Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ функционирования предприятия транспортно-экспедиционного обслуживания (ПТЭО)
1.1 Анализ задач деятельности ПТЭО 12
1.1.1 Функции и принципы управления предприятием 19
1.1.2 Критерий качества информации, оценка их влияния на принятие управленческого решения 26
1.2 Статистический анализ показателей функционирования деятельности предприятия
1.3 Моделирование процесса управления ПТЭО 30
Выводы по главе 1 38
2 Разработка методов и алгоритмов планирования деятельности ПТЭО ,
2.1 Разработка методов и алгоритмов доставки грузов потребителям 39
2.2 Методика формирования адаптивного стратегического плана 46 перевозочного процесса
2.3 Многокритериальная постановка задачи планирования перевозок 55
2.4 Разработка метода тактического планирования перевозочного процесса
2.5 Разработка формализованной модели функционирования ПТЭО 68
Выводы по главе 2 76
3 Исследование влияния транспортного потока на эффективность ГАП в ПТЭО
3.1 Факторы, влияющие на режим движения автомобиля 77
3.2 Распределения транспортных потоков 79 3.2.1 Распределения скоростей автомобилей в потоке 84
3.3 Аналитическое описание транспортного потока 87
Выводы по главе 3 97
4 Моделирование и оценка управленческих решении в ПТЭО
4.1 Автоматизация процесса обработки и выполнения заявок на перевозку груза ПТЭО
4.2 Влияние экологических проблем на организацию грузовых автомобильных перевозок в ПТЭО
4.3 Диспетчерское управление и регистрация режимов движения транспортных средств
4.4 Экономическая оценка эффективности работы ПТЭО 118
Выводы по главе 4 122
Основные выводы и результаты исследований 123
Список использованных источников
- Критерий качества информации, оценка их влияния на принятие управленческого решения
- Моделирование процесса управления ПТЭО
- Многокритериальная постановка задачи планирования перевозок
- Распределения транспортных потоков 79 3.2.1 Распределения скоростей автомобилей в потоке
Введение к работе
На современном этапе практически во всех сферах производственно-хозяйственной деятельности автомобильный транспорт остается основным перевозчиком грузов.
Анализируя положение автомобильного транспорта в общей транспортной структуре отечественной и зарубежной экономики, следует отметить, что в ближайшем будущем основные тенденции его развития выражаются в повышении качества перевозок и дорожного движения на основе современных техники и технологий. Это в первую очередь связано с универсальностью автомобильных перевозок призванных в наибольшей степени отвечать требованиям потребителей, как индивидуальных, так и общественных. Осуществляя более половины объема грузовых и пассажирских перевозок, автомобильный транспорт реализует свое главное преимущество - доставку грузов и пассажиров по принципу "от двери до двери".
За последнее десятилетие кардинально изменились геополитическое положение России и экономическая ситуация в стране. Директивные методы управления уступают рыночным отношениям. Грузовой автомобильный транспорт стал работать в условиях развивающейся конкуренции и отсутствия указаний и помощи «сверху». Стремительно увеличивается число автотранспортных связей, повышаются требования к срокам доставки грузов. Система управления грузовыми автомобильными перевозками из многоуровневой превратилась практически в одноуровневую.
По объему перевозок в России, автомобильный транспорт занимает лидирующее место. На внутреннем рынке грузовых автоперевозок функционирует свыше 400 тыс. субъектов, имеющих около 1.9 млн. ед. подвижного состава [59]. К основным причинам обуславливающих рост перевозок на автомобильном транспорте следует отнести: меньшие суммарные затраты на перевозку, перегрузку и хранение по сравнению с
-5-другими видами транспорта; высокое качество услуг автомобильного транспорта привлекающее большую часть различных видов перевозок от общего их объема; рост деловой активности и подвижности населения следствии перехода к новым экономическим условиям; увеличение количества мелкопартионных, ценных, срочных и скоропортящихся грузов.
В настоящее время предприятиями негосударственных форм собственности выполняется около 90% перевозок грузов автомобильным транспортом. Это объясняется тем, что автотранспортная отрасль является одной из наиболее доступных с точки зрения приватизации собственности.
Процесс приватизации грузового транспорта, разукрупнение гигантов рынка государственного транспорта, возникновение частных компаний и приобретение ими грузовых транспортных средств породили возникновение конкуренции на рынке услуг автотранспорта.
В распоряжении коммерческих организаций находится более 900 тыс. грузовых автомобилей. Однако подавляющее большинство частных автотранспортных компаний имеют в своем распоряжении небольшое количество автомобилей, что и объясняет возникновение конкуренции.
Еще одним важным моментом развития частного рынка автотранспортных услуг является возможность установления свободных тарифов при перевозках грузов автомобильным транспортом. Предприятия автотранспорта имеют право, по согласованию с пользователями транспортных услуг, устанавливать собственные тарифы без ограничения предельного уровня рентабельности. Это обстоятельство также способствует развитию конкуренции и повышению качества оказываемых услуг.
Однако наибольший удельный вес перевозок приходится все же именно на транспортные предприятия. В этой группе предприятий все большее распространение получают специализированные перевозки.
Специализация деятельности предприятий транспорта проявляется, прежде всего, в различном статусе предприятий на основании полученного разрешения (лицензии) на осуществление определенного вида деятельности.
-6-Помимо специализации по виду деятельности, существует также территориальная специализация — на обслуживание определенного региона, специализация по виду перевозимых грузов, по характеру маршрутов и т.д.
Специализация позволяет отдельному перевозчику сосредоточиться на качестве выполняемых услуг и занять свою нишу на рынке транспортировки грузов, так как процесс получения прибыли автотранспортными предприятиями в условиях рыночной экономики неразрывно связан с качеством производства услуги, необходимой потребителю.
Автомобильный транспорт — одна из важнейших отраслей народного хозяйства — развивается как неотъемлемая часть единой транспортной системы страны. Он обеспечивает наряду с другими видами транспорта рациональное производство и обращение продукции промышленности и сельского хозяйства, удовлетворяет потребности населения в перевозках.
Государственная политика в области транспортировки грузов заключается в:
сохранении в федеральной собственности важнейших транспортных предприятий, коммуникаций и объектов, имеющих стратегическое значение и обеспечивающих безопасность функционирования транспортных систем;
формировании необходимой законодательной и нормативной правовой базы для создания благоприятных условий функционирования и развитии цивилизованного рынка частных транспортных услуг;
ликвидации убыточных и неперспективных государственных транспортных предприятий, их приватизации;
повышении конкурентоспособности российских перевозчиков на внешнем и внутреннем рынках транспортных услуг.
Транспортные системы иерархически расположены на разных уровнях: министерство, управление, предприятие, маршрут. Следует отметить, что в лучшей степени в научной литературе отражены методы и способы, позволяющие научно обоснованно описывать и планировать поведение
-7-системы высшего уровня, в то время как системы нижнего уровня (маршруты) не нашли достаточного отражения в научных исследованиях.
Анализ транспортного процесса показывает, что в системе организации эксплуатационной работы по доставке массовых грузов имеется ряд существенных недостатков, что является следствием неправильного представления о закономерностях, действующих в системах (маршрутах), где производится транспортная продукция. Это, в свою очередь, приводит к необоснованному планированию потребности в ресурсах для выполнения транспортного процесса и невозможности обеспечивать более эффективную и экономичную работу подвижного состава. В отличие от других отраслей экономия ресурсов при производстве транспортной продукции в основном может быть получена при разработке мероприятий по их экономии на стадии планирования транспортного процесса, поскольку если перевозка совершенна, то она одновременно и потреблена, и говорить об экономии уже поздно.
Для устранения недостатков в области управления транспортным процессом необходимо совершенствовать методологию и методы планирования функционирования транспортных систем.
Задача дальнейшего совершенствования управления транспортным процессом в целом исключительно сложна, но для ее решения в настоящее время возникли объективные условия. В практике планирования работы грузового автомобильного транспорта все шире применяются экономико-математические методы, позволяющие выбрать наилучшие варианты организации работ и выявить имеющиеся резервы. На всех видах транспорта успешно осуществляется внедрение автоматизированных систем управления.
Разработанные алгоритмы указывают, что для составления планов функционирования транспортных систем могут успешно применяться методы линейного и динамического программирования, теории вероятностей, теории массового обслуживания и исследования операций.
Известны методы (например, метод статистического моделирования), позволяющие решать весьма сложные задачи с помощью ЭВМ, проигрывать поведение производственных систем и процессов, причем исследуемая система может одновременно содержать элементы непрерывного и дискретного действия, быть подверженной влиянию многочисленных случайных факторов и описываться весьма громоздкими нелинейными соотношениями.
С помощью ЭВМ успешно решаются задачи планирования и анализа перевозок, поставок сырья и доставки готовой продукции, оптимизации использования транспортных- средств и расчета потребности в них, распределения ресурсов и экономного использования.
Важной составной частью управления транспортной системой должны стать имитационные модели отдельных элементов, предназначенные для анализа поведения этих элементов и системы в целом при изменении факторов и условий эксплуатации. Конечно, модели не могут заменить человека в процедуре разработки и принятия решений, но они дают больше возможностей для принятия обоснованных решений при анализе влияния последствий изменения как внешних, так и внутренних факторов на поведение транспортной системы.
Методы организации автомобильных перевозок разрабатываются с учетом требований систем производства и потребления, обслуживаемых автомобильным транспортом, и на основе координации действий всех участников транспортного процесса автотранспортных и транспортно-экспедиционных предприятий, станций железных дорог, портов, складов предприятий, снабженческо-сбытовых и торговых организаций. Разработка и внедрение единых технологических процессов обеспечивают ускорение продвижения грузов и наиболее эффективное использование технических средств транспорта.
В теории транспортного процесса грузовых и пассажирских перевозок есть много общих вопросов, для которых характерны одни и те же
-9-закономерности. Принципиальное различие между ними заключается в том, что транспортировка грузов является продолжением производственного процесса. Этим определяются фундаментальные положения теории транспортного процесса грузовых перевозок, вытекающие из исследования функционирования системы «производство — транспортировка — потребление».
Главной задачей транспорта является своевременное, качественное и полное удовлетворение потребностей народного хозяйства и населения в перевозках. Для эффективного ее решения основными направлениями, в частности, предусмотрено:
обеспечить согласованное развитие единой транспортной системы страны, ее взаимодействие с другими отраслями народного хозяйства, совершенствовать координацию всех видов транспорта, устранять нерациональные перевозки, сокращать сроки доставки грузов и обеспечивать их сохранность;
ускорить создание и внедрение передовой техники и технологии, повысить темпы обновления подвижного состава;
шире применять прогрессивные способы перевозки грузов, объем перевозок в контейнерах и в пакетированном виде;
развивать и совершенствовать централизованные автомобильные перевозки, повысить эффективность использования автотранспортных средств, и в первую очередь за счет широкого применения прицепов и полуприцепов, сокращения непроизводительных простоев, порожних пробегов автомобилей и нерациональных перевозок.
Целью диссертационной работы является: повышение эффективности транспортно-экспедиционного обслуживания предприятия.
Для достижения этой цели сформулированы следующие задачи исследования:
- анализ существующих принципов и методов деятельности ПТЭО;
разработка модели доставки грузов потребителям по параметру прибыльности ПТЭО;
разработка математической модели транспортной доставки грузов потребителям по параметру прибыльности работы ПТЭО;
разработка методики распределения грузопотоков;
разработка алгоритмов программного обеспечения распределения грузопотоков в г. Москве;
- оценка экономической эффективности.
Объект исследования:
заказ на перевозку груза;
заключение договоров;
грузоотправитель;
доставка груза;
грузополучатель.
Методы исследования. В качестве теоретической базы решения поставленных задач использовались принципы и методы теории больших систем и возможности информационных технологий, а так же современный математический аппарат.
Системный анализ деятельности предприятий проводился на реальных статистических данных, обработка которых осуществлялась на базе методов факторного, кластерного и других современных методов многомерного статистического анализа.
Научная новизна работы заключается в выборе для исследований оригинального объекта - ПТЭО, проведении анализа его свойств и особенностей функционирования для постановки и решения задач автоматизации процессов управления его работой. В ходе исследований диссертации получены следующие новые научные положения:
методика формирования обобщенных факторов и показателей эффективности функционирования ПТЭО;
постановка и метод решения задачи выбора схемы перевозочного процесса в условиях многокритериальности и неопределенности;
методы оперативного планирования грузовых перевозок.
Практическая значимость. Предлагаемые в работе теоретические положения и методологические подходы являются одним из способов разработки мероприятий по повышению эффективности управления предприятия транспортно-экспедиционного обслуживания. Разработанные методики могут быть использованы как рекомендации для совершенствования технологического процесса перевозок грузов автомобильным транспортом. Отдельные результаты исследований внедрены в ООО «Автодормехбаза - 2000», ОАО «Автокомбинат-4», ООО «ТЕХНОТРАНС» используются в учебном процессе по кафедре «Организация перевозок и управление на транспорте» им. Л.Л. Афанасьева при изучении студентами и слушателями факультета «Управления» дисциплин «Основы транспортно-экспедиционной деятельности» и «Технология организации и управления ГАП».
Апробация работы. Основные результаты исследований доложены, обсуждены и одобрены на ежегодных научно - технических конференциях в МАДИ(ГТУ), заседаниях кафедры «Организация перевозок и управления на транспорте» им. Л.Л. Афанасьева МАДИ (ГТУ) (2000 - 2003 гг.).
Критерий качества информации, оценка их влияния на принятие управленческого решения
Для расстановки приоритетов показателей и их взаимовлияния в работе был взят статистический анализ ряда ПТЭО г. Москвы табл. 1.2. Статистический анализ данных с одной стороны выполнялся для определения численных значений параметров функционирования реально работающих автотранспортных предприятий, с другой - для сравнительной оценки результатов моделирования процессов транспортировки и погрузочно-разгрузочных работ.
Сложность внутренней структуры данных, описывающих компоненты перевозочного процесса обусловлена тем, что модель динамики показателей формализуется лишь многомерным случайным процессом. В результате, последовательные наблюдения не являются независимыми - факт, который не учитывается в большинстве статистических процедур моделирования деятельности автотранспортных предприятий.
В работах [7, 29, 106] рассматриваются методы статистического анализа, которые используются в некоторых типичных ситуациях, возникающих в результате экспериментального статистического анализа процессов транспортировки грузов.
Характеристики ПТЭО имеют тенденцию незначительных колебаний за непродолжительный период и, как правило, изменения происходят по директивным указаниям руководителей предприятия.
Динамика функционирования ПТЭО, определяемая изменением объемов перевозимых грузов выражается в: объеме перевозимых грузов; среднем расстоянии перевозки; среднесуточном пробеге; времени в наряде.
К интегральным показателям функционирования ПТЭО относятся: коэффициент простоя автомобиля; коэффициент использования пробега; коэффициент выпуска автомобилей.
Основное значение при анализе взаимозависимости показателей уделяется технической готовности транспортных средств сстг коэффициент технической готовности. Этот коэффициент влияет как на выпуск автомобилей, так и на время нахождения в наряде.
Перечисленные выше показатели и характеристики отображают ту часть работ, которая связана непосредственно с перевозкой грузов. В то же время, каждое из анализируемых предприятий ведет статистику по затратам времени на ожидание завершения погрузочно-разгрузочных работ, которое определяется коэффициентом простоя под погрузкой.
Эти идентификаторы используются при отображении соответствующих показателей на графиках, полученных в результате статистических расчетов.
Задачей данного раздела является оценка взаимосвязи между перечисленными показателями и выбора тех, которые наиболее влияют на качество функционирования ПТЭО. Этот анализ проводился на основе ежемесячных данных функционирования обследуемых ПТЭО.
Наиболее информационным для анализа взаимозависимости динамических рядов показателей среди статистических методов являются корреляционный и факторный анализ.
Коэффициент корреляции один из основных характеристик взаимосвязи перечисленных показателей определяет меру статистической зависимости по выборке за некоторый продолжительный период времени. В работе анализ проводился на основании трехлетней статистики функционирования ПТЭО, что определялось наличием статистических данных у анализируемых организаций.
Расчетные оценки коэффициентов сведены в матрицу, представленную в таблице 1.2.
Из таблицы видно, что существует ярко выраженная зависимость между средней длиной пробега и коэффициентом использования пробега (0,63). То есть, чем больше длина пробега, тем более эффективна перевозка.
Фактический объем перевозки, хотя и незначительно, но имеет наблюдаемую тенденцию к уменьшению коэффициента использования пробега.
Можно было ожидать большей взаимосвязи между общим объемом и средней грузоподъемностью, однако в нашем случае, коэффициент корреляции равен всего 0.45.
Моделирование процесса управления ПТЭО
Следует отметить, что модели, используемые в тактическом и оперативном управлении, в достаточной мере разработаны в рамках формирования математического обеспечения АСУ. Примером могут служить ЭММ планирования эксплуатации подвижного состава, проектирования производственной структуры ПТЭО, оперативного планирования перевозочного процесса и др.
Рассмотрим более подробно модели, используемые в стратегическом управлении. В общем случае процесс стратегического управления может быть представлен блок-схемой на рис. 1.7.
Анализ факторов внешней среды - объект маркетинговых исследований. Внешнюю среду характеризуют такие факторы как экономические (текущее и прогнозируемое состояние экономики страны), политические (уровень стабильности политической обстановки, состояние законодательной базы, политика государства по отношению к частному предпринимательству и др.), рыночные (потенциальная емкость рынка, рыночная конъюнктура, тип рынка, вид и сила конкуренции и др.), технологические (уровень развития техники и технологии в России и мире с точки зрения возможности обеспечения необходимого уровня качества и объемов производства продукции и услуг, снижения производственных издержек), международные (уровень международных отношений со странами - потенциальными потребителями транспортных услуг ПТЭО), социальными (меняющиеся ожидания и вкусы населения, отношения и нравы в обществе).
Оценивая внешнюю среду, необходимо определить, какие ее факторы могут оказать наиболее сильное влияние на деятельность ПТЭО на том или ином рынке и каким образом они должны учитываться это влияние при определении целей развития ПТЭО.
Анализ состояния внутренней среды - это оценка экономического потенциала фирмы и его соответствия поставленным стратегическим целям развития ПТЭО. Результатом такого анализа является разработка программы повышения уровня экономического потенциала. Экономический потенциал - это совокупная характеристика ПТЭО, определяемая его производственными мощностями, организационно-техническим уровнем, уровнем качества трудовых ресурсов и системы управления, динамикой изменения этих показателей. Прежде всего, он характеризуется состоянием производственной базы ПТЭО, которое определяется такими показателями как технический уровень производства (техническое состояние и возраст производственных фондов, а так же - подвижного состава, доля прогрессивных видов оборудования и др.), уровень технологии производства (доля прогрессивных технологических процессов, доля собственных "ноу-хау", уровень технологического оснащения ремонтной службы и др.), уровень качества трудовых ресурсов (уровень обеспеченности персоналом требуемой квалификации), уровень качества управления (уровень квалификации управленческого персонала, доля затрат на управление в общих производственных затратах, уровень автоматизации функций управления), запасы производственных мощностей.
Экономический потенциал ПТЭО характеризуется также его имущественным положением (сумма хозяйственных средств, находящихся в распоряжении ПТЭО, стоимость основных средств, доля активной части основных средств; объем реализации и структура транспортных услуг, собственный капитал, прибыль) и динамичностью (темпы роста объемов транспортных услуг, прибыли, производительности труда).
В блоке системного анализа осуществляется отбор наиболее существенных факторов внешней и внутренней среды ПТЭО, на основе чего формулируется система целей развития ПТЭО, определяются критерии оптимизации и ограничения, используемые при формировании модели оценки и отбора вариантов прогноза развития ПТЭО и выборе оптимального варианта.
Как было сказано выше, функции ПТЭО чрезвычайно многообразны, они решаются как стратегическим, тактическим так и оперативным управлением. В связи с этим при оценке деятельности ПТЭО возникает необходимость учета всех составляющих, которые используются в стратегическом, тактическом и оперативном управлении.
Многокритериальная постановка задачи планирования перевозок
Приведенная выше постановка задачи выбора схемы перевозочного процесса предполагает использование множества критериев. Кроме того, в качестве стоимости также могут быть использованы гарантия или риск перевозки. При их использовании необходимо введение количественных шкал, определяющих гарантии или риск, что делает задачу менее формализованной. Одновременное удовлетворение нескольким (обычно противоречивым) критериям всегда приводит к компромиссам. Различные матрицы цен будут давать различные решения по организации перевозочного процесса. В результате необходимо использование современных методов формализации для решения таких задач. В общем случае задача многокритериальной оптимизации формулируется следующим образом. У І — fi(x) max,/ = 1 ...w - множество критериев; х є ) _ множество ограничений. Анализ эффективности решения использует отношение Парето {Vxi eft} Х\Рхг о {Vi=l ..п} хуи Хг\ п 3j0: IJO 2JO (2.28) или в общем случае Р(П)=уеП V/ -п(у Тх) (2.29) Множество Парето не дает однозначного решения, а лишь строит эффективную границу, поэтому на практике в основном используются процедуры взвешивания критериев.
Чаще всего на их основе производят свертывание (агрегирование критериев) в единый интегральный показатель W(x). Ниже приведены некоторые виды сверток: Линейная свертка -56 »Ч ) = І/Ш )» , . л,=і, і = \.л (2.30) Мультипликативная ( ) = Ш( )Л, 0 1)4=1. / = 1.л (2.31) Обобщенная W{x) = m XJi{x), Л, 0, 2Л=1. = 1.л (2.32)
Если некоторые критерии ft i = \...m требуется увеличивать, fi і = т + \...п уменьшать, то в качестве обобщенного критерия можно взять ЩХ) = frfr fm (2 33) /m+1 Jm+2 " Jn Пусть имеются два критерия У\ и J2. Каждому из них определен вес СС\ и сх-г. Это может соответствовать следующей предметной постановке. Имеются два эксперта (ЛПР). Каждый эксперт руководствуется своим критерием. И каждый эксперт имеет свой вес (квалификационную характеристику) в ПТЭО. В результате формируются две матрицы цен Сх и С2 . Пусть объемы на складах и заказы на груз одинаковы. Алгоритм транспортной задачи задает функционал преобразования матрицы цен в матрицу перевозок Ftr: С -+П (2.34)
В результате по каждому эксперту на основании их экспертных оценок будет сформирован план перевозок ПІ. ПІ = / СІ) (2.35) -57 Интерес представляет сравнительный анализ двух стратегий выбора результирующего плана. Первая стратегия, - стратегия взвешивания матриц перевозок предполагает самостоятельное решение транспортной задачи каждым экспертом по своим данным. После получения всех решений в виде матриц потоков они объединяются в одну взвешенную матрицу (рис. 2.3).
п=Хь,п, Ц r F п о о о ж Рис.2.3. Взвешивание матриц перевозок Взвешенная матрица будет иметь вид (2.36) Полученная матрица П также будет матрицей перевозок, и будет определять допустимое решение. Действительно для уравнений баланса по складам справедливо соотношение -58 m m m m { К \ R f m 7-і ;=i y=i ;=Л =і У k=\\ y=i у и и 7-і У=і 7-і (2.37) Аналогичное выражение выполняется и для потребителей. В результате эта взвешенная сумма будет допустимым решением. Вторая стратегия, - стратегия взвешивания начальных цен.
В данном случае формирование решения выполняется на основе формирования матрицы С как взвешенной суммы матриц каждого эксперта (рис. 2.4).
Можно сказать, что в результате решение задачи выбора стратегии перевозочного процесса будет принадлежать эффективной границе. Это с другой стороны объясняется тем, что метод использует максимум информации от всех экспертов, которые имеют практический опыт разработки реализации перевозочного процесса.
Вероятностные предположения, лежащие в основе моделей, приводят в каждом случае к возникновению некоторого случайного процесса. Так, мы имеем процесс времени ожидания 1 "' в одноканальнои системе массового обслуживания, уровень запасов * "'в модели запасов и резервный фонд * v Л — / в теории страхового риска. Будем называть каждый из этих процессов - процессом хранения. Исследование этого процесса необходимо для правильного понимания системы, описываемой соответствующей моделью.
Распределения вероятностей основных случайных процессов обычно неизвестны или же даны с точностью до какого-то числа параметров. Таким -61- образом, возникает задача оценки этих распределений или параметров по наблюдениям за процессом хранения на некотором промежутке времени фиксированной или случайной длины. Может понадобиться также проверка статистических гипотез, касающихся этих распределений или параметров, на основании данных наблюдений.
При функционировании приведенных систем всегда возникает необходимость выбора наиболее экономичной политики управления системой. В модели запасов хранение материалов всегда связано с издержками. Поэтому ставится задача определения политики заказов, максимизирующей прибыль. Такие оптимизационные задачи связаны с планированием системы и могут быть классифицированы как детерминированные задачи управления, поскольку система функционирует в соответствии с найденным заранее оптимальным планом. С другой стороны, стохастические задачи управления возникают, когда хотят управлять системой на основании множества правил, предписывающих время от времени принимать решение с учетом предшествующих наблюдений. В системе массового обслуживания эти решения могут позволять или запрещать прибывающим заявкам присоединяться к очереди, уменьшать или увеличивать скорость обслуживания и т.д.
Распределения транспортных потоков 79 3.2.1 Распределения скоростей автомобилей в потоке
При управлении перевозками грузов неизбежно возникает задача определения и назначения (в целях планирования) наиболее целесообразной скорости движения автомобилей на том или ином участке дороги, в данных условиях движения. Скорость отдельного автомобиля является случайной ве личиной. Поэтому исчерпывающая информация о скорости движения, как отдельных автомобилей, так и всего потока может быть получена при известном законе распределения вероятностей значений скорости. Скорость является одним из главных выходных показателей эффективности функционирования комплекса «ВАДС» и обладает рядом свойств, позволяющих считать ее универсальной характеристикой. Она интегрально отражает взаимодействие всех систем и, следовательно, может служить оценочным критерием этого взаимодействия. От выбора и назначения рекомендуемой скорости зависит время доставки грузов, себестоимость автомобильных перевозок, расход топлива, безопасность движения, чистота воздушного бассейна, уровень шума и т.д.
Исследования, выполненные различными авторами [116], показали, что распределение скорости свободного движения отдельных автомобилей может быть вполне удовлетворительно описано достаточно простыми и хорошо известными распределениями: нормальным и гамма - распределением. Функции плотности вероятностей для них соответственно имеют вид: ( /М=—!== " "; (3.14) tw27C /M=JlM..- ; (3.15) где т - среднее значение скорости; а2 - дисперсия скорости. X и К - параметры гамма - распределения, связанные с параметрами т и а1 следующими зависимостями: = ; (3.16) о к+і=К; (3.17)
Общее распределение скорости потока не может быть удовлетворительно описано плотностью вероятностей вида (3.14) или (3.15), но, как это показано в [68], может быть хорошо аппроксимировано функцией вида: /W-Z ./iW, (3.18) где Pj - весу- й типовой группы автомобилей потока; fj(v) - плотность вероятностей скорости автомобилейу - й группы; f(v) - общая плотность вероятностей скорости потока.
Произведем обработку статистических данных с целью получения распределений скорости движения ТС в потоке. При этом гистограмма распределения скорости ТС в потоке, полученная для определенных условий движения и за короткий период измерения представлена на рисунке 3.3. По результатам статистического анализа строим гистограмму изображенную на рис.3.3.
Судя по внешнему виду гистограммы, принимаем гипотезу о соответствии эмпирического распределения скорости ТС в потоке нормальному закону.
Нормальный закон распределения проявляется тогда, когда случайная величина является результатом действия достаточно большого числа различных факторов, но все они оказывают относительно малое влияние.
Для прогнозирования изменения условий движения, состояния транспортной сети и решения задач оптимизации распределения транспортных потоков на улично-дорожной сети наиболее существенную информацию предоставляют макромодели транспортных потоков. Используя эти модели, можно определить пропускную способность участков сети, оптимальный уровень загрузки, время поездки при данной интенсивности движения и другую информацию, необходимую для функционирования комплекса системы грузовых перевозок.
Характеристики движения отдельного автомобиля в потоке, получены как результат анализа частных, отдельных ситуаций взаимодействия автомобилей. Непрерывная цепь такого рода ситуаций приводит к образованию обобщенных состояний потока. Любое из состояний потока можно характеризовать интенсивностью N, плотностью q, и средней скоростью V.
Несмотря на сложность многих макромоделей, практически все их варианты получены на методической основе построения моделей Б. Гриншил-дса и Г. Гринберга путем их дальнейших преобразований. Для этих моделей зависимости между интенсивностью, плотностью и скоростью описываются следующими уравнениями:
