводит к выравниванию темпов экономического роста и инвестиционной привлекательности различных районов, которые обслуживаются данной транспортной системой.

На основе всестороннего изучения различных взглядов на роль общественного транспорта в инфраструктуре крупных городов установлено, что деятельность общественного пассажирского транспорта охватывает практически все слои населения Российской Федерации. Однако большинство людей, пользующихся услугами системы общественных пассажирских перевозок, не удовлетворены ее работой вследствие постоянной переполненности транспортных средств, длительных интервалов в движении и стоимости проезда.

Анализ проблем работы городского пассажирского транспорта выявил, что сегодня особенно актуально совершенствование логистической системы организации городских пассажирских перевозок с применением современных технологий, это и стало основой выбора темы, цели, предмета и объекта, а также задач исследования.

Степень разработанности проблемы. Вопросы функционирования транспортных систем и обеспечения бесперебойного и безопасного движения транспортных потоков по дорожным сетям городов исследуют многие отечественные и зарубежные учные. Теоретические аспекты организационно-экономической деятельности автотранспортных предприятий, в том числе касающиеся пассажирских перевозок, нашли свое отражение в работах В. Н. Баскова, М. Д. Блатнова, Е. В. Будриной, В. П. Бычкова, Е. П. Володина, В. А. Гудкова, С. А. Гусева, Н. В. Напхоненко, И. С. Туревского, М. А. Чернышева и др. В ходе проведения диссертационного исследования были проанализированы работы отечественных и зарубежных специалистов, решающих задачи логистики. Отдельные вопросы логистического управления на пассажирском транспорте и совершенствования управления общественным пассажирским транспортом с применением логистических технологий рассматривались в работах А. У. Альбекова, А. М. Гаджинского, В. И. Гиссина, М. П. Гордона,

А. Э. Горева, В. А. Гудкова, А. В. Гузенко, В. В. Зырянова, А. М. Крицкого,

A. Г. Мальчиковой, Э. А. Мамаева, Л. Б. Миротина, Ю. М. Неруша, А. Н. Род
никовой, А. И. Семененко и др. Вопросы организации автомобильных перево
зок и управления на транспорте изучали Л. Л. Афанасьев, Г. Я. Волошин,

B. А. Гудков, В. Н. Парахина, В. И. Сергеев, И. В. Спирин, Ю. А. Ставничий,
А. А. Тимонин, А. В. Шабанов, С. А. Ширяев, Х. Ю. Эльдарханов и др.

При рассмотрении теоретических и практических аспектов функционирования логистических систем автор опирался на работы таких зарубежных ученых, как Дж. Андерсон, Д. Дж. Бауэрсокс, Д. Дж. Клосс, Р. Бауман, П. Брэдли, М. Кристофер, Ч. Кэроуэй, А. Миллен, М. Портер, В. Пулер, В. Тейлор, Дж. Трилл, М. Эммельхейнз и др.

Однако недостаточно изученными остаются проблемы совершенствования логистического обслуживания общественного пассажирского транспорта в крупных и средних городах. По этой причине большое значение при решении задач управления городскими перевозками имеют вопросы снижения затрат времени пассажиров на транспортное обслуживание, а также точности выполнения составленных расписаний. Несмотря на возрастающий объем исследований проблемы контроля и управления пассажирским транспортом в крупных городах недостаточно освещены в научной литературе. Практически не рассматриваются вопросы формирования потоков пассажиров на остановочных пунктах и действия пассажирских предприятий по улучшению качества обслуживания и уменьшению потерь от непредоставленных вовремя услуг.

Степень достоверности. Достоверность и аргументированную обоснованность выработанных рекомендаций и принципов решения поставленных задач обеспечила репрезентативная совокупность аналитической базы исследования и примененного в диссертации инструментария, представленная эмпирическими данными, таблицами, графиками.

Цель и задачи диссертационного исследования. Целью диссертационного исследования является развитие теоретико-методической базы в рамках организации и управления городскими пассажирскими перевозками в крупных городах для предоставления необходимого количества услуги определенного уровня качества с экономически обоснованными затратами автотранспортного предприятия.

Для достижения данной цели в диссертационном исследовании поставлены и решены следующие задачи:

– исследовать развитие системы пассажирских автомобильных перевозок в Российской Федерации и в некоторых экономически развитых странах;

– выявить основные направления совершенствования организации работы пассажирского транспорта в городах Ростовской области;

– разработать логистические методы при организации работы городского пассажирского транспорта и оценить их эффективность;

– обосновать возможность построения логистических моделей управления пассажирскими перевозками на маршрутных транспортных средствах;

– сформулировать модифицированную логистическую модель пассажирских перевозок при нестабильных пассажиропотоках;

– обосновать совершенствование системы передачи и обработки информации для оценки потока пассажиров;

– определить методику решения задач большой размерности в условиях сложной целевой функции;

– охарактеризовать конструирование генетического алгоритма процесса логистической организации и управления городскими пассажирскими перевозками;

– предложить рекомендации к практическому применению разработанной методики и организации работы пассажирского транспорта.

Объект исследования. В качестве объекта исследования рассматривались материальные, информационные и финансовые потоки в логистической системе процесса городских пассажирских перевозок АТП в условиях крупных и средних городов (на примере г. Ростова-на-Дону и г. Новочеркасска).

Предмет исследования. Предметом исследования выступают организационно-управленческие механизмы логистической задачи совершенствования управления процессом пассажирских перевозок в условиях динамически изменяющихся пассажиропотоков.

Соответствие темы диссертации требованиям Паспорта научных специальностей ВАК. Диссертационная работа выполнена в рамках п. 4.2 «Принципы проектирования и функционирования логистических систем на микро-, мезо- и макроуровнях; определение цели и критериев оценки системы» и п. 4.14 «Логистический сервис, его виды, уровень, эффективность; влияние логистического обслуживания товарных потоков на конечные результаты бизнеса» Паспорта научной специальности ВАК Министерства образования и науки РФ 08.00.05 – экономика и управление народным хозяйством: логистика.

Теоретико-методологической основой исследования послужили концептуальные основы общей теории логистики, а также представленные труды отечественных и зарубежных ученых по проблемам организации управления общественного транспорта, внедрения информационных технологий на пассажирском транспорте, а также работы по транспортной логистике и математическому моделированию, оптимизации и статистике.

Инструментарно-методический аппарат исследования основан на применении методов системного и статистического анализа сложных систем, экономических исследований, теории пассажирских автомобильных перевозок, методов аналитического, аналогового, имитационного и игрового моделирования (графическая интерпретация результатов, расчетно-аналитические, экономико-статистические, натурные обследования) и других научных методов исследования. Каждый из указанных методов использовался адекватно его функциональным возможностям и позволил обеспечить репрезентативность результатов исследования, аргументированность оценок, достоверность выводов и основных положений диссертационной работы.

Информационно-эмпирическую и нормативную базу работы составили официальные данные федеральной и территориальной служб государственной статистики, нормативно-правовые документы, научные и методические материалы по вопросам управления пассажирским автотранспортом, федеральное транспортное законодательство РФ, обзорно-аналитические справки, опубликованные в периодической печати, государственные стандарты и результаты, полученные автором во время исследования. Обработка и анализ статистических материалов, проведение аналитических расчетов выполнялись с использованием инструментария программных средств Excel, Statistica, Math Cad, что в целом позволило обеспечить достоверность экономического анализа и обосновать выводы, рекомендации и предложения. Особое место занимают материалы натурных исследований пассажиропотоков и потоков пассажиров на маршруте № 94 и № 96 г. Ростова-на-Дону.

Рабочая гипотеза исследования состоит в предположении, что на основе использования логистического подхода к организации пассажирских перевозок возможно обеспечить контроль и управление системой городских пассажирских автоперевозок; это поспособствует значительному расширению функциональных возможностей пассажирских предприятий и информационному сопровождению их деятельности, что позволит снизить суммарные затраты на перевозки при условии предоставления услуги определенного качества с учетом социальных факторов: доходов и платежеспособности населения, доступности транспортных услуг.

Положения диссертации, выносимые на защиту

1. Увеличение автомобилизации в крупных российских городах обусловливает необходимость переосмысления всей стратегии развития городов и городского транспорта с целью эффективной перевозки пассажиров, повышения безопасности движения и снижения потерь времени пассажиров на передвижение, пользования общественным транспортом вместо личных автомобилей, что потребует активного участия властей по усилению координации в рамках пассажирских транспортных сетей и расширению работ по организации мониторинга рынка пассажирских транспортных услуг, автоматизации и информатизации городского пассажирского транспорта, так как именно государство определяет законодательные условия, формирует благоприятный инновационный и инвестиционный климат, обеспечивает соблюдение установленных норм и правил.

2. Логистический подход к управлению городскими пассажирскими перевозками требует объединения отдельных звеньев процесса перевозки в единую систему, в которой действует большое число факторов и причинно-следственных связей; применительно к пассажирским перевозкам наблюдается сложный характер взаимодействия между звеньями логистической системы по материальным, сервисным, финансовым и информационным потокам; трудно-формализуемые по своему характеру взаимосвязи критериев функционирования звеньев логистической системы затрудняют формирование логистического управления.

3. Обследования пассажиропотоков в городе позволили собрать достоверную информацию для оптимизации работы АТП и рационального управления городским пассажирским транспортом, это связано с процессом непрерывного социально-экономического развития городов, вызванного появлением новых объектов и зон формирования пассажиропотоков; обеспечение качества пассажирских перевозок может быть достигнуто только путем создания адекватной системы контроля и управления транспортом, которая относится к функциям логистики.

4. Для оптимизации процесса перевозки пассажиров можно применить известные подходы, но полученные решения являются приближенными, а процесс получения решения достаточно трудомкий, поэтому предлагается использовать современные методы поиска (метаэвристические), в частности генетические алгоритмы, главной особенностью которых является возможность использовать целевую функцию, а не ее оценки и приближения, и учитывать необходимое количество ограничений; генетический алгоритм обрабатывает множество альтернативных решений, организуя поиск перспективных вариантов решения.

5. Организационно-управленческое обеспечение логистической координации городских пассажирских перевозок представляет собой комплекс мероприятий, объединяемых по своей целевой направленности в алгоритм системы расчета и движения автобусов на городском маршруте, к основным функциям которой можно отнести: определение и выпуск оптимального количества подвижного состава на линию за сутки; составление оптимального расписания и его корректировку для каждого автобуса в зависимости от дорожной ситуации; определение и корректировку скорости движения каждого автобуса, а также причины сбоя графика движения. Такой подход может быть реализован на основе использования метаэвристического метода.

Научная новизна диссертационного исследования заключается в разработке и обосновании теоретико-методологических и практических рекомендаций, направленных на организацию и управление пассажирскими перевозками в условиях динамически меняющихся пассажиропотоков в городах, на основе использования генетического алгоритма.

Основные элементы научной новизны состоят в следующем.

1. Выявлены тенденции развития системы пассажирских автомобильных перевозок, предусматривающие реформирование пассажирского транспорта в направлениях, в полной мере отражающих и обеспечивающих социально обусловленную и необходимую подвижность населения, повышение безопасности перевозок, культуры обслуживания и качества услуг, их ценовую и пространственную доступность для большей части населения, что позволит совершенствовать процесс производства транспортных услуг с целью своевременного удовлетворения спроса на пассажирские перевозки.

2. Предложена структурно-логистическая схема причинно-следственных связей, представленная на основе организационно-экономических задач применительно к пассажирским перевозкам, в которой отдельные звенья процесса

перевозок интегрированы в единую систему пассажирообеспечения, с учетом большого числа факторов и причинно-следственных связей, что позволяет обеспечить освоение потока пассажиров (или его части), теряемого автотранспортными предприятиями в результате несовершенства логистической организации и управления автобусами на маршруте.

3. Разработана модифицированная модель перевозочного процесса, базирующаяся на основе обобщенной логистической модели системы городских пассажирских перевозок, отличающаяся количеством учитываемых связей между объектами системы и выделением показателей, влияющих на процесс протекания потоков между звеньями системы, позволяющая в каждом е состоянии определить набор организационно-экономических показателей и, исходя из значений выделенных параметров, рассчитать целевую функцию, обеспечивающая максимальное удовлетворение пассажиров и оптимальные затраты автотранспортного предприятия.

4. Представлена логистическая методика организации и управления пассажирскими перевозками автотранспортными предприятиями на основе ме-таэвристического метода, в частности генетических алгоритмов, адаптированных к условиям поставленной задачи по критерию максимизации прибыли, позволивших определить в условиях динамически изменяющихся пассажиропотоков эффективные решения по оперативной организации работы городских пассажирских перевозок с целью максимального обеспечения предъявляемых требований пассажиров.

5. Разработан поэтапный алгоритм реализации организационно-управленческого механизма логистической координации взаимодействия участников городских пассажирских перевозок, состоящий из двух этапов: генерации начальной популяции и выбора «родителей» – операторов итерации с возможностью вычисления значений целевой функции на любом этапе итерации, функционирующий на основе комплекса средств системы контроля, разработанных генных операторов случайных изменений и логистической концепции равновесия интересов всех участников транспортного процесса, позволяющий определять необходимое количество подвижного состава, выпускаемого на линию, интервалы движения, скорость движения на отдельных участках маршрута, а также время, отводимое на пассажирообмен на каждом остановочном пункте маршрута.

Теоретическая значимость диссертационной работы заключается в том, что на базе теоретических положений, экономических расчетов и анализа логистических методов предложены пути совершенствования организации и управления городскими пассажирскими перевозками, которые могут обеспечить АТП конкурентные преимущества на рынке транспортных услуг. Сформулированные в диссертации выводы и рекомендации по логистической организации пассажирских перевозок могут служить основой повышения эффективности работы городского пассажирского транспорта.

Практическая значимость диссертационного исследования заключается в разработке и формировании научно-прикладных рекомендаций и использовании их в процессе организации и управления логистической системой городского пассажирского транспорта. Предложенные модели и алгоритмы оптимизации процесса управления пассажирскими перевозками с учетом необходимого количества значимых параметров использованы при совершенствовании работы подвижного состава ОАО АТП-3 «Транссервис» г. Ростова-на-Дону, ООО ТК «Новочеркасск» г. Новочеркасска и транспортных организаций г. Ге-оргиевска. Разработанный комплекс средств, включающий алгоритм логистической организации работы подвижного состава на маршруте и систему оперативного управления, которая обеспечит автоматизированный сбор информации и динамическое управление процессом движения, позволит: изменять количество подвижного состава на линии; определять количество рейсов каждого автобуса за время в наряде; корректировать расписание каждого автобуса в зависимости от дорожной ситуации; соблюдать график движения каждого автобуса на линии; повысить эффективность обработки информационных потоков, качество и количество предоставляемой услуги.

Методические положения, аналитические выводы и практические рекомендации, полученные в исследовании, могут быть использованы в:

деятельности автотранспортных предприятий, оказывающих услуги по перевозке пассажиров;

научно-исследовательских работах по проблемам организации управления городскими пассажирскими перевозками;

учебном процессе высших учебных заведений для углубления знаний студентов в области транспортной логистики и организации перевозок.

Апробация работы. Результаты исследований доложены и обсуждены на международных и региональных научно-практических конференциях: Транспортно-логистические центры в условиях экономического кризиса (IX Российско-Германский симпозиум по транспортной политике и экономике, г. Казань, 28–29 мая 2009 г.), Актуальные проблемы жизнедеятельности общества (Все-украинская науч.-тех. конф. молодых ученых и специалистов, г. Кременчуг, 21– 22 апреля 2010 г., Кременчугский национальный университет), Модернизация экономики и эффективность управления социально-экономическим развитием (II Междунар. конф., г. Новочеркасск, 14–15 мая 2010 г., ЮРГТУ (НПИ)); Мировой кризис и перспективы российской экономики в условиях глобализации (I Междунар. конф., г. Новочеркасск, 18 мая 2011 г., ЮРГТУ (НПИ)); Актуальные проблемы жизнедеятельности общества (XIX Междунар. науч.-тех. конф. студ., аспирантов и молодых ученых, г. Кременчуг, 26–27 апреля 2012 г., Кременчугский национальный университет); Экономические проблемы организации производственных систем и бизнес-процессов (X Междунар. науч.-практ. конф., г. Новочеркасск, 15 мая 2012 г., ЮРГТУ (НПИ)); Закономерности и тенденции развития науки (Междунар. науч.-практ. конф., г. Уфа, 15 января 2015 г.), Актуальные проблемы жизнедеятельности общества (XXII Междунар. науч.-тех.

конф. студ., аспирантов и молодых ученых, г. Кременчуг 16–17 апреля 2015 г., Кременчугский национальный университет).

Основные положения диссертационного исследования отражены в 30 печатных работах общим объемом 8,4 п. л., в том числе объем авторского текста 5,65 п. л. Из них в рецензируемых научных журналах, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук, опубликовано 7 работ общим объемом 3,3 п. л., в том числе объем авторского текста – 2,6 п. л.

Структура диссертационной работы обусловлена целью исследования, характером решаемых задач. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа содержит 185 страниц, 25 рисунков, 7 таблиц, список литературы, включающий 193 наименования, 4 приложения.

Структура диссертационной работы: ВВЕДЕНИЕ

Глава 1 АНАЛИЗ ОРГАНИЗАЦИИ ПАССАЖИРСКИХ ПЕРЕВОЗОК НА МАРШРУТНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВАХ В ГОРОДАХ

1. Развитие системы пассажирских автомобильных перевозок в Российской Федерации и в некоторых экономически развитых странах

2. Основные направления совершенствования организации работы пассажирского транспорта в городах Ростовской области

3. Логистические методы при организации работы городского пассажирского транспорта и оценка их эффективности

Глава 2 ПРИНЦИПЫ СОЗДАНИЯ ЛОГИСТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ РАЗВИТИЯ ИНФОРМАТИВНОСТИ ПАССАЖИРСКИХ ПЕРЕВОЗОК

4. Построение логистических моделей управления пассажирскими перевозками на маршрутных транспортных средствах

5. Модифицированная логистическая модель пассажирских перевозок при нестабильных пассажиропотоках

6. Совершенствование системы передачи и обработки информации для оценки потока пассажиров

Глава 3 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ УПРАВЛЕНИЯ ПАССАЖИРСКИМИ ПЕРЕВОЗКАМИ НА АВТОТРАНСПОРТНЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ НА ОСНОВЕ ГЕНЕТИЧЕСКИХ АЛГОРИТМОВ

7. Методология решения задач большой размерности в условиях сложной целевой функции

8. Конструирование генетического алгоритма процесса организации и управления городскими пассажирскими перевозками

9. Рекомендации к практическому применению разработанной методики и организации работы пассажирского транспорта ЗАКЛЮЧЕНИЕ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ПРИЛОЖЕНИЯ

Основные направления совершенствования организации работы пассажирского транспорта в городах Ростовской области

Условия экономического роста, повышение конкурентоспособности национальной экономики могут быть обеспечены лишь при наличии хорошо налаженной транспортной системы, удовлетворяющей всем принципам логистики. Географическое расположение нашей страны предопределяет роль транспортной структуры для развития конкурентоспособности с точки зрения реализации ее транзитного потенциала.

Транспорт является основной базовой отраслью народного хозяйства. Транспортные коммуникации соединяют все районы страны, что является необходимым условием функционирования в условиях единого экономического пространства и территориальной целостности. Кроме того, связь страны с мировым сообществом для обеспечения внешнеэкономического сотрудничества невозможна без транспорта.

В то же время, транспорт является источником проблем, возникающих в крупных городах и мегаполисах. Заторы представляют собой серьезные проблемы практически любого мегаполиса, с которыми едва ли эффективно справляются. Строительство дополнительных дорог, объездных трасс и развязок на двух уровнях, эстакад и других инженерных сооружений в крупных и средних городах практически сложно и экономически накладно. Оптимальная транспортная система необходима для стимулирования подвижности населения, что в рамках мегаполиса приводит к выравниванию темпов экономического роста и инвестиционной привлекательности различных районов, которые обслуживаются данной транспортной системой.

На основе всестороннего изучения различных взглядов на роль общественного транспорта в инфраструктуре крупных городов установлено, что деятельность общественного пассажирского транспорта охватывает практически все слои населения Российской Федерации. Несмотря на то, что в последние годы увеличилось число личных легковых автомобилей, по прежнему на территории России значительная часть горожан в своих ежедневных передвижениях зависит от работы общественного пассажирского транспорта. Однако большинство людей, пользующихся услугами системы общественных пассажирских перевозок, не удовлетворены его работой из-за постоянной переполненности транспортных средств, длительных интервалов в движении и стоимости проезда [11, 15, 28, 31].

На сегодняшний день в Российской Федерации по примеру США, Японии, Китая, Индии и стран Западной Европы [181, 189] реализуется довольно обширный комплекс мер по созданию и внедрению интеллектуальных транспортных систем (ИТС), которые включают требования всех участников транспортного процесса - главным образом потребителей (пассажиров) транспортных услуг и автотранспортных предприятий. Реализация этих мер возможна только на основе апробированных логистических моделей.

На Первом российском международном конгрессе по интеллектуальным транспортным системам, который проходил, 7-8 апреля 2009 г., вопросам актуальности и перспективам развития ИТС в РФ [171] особое внимание было уделено таким задачам, как: - тенденции развития транспортной инфраструктуры; - предпосылки и перспективы создания ИТС в России; - разработка и внедрение законодательной базы и нормативного обеспечения мировых и отечественных информационных технологий на транспорте; - организация отечественной системы «интеллектуального» транспорта РФ и Ассоциации интеллектуального транспорта России; - безопасность и электронные системы управления транспортными системами; - информационно-логистические системы, на базе параллельных информационных технологий; - глобальные и навигационно-транспортные системы и спутниковые технологии в транспортном комплексе (GPS, ГЛОНАСС, GPRS, Галилео и др.); - электронные системы и навигационное оборудование на все всех ви дах транспорта, осуществляющих международные перевозки.

Исходя из вышеприведенного, были проанализированы и сформулированы основные проблемы осуществления ИТС на территории РФ: 1. Отсутствие интеллектуально-интегрированных систем управления является сегодня барьером на пути перспективного усиленного развития транспортной отрасли РФ. Согласно реализуемой Транспортной стратегии Российской Федерации до 2030 г., развитие информационного обеспечения российских транспортно-коммуникационных систем должно реализовывать ся на базе организации единой информационно-коммуникационной среды транспортного комплекса, что неосуществимо без интеллектуально интегрированных систем управления [143]. 2. Развитие интеллектуально-транспортных систем России замедляется в результате практического отсутствия отечественного законодательства в этой сфере. Для создания ИТС в РФ важным моментом является интеграция интересов всех «потребителей» и «производителей» как элементов ИТС. Растущие темпы автомобилизации в России усложняют функционирование транспортных систем любого города. Новым условием для российской транспортной системы стало развитие единого транспортного пространства страны, связывающего не только транспортные коммуникации, но и систему технологической инфраструктуры для всех видов транспорта.

Логистические методы при организации работы городского пассажирского транспорта и оценка их эффективности

Разработка логистических моделей городских пассажирских перевозок представляет собой сложный процесс. Практическое применение нашли модели, которые позволяют оценить характеристики работы моделируемой системы в случае, если исходные параметры, которые их формируют, приобретут определенные значения. Такие описания в моделях выполняются на производственно-технологическом уровне в укрупненных показателях. Поэтому в настоящее время наиболее актуальны модели более высокого класса, которые не только описывают процесс перевозки и отдельные этапы его организации, но и позволяют установить причинно-следственную связь между характеристиками процесса и выходными параметрами.

На основе проведенного выше анализа (см. п. 1.3) следует выделить основные этапы решения задачи совершенствования оптимизации пассажирских перевозок в условиях больших городов с применением логистического подхода: - выбор критерия оценки работы АТП; - построение логистической модели совершенствования городских пассажирских перевозок; - конструирование алгоритмов совершенствования; - формирование исходных данных оптимизационной задачи; - расчет модели; - проведение оптимизации и анализ результатов; - выбор варианта оптимального функционирования системы. Предоставление услуги по перевозке пассажиров является особым видом деятельности автопредприятия и экономика не может стабильно развиваться, если не создана эффективная функциональная система коммерческой эксплуатации транспорта, которая требует определенного материального, технологиче ского, финансового и информационного обеспечения [8, 9]. Следует отметить, что транспортные услуги имеют ряд особенностей, которые необходимо учитывать при применении логистических принципов их формирования [13, 34].

Логистику на сегодняшний день предлагается, рассматривать как интегральный инструмент управления, направленный на достижение конкретных целей и конкретных задач. Функционирование логистической системы позволяет получить представление о состоянии рынка пассажиров и своевременно корректировать работу городских пассажирских перевозок для обеспечения наиболее точного соответствия потребностям пассажиров. Необходимым условием эффективного функционирования логистической системы является заинтересованность всех его участников. На конечный же результат функционирования логистической системы в транспортных процессах оказывают влияние ряд взаимосвязанных факторов.

С точки зрения системного подхода звено логистической системы - это объект, в котором напрямую удовлетворяется заявка на свободное место в пассажирском транспорте.

Основными характеристиками логистической системы являются потоки. Потоки в логистике предлагается рассматривать как направленное перемещение в пространстве определенного продукта (сырья, финансов, информации, материалов и т.д.) за определенный временной интервал. По мнению многих специалистов, потоки в логистике классифицируются следующим образом: материальные, информационные, финансовые и потоки услуг [17, 82]. Главным понятием логистики служит материальный поток, то есть материальный ресурс (сырье, готовая продукция), который подвергается транспортировке, складированию или другому перемещению в пространстве.

Поток представляет собой совокупность объектов, воспринимаемую как единое целое, существующую как процесс на некотором временном интервале и измеряемую в абсолютных единицах за определенный период.

Если обратиться к логистической схеме перевозок, то анализ исследований показывает [158, 161], что материальный поток- это имеющая вещественную форму продукция, находящаяся в состоянии движения, рассматри ваемая в процессе приложения к ней логистических операций и отнесенная к определенному временному интервалу, который в данный момент времени переходит в материальный запас.

Размерность материального потока представляет собой дробь, в числителе которой указана единица измерения груза (штуки, тонны и т.д.), а в знаменателе - единица измерения времени (сутки, месяц, год и т.д.) [177].

Под информационным потоком авторами предлагается понимать совокупность сообщений, циркулирующих внутри логистической системы, между логистической системой и внешней средой, необходимых для управления и контроля логистических операций [77]. Информационный поток соответствует материальному и может представляться в виде бумажных и электронных документов.

Финансовый поток, на наш взгляд, - это направленное движение финансовых ресурсов, связанное с материальными, информационными и иными потоками как в рамках логистической системы, так и вне ее [17].

Присутствует мнение [90, 91], что финансовые потоки в том или ином виде существуют всегда при любых способах организации деятельности по оказанию услуг. Однако, как показывает практика [101], наибольшая эффективность их движения достигается при применении логистических принципов управления материальными и финансовыми ресурсами. Фиансовые потоки не следует исключать из рассмотрения, так как они создаются и используются для обеспечения эффективного движения товарных потоков. При этом их специфика заключается, прежде всего, в необходимости обслуживания процесса перемещения в пространстве и во времени соответствующего потока товарно-материальных или товарно-нематериальных ценностей [174].

Логистические финансовые потоки неоднородны по своему составу, направлению движения, назначению и другим признакам.

На основе проведенного анализа доступных источников нами была разработана и предложена обобщенная логистическая модель (см. рисунок 2.1), которая отражает в себе связь функционирующих в системе объектов. Как видно из этой схемы: государство выступает как регулирующее звено процесса предоставления услуги по перевозке пассажиров.

Модифицированная логистическая модель пассажирских перевозок при нестабильных пассажиропотоках

Существуют определенные закономерности формирования передвижений населения, определяемые его пространственной самоорганизацией. Эти закономерности необходимо выявлять и на их основе строить модели оптимального проектирования функционирования системы пассажирского транспорта. Основной отправной характеристикой при проектировании и определении провозной способности транспорта является транспортная подвижность населения. Точность и достоверность расчетов оптимальной системы управления городским пассажирским транспортом должны соответствовать реально сложившимся пассажиропотокам, как по размерам, так и по направлениям [112, 113]. На этой основе предлагается организовать работу автотранспортного предприятия таким образом, чтобы максимально удовлетворить потребности населения в перевозках, с учетом комплекса показателей качества предоставления услуги и при условии увеличения прибыли предприятия.

С точки зрения транспортных организаций, в качестве основного показателя эффективности выступает максимизация экономической прибыли от перевозок.

С точки зрения пассажиров, показателями эффективности могут быть: - сокращение времени перемещения; - минимизация стоимости поездки; - улучшение комфортабельности поездки. Определенного единого критерия эффективности для пассажиров существенно затруднено различной мотивацией при принятии решения о перемещении и его способе, т.е. понятие оптимальности конкретного пассажира значительно отличается от критерия оптимальности населения в целом.

В качестве показателей эффективности системы пассажирского транспорта для населения могут быть приняты следующие критерии: - минимальное суммарное время ожидания всех пассажиров, которые с некоторой вероятностью направляются от исходных пунктов отправления в пункты назначения; - минимальное время в пути от любого исходного пункта оправления в необходимый пункт назначения и т.п.

Как видим, показатели эффективности с точки зрения участников системы пассажирского транспорта являются противоречивыми. Например, сокращение времени ожидания пассажиров очевидным образом связано с увеличением количества подвижного состава на маршруте, а следовательно, со снижением его загруженности и экономической выгоды. Но стремление увеличить прибыль транспортными организациями может привести к отзаку населения от перевозок и появлению конкурирующих городских перевозочных организаций. Таким образом, оценка показателей эффективности должна проводиться с учетом потребностей всех участников системы общественного городского пассажирского транспорта.

С этой целью необходимым является определение объема и спроса на предоставление услуг. Особенностями предлагаемого способа определения спроса на транспортные услуги следует считать глубокое и всестороннее обследование всех слоев населения, пользующихся услугами общественного транспорта. Основанием для проведения анализа обследований рынка транспортных услуг послужила необходимость в определении таких важных показателей спроса, как емкость рынка, минимальный гарантированный (постоянный) спрос на услугу, направленность, временные промежутки и возможный экономический эффект [139, 142, 145, 1151,179].

Под емкостью рынка в сфере пассажирских услуг следует понимать предельно возможный спрос на транспортные услуги на определенном маршруте (территориальной зоне). Кроме того, величину минимально гарантированного (постоянного) спроса на транспортные услуги предполагается определять с учетом численности населения района (города) на участке маршрута. Отсюда показатель охваченности рынка (степень оказания услуги) рекомендуется определять как разность между емкостью рынка транспортных услуг и фактическим спросом на данную услугу на определенном маршруте в данный момент времени или за определенный период (зависит от времени года) [138, 140].

В целях выявления спроса на перевозки пассажиров в виде формализованной формулы произведен анализ потоков пассажиров как на остановочных пунктах, так и пассажиропотоков в салонах автобусов рассматриваемого маршрута. В качестве объекта исследования был выбран маршрут № 94, обслуживаемый ОАО АТП-3 «Транссервис» г. Ростова-на-Дону. Конечные пункты маршрута являются крупными пассажирообразующими центрами, что само по себе является немаловажным фактором, характеризующим значимость этого маршрута в сфере удовлетворения транспортных потребностей жителей города.

Для формирования оптимальной маршрутной сети, равно как для эффективного использования подвижного состава и обеспечения высокого уровня обслуживания пассажиров, необходимо знать направления, размеры и характер неравномерности потоков пассажиров, конкретные величины которых устанавливаются во время проведения тех или иных обследований [120, 121].

На основе изучения динамики распределения потоков пассажиров на остановочных пунктах с учетом пересечения транспортных средств (рисунок 2.3) конкурирующих предприятий была построена схема определения потоков пассажиров на остановочных пунктах и выявлено потенциальное количество пассажиров, нуждающихся в перевозке. Здесь появляется возможность говорить о времени существования потребности на услугу - от момента ее возникновения (появления персоны на остановочном пункте) до предоставления услуги автобусами конкурирующих АТП (рисунок 2.4). Следует подчеркнуть, что разработка графиков движения автобусов на маршруте производилась с учетом характеристик пассажиропотока - его распределения на остановочных пунктах и времени существования потребности на услугу.

Исходя из этого были выделены два варьируемых показателя: график движения подвижного состава и его количество на линии, которые мы считаем определяющими. Другие показатели (назовем их косвенными) также влияют на процесс предоставления услуги, качество, своевременность, и объем выполненной работы.

Конструирование генетического алгоритма процесса организации и управления городскими пассажирскими перевозками

Методы решения дифференциальных уравнений применяемые для всех численных методов оптимального управления. В косвенном подходе численное решение дифференциальных уравнений сочетается с методами нелинейных уравнений, а в прямом подходе - с методами решения нелинейных задач оптимизации.

Алгоритмы аппроксимации функции ценности требуют постановки архитектуры аппроксимации и алгоритмов исполнения, которые соответствуют архитектуре приближения к функции стоимости.

Две конкретные архитектуры приближения, которые были успешно применены для решения транспортных проблем, рассматриваются ниже.

Наш подход к проблемам высокой размерности динамического распределения ресурсов включает аппроксимацию каждого значения функции V c использованием архитектуры приближения, которое является множеством функции W, параметризованной вектором реальных значений v, так, чтобы каждый 7 (v) являлся функцией, отображающей состояние реальных значений. Приближение функции значения включает в себя выбор соответствующей архитектуры приближения, а затем вычисления параметров VT, так чтобы Ї О ) = У .

При выборе архитектуры аппроксимации необходимо найти баланс между вычислительной эффективностью и производительностью. Некоторые приближенные архитектуры могут усилить вычислительные задачи.

Кроме того, линейные приближения предлагают вычислительные преимущества по отношению к алгоритмам вычисления соответствующих параметров vt. Линейные приближения, как правило, следует применять в начале сложных стратегий, но иногда они могут плохо работать. В таких случаях необходимо перейти к более богатой архитектуре и алгоритмам аппроксимации.

Постановка задачи и алгоритмы, которые мы перечислили, были получены из множества работ по методам решения больших задач в области транспорта и логистики. Хорошо бы [66, 67, 160] в подобных задачах преобладают алгоритмы, разработанные в рамках сообщества математического программирования для обработки проблем многомерных распределений ресурсов.

В области транспорта и логистики наиболее распространенным является моделирование и алгоритмизация стратегии формулирования детерминированной задачи, а затем с последующим решением полученной модели c использованием классических алгоритмов математического программирования. Детерминированные проблемы приводят к большим затратам времени для постановки линейных целочисленных программ, которые могут быть эффективно решены. Тем не менее, они полностью игнорируют неопределенность, и некоторые из более сложной динамики, которая может возникнуть в реальных условиях.

Наиболее распространенным подходом моделирования проблем распределения ресурсов на практике является формулирование задачи детерминированной проблемы и применение математических алгоритмов программирования, разработанных для этого параметра.

Этот подход хорошо работает для задач с тысячами дискретных ресурсов с десятками тысяч различных атрибутов (в сущности, вектор состояния с десятками тысяч размеров).

Кроме того, скорость сходимости обучения функциональных значений приближений, кажется, достаточно быстро. Это важно, так как большие проблемы могут потребовать один час на одну итерацию. В таблице ниже представлены разновидности подходов оптимизации, их преимущества, недостатки и области применения. В итоге сравнительного анализа, можно привести следующую таблицу.

Преимущества Недостаток Подход Прямой Используется для локальных и глобальных задач Вычислительная мощность необходимо разные ограничения на динамики чтобы дискредитировать данные Нелинейное программирование

Косвенный Теоретически точнее, чем прямой метод Не реализован из-за огромной вычислительной мощности Нелинейное программирование

Поисковый Низкая вычислительная мощность. Используется в локальном и глобальном методах Проблема локального минимума Аналитический, геометрический

Эвристический Глобальные и локальные задачи адаптация Необходим набор опытов для совершенствования Искусственный интеллект Из таблицы следует, что эвристический подход является оптимальным по сравнению с остальными методами. Это объясняется разумным расходом вычислительной мощности, преодолением проблемы локального минимума поисковых алгоритмов.

При решении задач дискретной оптимизации, как правило, рассматривается лишь одна целевая функция с дополнительным набором ограничений. Данный подход не позволяет учесть взаимное влияние участников системы, что может привести на практике к выработке неэффективных решений.

С целью достижения максимальной эффективности решения подобных задач особенно актуально встает проблема выбора количества учитываемых при моделировании и оптимизации параметров и числа возможных состояний системы. Это связано с тем, что такая сложная система, как пассажирские перевозки в крупном городе, может быть описана с учетом сотен значимых параметров и состояний, что диктует необходимость упрощения задачи, её декомпозицию и уменьшение числа учитываемых параметров.

Существующие модели в большинстве своем опираются на хорошо разработанный и дающий точные результаты аппарат исследования операций и моделирования систем, а также на статистические методы оптимизации и моделирования. Однако в условиях поставленной задачи подобные методы неприменимы по причине большой размерности.

Модели оптимизации подобных систем, как правило, относятся к классу задач комбинаторной оптимизации, где решение может быть выбрано из конечного множества возможных вариантов. Однако большое количество ограничений и сложный вид целевой функции затрудняют решение задачи в комбинаторной постановке по причине «проклятия размерности».

Известные подходы к решению подобных задач заключаются в том, что в постановку задачи либо вводятся допущения в целях её упрощения, уменьшения размерности и сведения к известным задачам комбинаторной оптимизации, либо выполняется разбиение задачи на этапы и для каждого из них определяются частные подзадачи и частные целевые функции. Решение может быть получено в результате итерационного выполнения этапов и решения частных подзадач на каждой стадии. В результате при таких подходах полученные решения являются приближенными, а процесс получения решения - достаточно трудоёмкий.

В последнее время наибольший интерес проявляется к приближенным алгоритмам. В начале 60 -х гг. ХХв. активное развтие получили эвристические методы, в наши дни называемые классическими. В последние двадцать лет основные усилия были направлены на развитие так называемых матаэв-ристических методов. Эти методы не являются законченными эвристиками, готовыми для практического применения, они представляют собой некоторый метод для построения законченной эвристики для конкретной задачи. Большинство этих методов основаны на наблюдениях. Их отличительная особенность заключается в способности преодоления точки локального оптимума для продолжения поиска, поэтому потенциально в сравнении с классическими эвристиками метаэвристические методы способны находить более качественные решения.