Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Проблема комплексного повышения эффективности автотранспортных систем 13
1.1. Логистическая концепция и комплексность проблемы повышения эффективности эксплуатации автомобильного транспорта 13
1.2. Схема управления в теории автоматического управления 28
1.3. Основы ситуационного управления 30
1.4. Постановка цели и общих задач исследования 36
1.5. Выводы и результаты по главе 38
Глава 2. Развитие методологии управления автотранспортными системами на основе ситуационного подхода 39
2.1. Структура управления автотранспортной системой 39
2.2. Синтез системы ситуационного управления 43
2.3. Идентификация объектов управления 49
2.4. Схема и процедуры ситуационного управления городским пассажирским транспортом 68
2.5. Выводы и результаты по главе 75
Глава 3. Теоретические исследования в областях планирования, организации и регулирования городского пассажирского транспорта и дорожного движения 77
3.1. Анализ состояния проблемы 77
3.2. Выводы по анализу состояния проблемы.и постановка частных задач исследования 103
3.3. Совершенствование методики обследования пассажиропотоков 105
3.4. Многокритериальный подход к определению вида и рационального количества маршрутных транспортных средств 114
3.5. Методика определения рационального количества МТС различных видов на маршрутах с учетом спроса пассажиров 118
3.6. Определение рационального количества маршрутных транспортных средства различньгх видов с учетом спроса пассажиров 134
3.7. Факторы, влияющие на пропускную способность остановочных пунктов ГПТ 139
3.8. Основные результаты и выводы по главе 142
Глава 4. Разработка ресурсосберегающих технологий в эксплуатации автотранспортных средств 144
4.1. Анализ состояния проблемы 144
4.2. Выводы по анализу состояния проблемы и постановка частных задач исследования 160
4.3. Продление ресурса несущих систем мобильных машин за счет эксплуатации на стадии живучести 161
4.4. Продление ресурса автомобильных шин за счет регулирования схождения управляемых колес в процессе движения 174
4.5. Основные результаты и выводы по главе 202
Глава 5. Апробация и использование разработанных методик 204
5.1. Апробация методики обследования пассажиропотоков 204
5.2. Апробация методик рационального распределения МТС различных видов на маршрутах с учетом спроса пассажиров 211
5.3. Апробация мероприятий по повьппению пропускной способности УДС, примыкающей к остановочным пунктам 231
5.4. Апробация исследований по обеспечению работоспособности несущих систем мобильных машин 248
5.5. Улучшение эксплуатационных характеристик системы регулирования схождения управляемых колес АТС в движении 250
5.6. Устройство для временного повышения проходимости буксующего автотранспортного средства 264
5.7. Основные результаты и выводы по главе 267
Основные результаты и выводы. 269
Литература 273
- Логистическая концепция и комплексность проблемы повышения эффективности эксплуатации автомобильного транспорта
- Схема и процедуры ситуационного управления городским пассажирским транспортом
- Многокритериальный подход к определению вида и рационального количества маршрутных транспортных средств
- Продление ресурса несущих систем мобильных машин за счет эксплуатации на стадии живучести
Введение к работе
Актуальность исследования. Повышение эффективности использования подвижного состава и инфраструктуры автомобильного транспорта (АТ) является одной из приоритетных проблем, что объективно предопределяет рост требований к качеству управления автотранспортными системами (АС). Однако оно усложняется следующими факторами: наличием в составе АС многочисленных элементов различной природы; сложностью взаимодействий этих элементов между собой по материальным, сервисным, финансовым и информационным потокам и их формализации; стохастическим характером большинства факторов и параметров; влиянием субъективных факторов.
Традиционный подход к повышению эффективности эксплуатации ориентирован в основном на технико-экономические показатели, локальные оптимизации которых, при их несогласованности между собой, не могут привести к положительному результату. Кроме того, современные условия, характеризующиеся высокой степенью динамичности и переориентацией, как в глобальном, так и во внутригосударственном масштабе, на безопасность и социальные приоритеты, делают такой подход неприемлемым.
Поэтому проблема становится комплексной, требующей взаимосвязанного междисциплинарного подхода к ее решению, и подразумевает повышение эффективности функционирования АС на основе решений, позволяющих АТ выполнять свои функции при обеспечении высоких уровней социально-экономической эффективности, надёжности (технических объектов и человека-оператора) и безопасности. Такой подход обусловил необходимость разработки имеющих инновационную направленность научно-технических, технологических и управленческих решений при проектировании и при эксплуатации подвижного состава и инфраструктуры АТ, и создания систем управления, способных гибко реагировать на меняющиеся требования в сфере эксплуатации АТ.
Актуальность проблемы, теоретическая и практическая значимость ее решения предопределили выбор темы и постановку цели исследования, декомпозиция которой в соответствии с перечнем основных аспектов управления, определенных « Российской Федерации на период до 2020 года», дает ряд научных и практических задач: совершенствование управления системой городского пассажирского транспорта (ГПТ); повышение пропускной способности улично-дорожной сети (УДС) города; ресурсосбережение при эксплуатации автотранспортных средств (АТС).
Предложенные в работе научно-технические, технологические и управленческие решения, разработанные при выполнении госбюджетных НИР Оренбургского ГУ «Повышение надёжности несущих и ходовых систем мобильных машин», «Исследование надёжности автомобилей в эксплуатации» и «Повышение эффективности и безопасности городских пассажирских перевозок», а также хоздоговорных НИР, целенаправленны на решение крупной научной проблемы повышения эффективности эксплуатации АТ, имеющей важное хозяйственное и социальное значение.
Цель исследования – создание предпосылок повышения эффективности эксплуатации АТ за счет разработки новых и совершенствования существующих теоретико-методологических положений, моделей, технических, технологических и управленческих решений инновационной направленности.
Для достижения цели поставлены и решены следующие взаимосвязанные задачи:
1) проведение анализа результатов предшествующих исследований по различным аспектам проблемы повышения эффективности эксплуатации АТ;
2) развитие теории и методологии управления АС на основе ситуационного подхода, включая системный анализ и обоснование выбора объектов управления;
3) разработка комплексной методики обоснования и рационального распределения по маршрутам парка ГПТ;
4) разработка комплексной методики повышения пропускной способности УДС города, примыкающей к остановочным пунктам;
5-6) разработка ресурсосберегающих технологий в эксплуатации АТС на примерах:
- повышения ресурса несущих систем АТС за счет эксплуатации на стадии живучести;
- увеличения срока службы автомобильных шин за счет регулирования схождения управляемых колес в процессе движения;
7) теоретико-экспериментальная апробация разработанных технических, технологических и управленческих решений инновационной направленности.
Объект исследования – процессы функционирования АС – ГПТ, систем эксплуатации и ремонта АТС, а предмет исследования – проблемные ситуации, возникающие при функционировании указанных систем и их элементов.
Методы исследований: системный анализ; математический анализ; математическая статистика и теория вероятностей; линейное и нелинейное программирование; теории принятия решений, управления, надёжности, экспертных оценок; логистика, социология; тензометрирование, дорожные и стендовые испытания, натурные обследования.
Научную новизну исследования составляют следующие теоретико-методологические положения и разработки инновационной направленности для обеспечения эффективного функционирования АТ, которые выносятся на защиту:
– новая концепция комплексного повышения эффективности эксплуатации АТ, определяемой такими основными составляющими, как экономическая и социальная эффективность, надёжность (технических объектов и человека-оператора) и безопасность;
– новые положения методологии управления АС на основе ситуационного подхода, включая результаты системного анализа и идентификации объектов управления;
– теоретические основы и научно-методические подходы к планированию, организации и регулированию системы ГПТ, позволяющие создать модифицированную методику натурного обследования пассажиропотоков, адаптированную к условиям преобладания в ГПТ частного транспорта; методику определения перспективного спроса пассажиров на перевозку в маршрутных транспортных средствах (МТС), учитывающую типологию пассажиров; методику определения необходимого количества МТС и рационального размещения их на маршрутах с учетом спроса пассажиров, возможностей перевозчиков и ограничений, накладываемых пропускной способностью остановочных пунктов и УДС города; организационную структуру регулирования на основе схем и сценариев ситуационного управления, способную удовлетворить противоречивые требования заинтересованных сторон системы ГПТ;
– систематизация факторов, оказывающих влияние на задержку МТС на остановочных пунктах ГПТ, и способов ее снижения, позволившая разработать комплекс перспективных и оперативных мероприятий по повышению пропускной способности УДС, примыкающей к остановочным пунктам;
– теоретические основы и научно-методические подходы к повышению долговечности АТС, позволяющие продлить ресурс несущих систем АТС, подверженных в эксплуатации усталостным повреждениям, за счет учета компонентного состава их нагруженности в условиях эксплуатации, контроля живучести и управления техническим состоянием на основе ситуационного подхода;
– теоретические основы и научно-методические подходы к ресурсосбережению автомобильных шин, позволившие разработать методики улучшения эксплуатационных характеристик (чувствительности и точности) системы регулирования схождения управляемых колес АТС в процессе движения.
Достоверность результатов и выводов обеспечивается использованной методологией исследования, включающей в себя апробированные научные методы, использованием современного математического аппарата, достоверной исходной информацией и значительным объемом экспериментальных исследований и подтверждается сопоставимостью теоретических и экспериментальных результатов, их практическим использованием. Полученные 31 патент и решения о выдаче патентов РФ подтверждают новизну предложенных разработок на уровне изобретений.
Научная и практическая значимость результатов работы.
Полученные результаты в виде совокупности теоретико-методологических положений, моделей, методик, алгоритмов и программ, технических, технологических и управленческих решений вносят определенный вклад в теорию и практику менеджмента и эксплуатации АС. Они дают возможность обоснованно выбирать рациональные управленческие решения и предлагать пути повышения социально-экономической эффективности, надёжности, дорожной и экологической безопасности эксплуатации АТ, что имеет большое практическое значение для экономики транспорта и социальной сферы. На их базе впервые созданы и использованы или подготовлены к использованию комплексы методик повышения эффективности ГПТ и ресурса АТС в эксплуатации.
Результаты исследования имеют прикладной характер и могут быть использованы:
- органами государственной власти и местного самоуправления, структурами автотранспортного комплекса для обоснования принятия рациональных управленческих решений по поддержанию работоспособности АТС в эксплуатации и повышению безопасности и эффективности перевозок и качества транспортных услуг при уменьшении транспортной составляющей в цене товара или услуги и массы выброса вредных веществ от подвижного состава АТ в окружающую среду;
- субъектами предпринимательской деятельности в сфере ГПТ, объединенными в саморегулируемые организации, при разработке и установлении стандартов и правил указанной деятельности и контроле за соблюдением их требований.
Реализация результатов работы. Результаты по повышению эффективности ГПТ использованы в МУ «Оренбургское городское управление пассажирского транспорта», в Мелеузовском АТП ГУП «Башавтотранс» (г. Мелеуз Республики Башкортостан), в ООО «Бузулукское транспортное сервисное предприятие» (г. Бузулук Оренбургской обл.); направленные на повышение долговечности несущих систем АТС в эксплуатации – на Нефтекамском автомобильном заводе (г. Нефтекамск Республики Башкортостан) и в ОАО «Производственное объединение «Сармат» (г. Орск Оренбургской обл.). Отдельные результаты исследования используются в учебном процессе Оренбургского ГУ.
Апробация работы. Отдельные положения и результаты диссертации представлялись в 1991-2010 гг. на 37 научных конференциях, в числе которых: международные «Концепция развития и высокие технологии индустрии ремонта транспортных средств» (Оренбург, 1993, 1995, 1997 гг.), «Инновационные процессы в образовании, науке и экономике России на пороге 21 века» (Оренбург, 1998 г.), «Прогресс транспортных средств и систем» (Волгоград, 1999 г.), «Автомобиль и техносфера» (Казань, 2001 г.), «Проблемы эксплуатации и обслуживания транспортно-технологических машин» (Тюмень, 2006, 2007, 2008, 2009 гг.), «Проблемы качества и эксплуатации автотранспортных средств» (Пенза, 2006 г.), «Проблемы автомобильно-дорожного комплекса России» (Пенза, 2008 г.), «Надёжность и качество 2009» (Пенза, 2009 г.), «Проблемы и перспективы развития Евроазиатских транспортных систем» (Челябинск, 2009 г.), «Актуальные проблемы автомобильного транспорта» (Тула, 2009 г.), «Транспортные и транспортно-технологические системы» (Тюмень, 2010 г.), «Наука и образование: фундаментальные основы, технологии, инновации» (Оренбург, 2010 г.); всесоюзная «Методы ускоренных стендовых испытаний агрегатов тракторов и сельскохозяйственных машин на надёжность» (Челябинск, 1991 г.); российские «Прогрессивные методы эксплуатации и ремонта транспортных средств» (Оренбург, 1999 г.), «Прочность и разрушение материалов и конструкций» (Орск, 2000, 2002 гг.), «Прогрессивные технологии в транспортных системах» (Оренбург, 2001, 2003, 2005, 2007, 2009 гг.), «Проблемы эксплуатации систем транспорта» (Тюмень, 2009 г.); российские научные школы Уральского отделения РАН (Миасс, 1999, 2002, 2008 гг.); межрегиональные и региональные «Состояние и перспективы развития Уральского региона» (Оренбург, 1992 г.), «Дорожно-транспортный комплекс: состояние и перспективы развития» (Чебоксары, 2007 г.) и другие, на научных семинарах кафедр транспортного факультета Оренбургского ГУ (1989-2010 гг.). Диссертация в полном объеме докладывалась на научных семинарах кафедр транспортного факультета Оренбургского ГУ и кафедры «Сервис и ремонт машин» Орловского ГТУ.
Основные результаты работы отмечены: 1) «Прогнозирование усталостной долговечности несущих систем транспортных средств» – дипломом I степени на конкурсе работ молодых учёных и специалистов Оренбургской области (1993 г.); 2) «Методика рационального распределения парка городского пассажирского транспорта по маршрутам» – дипломом лауреата премии Правительства Оренбургской области в сфере науки и техники (2007 г.); 3) «Система для непрерывного автоматического контроля и регулирования схождения управляемых колес транспортного средства в процессе движения» – Серебряной медалью VIII Московского международного салона инноваций и инвестиций (2008 г.); 4) «Методика формирования рациональной структуры автомобильного транспорта для нужд среднего по размерам города» – дипломом лауреата премии губернатора Оренбургской области за достижения в сфере науки и техники (2010 г.); 5) «Устройство, временно повышающее проходимость автомобиля» – дипломом лауреата X Московского международного салона инноваций и инвестиций (2010 г.).
Публикации. По результатам исследований в 1989-2010 гг. опубликованы 150 работ, в числе которых: 33 статьи в научных журналах; 3 коллективные монографии; 1 учебное пособие, полностью основанное на материалах исследований; 63 статьи в сборниках научных трудов и материалов научных конференций; 31 патент и решения о выдаче патентов РФ на изобретения, 4 патента РФ на полезные модели; 4 свидетельства о регистрации программных средств.
Личный вклад автора заключается в разработке концепции и формулировании цели работы, определении направлений теоретических и экспериментальных исследований, задач и принципиальных методологических и методических положений, организации и проведении комплексных экспериментальных исследований, обобщении положений по повышению социально-экономической эффективности, надёжности и безопасности функционирования АС на различных этапах выполнения работы – от научного поиска до реализации или подготовки к реализации технических, технологических и управленческих решений в практике эксплуатации АТ.
Структура и объем диссертации: введение, 5 глав, основные результаты и выводы, список использованных источников из 406 наименований, приложения; диссертация изложена на 400 стр. основного текста, включая 136 рисунков и 55 таблиц.
Логистическая концепция и комплексность проблемы повышения эффективности эксплуатации автомобильного транспорта
На современном этапе развития России роль транспорта трудно переоценить. Как отмечено в «Транспортной стратегии Российской Федерации на период до 2020 года» (далее - Транспортная стратегия РФ): «Устойчивое развитие транспорта является гарантией единства экономического пространства, свободного перемещения товаров и услуг, конкуренции и свободы экономической деятельности, обеспечения целостности России и ее национальной безопасности, улучшения условий и уровня жизни» [334].
В монографии [170] выделены четыре основные функции, которые выполняет транспорт - экономическая, социальная, политическая и военная. Сформулированные для транспорта вообще, эти функции свойственны, с определенными поправками, и автомобильному транспорту (AT).
Экономическая функция AT состоит в оказании услуг по физическому перемещению грузов и пассажиров в пространстве с целью обеспечения: а) нормального протекания процесса производства товаров и услуг за счет рационального размещения производства и доступности ресурсов; б) возможности потребления произведенных товаров и услуг в сфере обращения за счет устранения временных и территориальных разрывов между производством и потреблением.
Социальная функция AT состоит в обеспечении возможности реализации населением своего трудового потенциала, доступности и своевременности социальных услуг - образования, бытового и медицинского обслуживания, духовных потребностей. Удешевление, ускорение и повышение качества пассажирского сообщения, в конечном счете, приводят к улучшению условий жизни населения.
Политическая функция AT р_еалюу тся„в.двуХ"Напрам№иях:„а),внут тическом - осуществление связи между регионами страны, обеспечение территориальной целостности государства и национального единства его населения; б) внешнеполитическом — обеспечение возможности государства реализовывать геополитические интересы и независимую внешнеэкономическую деятельность.
Военная функция AT состоит в том, что, наряду с другими видами транспорта, он является необходимым материальным фактором обеспечения военной безопасности государства и решения его стратегических задач.
AT обладает рядом технико-экономических особенностей, определяющих его широкое использование во всех отраслях хозяйства. Основные из преимуществ AT [164, 197]: a) AT является единственным видом транспорта, способным обеспечить массовые перевозки в начальных условиях хозяйственной деятельности - даже по временным дорогам, тогда как для других видов транспорта обязательным условием функционирования является обустройство причалов, портов и пристаней, аэропортов и взлетно-посадочных полос, станционного хозяйства, прокладка рельсов и т.д.; б) AT обеспечивает деятельность других видов транспорта, к примеру, треть его грузооборота приходится на подвоз и вывоз грузов с железных дорог; в) большие маневренность и подвижность, благодаря которым грузы и пассажиры автомобилями могут перевозиться непосредственно из пункта производства (отправления) в пункт потребления (назначения) без перегрузки и промежуточного складирования (пересадки), то есть «от двери до двери» при минимальном сроке от получения заказа на перевозку до начала ее выполнения; г) высокая скорость доставки грузов и пассажиров, уступающая только воздушному транспорту, да и то не во всех случаях, учитывая затраты времени на подвоз груза к аэропорту, погрузочно-разгрузочные операции, ожидание возможности вылета и т.д.; д) в ряде случаев более короткий путь перемещения грузов и пассажиров. Благодаря указанным преимуществам на AT приходится около 60% общего объема перевозки грузов в России, стоимость которого превышает 30% стоимости всех транспортируемых грузов [164].
Для объективности оценки роли AT, следует указать и его недостатки, основными из которых являются [164, 197]: 1) наибольшая среди всех видов транспорта опасность для жизни и здоровья человека, обусловленная ДТП и загрязнением окружающей среды; 2) сравнительно высокая себестоимость, которая примерно в 10 т вШаё Ш я Б Бмижелезподорожяоы транспорте, и в 14 раз выше, чем на морском транспорте, что объясняется малой грузоподъемностью единицы под 15 вижного состава AT; 3) относительно большая стоимость материально-технической базы обслуживания АТС; 4) недостаточная протяженность и плохое состояние имеющихся автомобильных дорог.
Особенности, преимущества и недостатки AT в сравнении с другими видами транспорта позволяют определить сферы его целесообразного использования при перевозках [197]: а) грузов — перевозки в промышленных центрах, населенных пунктах и сельскохозяйственных районах; подвоз грузов к магистральному транспорту и доставка их получателям от пунктов назначения магистрального транспорта; перевозки из пунктов производства в пункты потребления при отсутствии связей между видами транспорта; перевозки скоропортящихся и других грузов в пределах экономической целесообразности; перевозки внутри транспортных узлов в контейнерах и мелкими отправками; б) пассажиров - перевозки на короткие расстояния (в населенных пунктах); перевозки в пригородном сообщении; сельские перевозки; междугородные перевозки на расстоянии до 500 км.
Вышеизложенное позволяет констатировать, что функционирование современной экономики невозможно без AT, а необходимость устойчивого экономического развития России на современном этапе вьщвигает в число приоритетных проблем, требующих скорейшего решения, повышение эффективности использования подвижного состава и инфраструктуры AT.
Социально-экономические преобразования, происходящие в России с начала 1990-х годов, послужили толчком для формирования нового мировоззрения, базирующегося на концепции и принципах логистики.
Логистика является относительно молодой и быстро развивающейся наукой, понятие которой постоянно уточняется. Одно из ее определений - «наука об экономическом управлении, планировании-и контроле за эффективным движением потоков материальных и людских ресурсов, финансовых средств и-соответствующей им информации от места возникновения до их потребления с целью наиболее полного удовлетворения потребностей субъ ектоврыночных отношений» [363].
В развитии одного из ее направлений - транспортной логистики - в нашей стране значительную роль сыграли труды В.И. Бережного, В.Д. Герами, Б.А. Ге-ронимуса, В.А. Гудкова, СВ. Домниной, А.П. Елизарова, В.В. Зырянова, В.М. Курганова, B.C. Лукинского, Л.Б. Миротина, B.C. Никифорова, В.И. Сергеева, АА. Смехова, Ы.Э. Ташбаева, А.В. Шабанова и других учёных.
Первоначально логистическая концепция использовалась только в деятельности грузовых АТП, доказав высокую результативность решений для перевозок [197]. Это послужило толчком применения логистических подходов и для решения проблем пассажирского общественного транспорта [164, 173, 197, 363 и др.].
В качестве основной предпосылки логистическая концепция предполагает представление общественного производства, взятого в целом, в виде единой, неделимой и взаимосвязанной системы. Концептуальной основой логистики является системный подход - комплексное изучение объекта исследования как единого целого с позиции системного анализа - методологии исследования объектов посредством представления их в качестве систем и анализа этих систем.
Схема и процедуры ситуационного управления городским пассажирским транспортом
В качестве примера рассмотрим схему и процедуры управления на основе ситуационного подхода ГПТ [286, 287, 291, 292].
Опираясь на один из основополагающих принципов логистики - системный подход, процесс доставки при перевозке пассажиров ГПТ можно представить в виде системы, входами которой являются потребность населения в перевозках и наличие определенного типа, числа и технического состояния подвижного состава, а выходом - своевременная доставка пассажиров в пункты назначения. Система и схема управления ею представлены на рис. 2.11.
Нормальное функционирование системы ГПТ может протекать только при ряде ограничений, основными из которых являются: соблюдение правил дорожного движения; обеспечение безопасности и комфортности поездок; соответствие подвижного состава экологическим требованиям и др."
Возмущающие факторы, действующие на систему ГПТ, можно классифицировать [164] на контролируемые и неконтролируемые со стороны системы управления ГПТ. В свою очередь, неконтролируемые факторы могут быть подразделены на категории: 1) в зависимости от степени определенности: детерминированные, например, строительство в определенном районе города крупного предприятия с большим количеством рабочих мест или крупного стадиона, торгового или развлекательного центра или другого объекта притяжения населения; случайные, например, изменение погоды; 2) в зависимости от степени влияния на пассажиропотоки: обеспечивающие плавное изменение пассажиропотоков, например, планомерная застройка определенного района города или пригорода; обеспечивающие скачкообразное изменение пассажиропотоков, например, знаковые спортивные мероприятия или крупные концерты и т.д.; 3) в зависимости от времени действия: долговременные, например, градостроительная политика; сезонные, например, садово-дачные массивы, крупные учебные заведения и т.д.; краткосрочные, например, демонстрации, спортивные мероприятия или концерты.
Обратная связь в системе осуществляется поступлением с линии информации о движении МТС, соблюдении расписания, интервалов движения и соответствии числа подвижного состава потребностям в перевозках.
В процессе функционирования системы возникают проблемы, так называемые ситуации, характеризующиеся различием между желаемым и существующим удовлетворением спроса на перевозки и доставкой пассажиров в пункты назначения с надлежащим качеством. Методом комбинаторики можно представить вызывающие эти ситуации сочетания возмущающих факторов и заранее подготовить соответствующие сценарии ситуационного управления, предусматривающие конкретные управленческие решения - изменение общего количества МТС, количества МТС различных видов, режимов движения, графиков работы и т.д. Как правило, для детерминированных ситуаций разработанные таким образом- управленческие решения имеют высокую результативность. Случайные же ситуации, для которых также могут быть заранее подготовлены управленческие решения, в большинстве случаев требуют их корректировки в режиме реального времени. За показатель, характеризующий эффективность процесса управления ГПТ, принимают минимальное значение рассогласования между выходными параметрами процесса доставки пассажиров.
В качестве примера приведем фрагмент сценария СУ ГПТ (рис. 2.12).
На нулевом уровне этого сценария (0) отражается сам факт необходимости управления системой ГПТ. На первом уровне сценария выделяются п классов ситуаций, при появлении которых необходимо управление ГПТ: 1.1 - пуск в экс 71 плуатацию крупного предприятия, ежедневно требующего доставки большого количества работников в фиксированное время; 1.2 - закрытие в результате банкротства крупного предприятия с большим количеством рабочих мест; 1.3 - пуск в эксплуатацию крупного рынка или торгового центра с приблизительно равномерным по времени в течение дня притяжением населения; 1.4 — пуск в эксплуатацию крупного развлекательного центра с фиксированным интервалом притяжения значительного количества населения; 1.5 - пуск в эксплуатацию крупного стадиона с периодическим притяжением значительного количества населения; 1.6 - сдача новостройки в определенном районе города или пригорода с большим количеством квартир или домов малоэтажной застройки; 1.7 - падение доходов муниципальных предприятий пассажирского транспорта; 1.8 - появление на рынке услуг пассажирских перевозок нового оператора с большим количеством подвижного состава; 1.9 - приобретение муниципалитетом крупной партии подвижного состава по лизингу; 1.10 - несоответствие пропускной способности УДС города транспортным потокам, в результате чего в «часы пик» наступает транспортный паралич; 1.11 — необходимость изменения маршрутной сети города в связи со строительством нового, в дополнение к существующему (им), автомобильного моста через реку, разделяющую город на части; 1.12 — начало/окончание сезона садово-дачных работ; ... 1.п — проведение демонстраций, праздничных гуляний и прочих разовых политических или культурно-массовых мероприятий.
Далее на рис. 2.12 показана декомпозиция только той части сценария, которая связана с необходимостью управления ГПТ в связи с падением доходов муниципальных предприятий пассажирского транспорта.
Многокритериальный подход к определению вида и рационального количества маршрутных транспортных средств
Эффективность работы 1111 в значительной степени обеспечивают рациональные выбор вида и определение количества МТС, а также их распределение по маршрутам. Решением данной задачи занимались М .Г. Антошвили, А.П. Артынов, М.Д. Блатнов, Н.О. Брайловский, А.А. Богомолов, Г.В. Бойко, Г.А. Варелопуло, ЕЛ. Володин, В.А. Гудков, И.П. Макаров, Л.Б. Миротин и другие учёные.
Как уже отмечалось ранее, в системе ГПТ можно выделить четыре подсистемы: потребитель транспортных услуг, перевозчик, администрации системы перевозок и муниципального образования. Для структурного анализа системы ГПТ воспользуемся подходом на основе аппарата теории множеств, примененным для анализа АС, занятых в грузовых перевозках [12]. Для этого подсистемы будем понимать как множества образующих их элементов [181]. Тогда систему ГПТ можно представить как объединение множеств элементов, образующих ее подсистемы, что в формализованном виде выразится следующим образом: где ГПТ, Пу, Пр, Ас, Ам — соответственно множества элементов, образующих систему ГПТ и подсистемы «потребитель услуг», «перевозчик», «администрация системы перевозок», «администрация муниципального образования».
Взаимодействие подсистем можно трактовать как совместное использование „ ресурсов ГПТ - производственных мощностей, материалов, финансов, персонала, организационно-технологических методов работы и информации. Ресурсы вместе со спросом на перевозки и факторами влияния внешней среды (природно-климатические условия, общественные отношения, нормативно-правовая среда и т.д.) составляют входные характеристики функционирования системы ГПТ, на выходе которой — полезный результат.
Структурно-технологическое описание системы ГПТ можно представить в символах теории множеств:
- новые множества, образованные в результате соответственно пересечения и объединения соответствующих множеств, означающие формализованные описания связей между подсистемами системы ГПТ. Для примера приведем всего по одной связи между подсистемами ГПТ:
(ПуППр) - население пользуется услугами МТС для совершения поездок в пределах города; (ПуПАс) — население обращается с рекламациями на плохую работу МТС; (ПуПАм) - население обращается в муниципалитет с просьбой скорректировать существующую маршрутную сеть для улучшения транспортного обслуживания микрорайона-новостройки; (ПрПАс) - перевозчики взаимодействуют с администрацией системы перевозок по текущим вопросам своей производственной деятельности; (ПрПАм) — перевозчики участвуют в конкурсе на размещение муниципального заказа на перевозки, проводимого муниципалитетом; (АсГ\Ам) - администрация системы перевозок осуществляет взаимодействие с муниципалитетом.
При этом возникают и более сложные связи типа (ПуПАмППр), когда муниципалитет по результатам выявления спроса жителей города на конкретные виды или даже модели МТС, устанавливает приоритеты на них при проведении конкурса на размещение муниципального заказа на перевозки.
В контексте рассматриваемого вопроса определения вида и количества МТС администрацией системы перевозок, для которой главными требованиями являются отсутствие рекламаций населения и уровень-затрат на организацию пассажирских перевозок, можно пренебречь.
Тогда критериями выбора вида МТС являются:
- с точки зрения пассажиров - цена поездки, время ожидания на ОП, время поездки, надёжность и безопасность поездок, уровень комфорта;
- с точки зрения перевозчиков - минимальный уровень эксплуатационных затрат или максимальная прибыль при эксплуатации.
- для муниципалитета - безопасность и экологичность эксплуатации при условии полного удовлетворения спроса пассажиров на перевозки. На основании этих критериев муниципалитет может проводить конкурсы на право обслуживания маршрутов ГПТ предприятиями различных форм собственности, формируя муниципальный заказ в соответствии с Федеральным Законом № 131-ФЗ [191].
При определении вида и количества МТС необходимо учитывать интересы всех трех элементов системы ГПТ, зачастую противоречащие одно другому [39]. Как показано в работах [164, 165], наиболее эффективные результаты при управлении системами с несовпадающими интересами возможны при подходе, осно 117 ванном на математическом аппарате теории игр [69]. Основными принципами этой теории является ориентация на согласованные действия игроков с тем, чтобы каждый из них мог максимизировать свой выигрыш, а также непринятие единого понятия оптимума. Решением задачи в теории игр выступает ситуация равновесия. Предлагаемая многокритериальная математическая модель определения рационального количества МТС будет иметь вид: где С, - показатель, учитывающий спрос пассажиров на /-й вид МТС; 3, - показатель, учитывающий общие эксплуатационные затраты на /-й вид МТС; Б{ - показатель, учитывающий безопасность эксплуатации /-ого вида МТС; Э, - показатель, учитывающий экологическую безопасность эксплуатации /-ого вида МТС. Показатель, учитывающий спрос пассажиров на /-й вид МТС: В качестве показателя, учитывающего общие эксплуатационные затраты на /-й вид МТС, можно использовать интегральный критерий рентабельности [105]. За показатель безопасности эксплуатации /-ого вида МТС можно принять интегральный критерий безопасности, характеризующий потенциальную опасность /-ого вида МТС, определяемый с учетом удельного числа погибших и количества ДТП, приходящихся на данный вид МТС. В качестве показателя экологической безопасности эксплуатации /-ого вида МТС можно использовать показатель [59], характеризующий суммарную интен 118 сивность выбросов токсичных веществ и определяемый по формуле: где qt - удельный выброс токсичных веществ /-ого вид МТС, приведенный к СО, кг/км; N, - интенсивность потока /-ого вида МТС, ед/ч, зависящая от количества МТС /-го вида /7-ого маршрута; Qdon - максимально допустимое значение выбросов токсичных веществ /-ого вида МТС, приведенный к СО, кг/км.
Предлагаемая математическая модель позволяет определять рациональное количество МТС с учетом требований пассажиров, перевозчиков и муниципалитета. Схематичное представление определения поля оптимального количества МТС различных видов показано на рис. 3.13.
Продление ресурса несущих систем мобильных машин за счет эксплуатации на стадии живучести
Анализ уровня ремонтопригодности НС ММ свидетельствует о необходимости совершенствования не только технологии восстановления элементов НС, но и структуры их эксплуатационно-ремонтного цикла на основе учета изменения технического состояния в процессе эксплуатации. В частности, технологическая документация по ремонту грузовых автомобилей и прицепов/полуприцепов устанавливает, что трещины в раме недопустимы, и она должна быть подвергнута ремонту. Такая жесткая регламентация не позволяет использовать на практике ресурс ММ на стадии живучести НС, характеризующей способность конструкции вьщерживать требуемые нагрузки при частичном или полном разрушении какого-либо из силовых элементов.
Наиболее перспективной для достижения поставленной цели представляется, как это не парадоксально, логистическая концепция. Опираясь на один из основополагающих концептуальных принципов логистики - системный подход, поставленную цель необходимо решать, по крайней мере, на трех этапах жизненного цикла ММ - проектирования, изготовления и эксплуатации.
При проектировании и изготовлении машин формируется определенный ресурс или запас их потенциальных возможностей, который расходуется по мере эксплуатации и возобновляется при обслуживании или ремонте.
При проектировании (расчеты, доводка и т.д.) представляется целесообразным учитывать тот факт, что попытки наделения НС характеристиками (несущая способность, усталостная прочность, жесткость и т.д.), подходящими для любых дорожных и динамических условий эксплуатации, неизбежно приводят к излишнему запасу прочности, сказывающемуся непосредственно на металлоёмкости конструкции и ММ в целом и косвенно - на экономической эффективности ее эксплуатации. Улучшение одних эксплуатационных характеристик за счет изменения конструкции, структуры, свойств одновременно неизбежно ухудшает другие ха- __ рактеристики. Поэтому для НС конкретной модели ММ, предназначенной для заданных условий эксплуатации, следует точно определить, какие характеристики в ней необходимо улучшить, а какими из них можно компромиссно пожертвовать.
При изготовлении НС специализация ММ также должна учитываться при совершенствовании методов технологического повьппения надёжности создаваемых конструкций.
Однако для обеспечения специализации НС должен быть решен целый комплекс задач: совершенствование методов оценки эксплуатационной нагруженно-сти ММ; проведение ускоренных, относительно недорогих и главное — достоверных доводочных испытаний проектируемых НС, что, в свою очередь, требует совершенствования методов и средств проведения таких испытаний и т.д.
Подтверждением актуальности темы служит одна из приоритетных задач в сфере транспорта, указанная в Транспортной стратегии РФ [334]: «расширение гаммы специализированных полуприцепов для обеспечения растущего спроса на междугородные и международные перевозки; увеличение количества специализи 163 рованных грузовых шасси, в том числе, оснащенных средствами самопогрузки и гаммой сменных кузовов для обслуживания сферы розничной торговли, малого бизнеса, фермерских хозяйств, коммунальной сферы».
Этап эксплуатации требует совершенствования существующих системы и методов поддержания работоспособного состояния АТС в эксплуатации, не обладающих необходимой гибкостью, имеющих затратный характер реализации и, во многих случаях, не оправдывающих своего назначения.
Недостатками существующей планово-предупредительной системы технического обслуживания и ремонта АТС являются [194]: а) детерминированный подход к плановым ремонтным работам, при котором система не предусматривает изменений межремонтных наработок машин в зависимости от условий их эксплуатации (регионально-климатические различия, большая амплитуда варьирования нагрузок на различные машины и т.д.); б) система не отражает стохастической природы разрушающих процессов в элементах машин и случайного характера потребности в их восстановлении; в) затратный механизм реализации, при котором присутствуют лишние воздействия, длительные простони т.д.
Поэтому представляется целесообразным использование подхода [109], подразумевающего сопоставление экономических характеристик последствий отказа и мероприятий по его прогнозированию и/или предупреждению, при котором: С = С (Спр, С3, Сц), где Спр — потери от простоя машины в связи с отказом элемента; С, — стоимость превентивной замены элемента; Ск — стоимость мероприятий по контролю и/или продлению ресурса.
В ряде случаев такой анализ приводит к выводу о целесообразности перехода к принципу безопасного регламентированного повреждения НС. Однако он также требует решения целого комплекса задач научного обоснования и конструкторско-технологического обеспечения продления ресурса ММ на стадии живучести НС. На практике эксплуатации ММ это будет означать переход к индивидуальному прогнозированию остаточного- ресурса НС, имеющей усталостные повреждения, по результатам наблюдений за ее состоянием в процессе эксплуатации. Схема и алгоритм такого контроля в системе поддержания работоспособности АТС представлены на рис. 4.5.
