Повышение эффективности эксплуатации автотранспорта при осуществлении сезонных пассажирских перевозок в городах курортных зон

На правах рукописи

Мотузка Дмитрий Александрович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ

АВТОТРАНСПОРТА ПРИ ОСУЩЕСТВЛЕНИИ СЕЗОННЫХ

ПАССАЖИРСКИХ ПЕРЕВОЗОК В ГОРОДАХ КУРОРТНЫХ ЗОН

Специальность 05.22.10 - Эксплуатация автомобильного транспорта

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Орёл – 2012

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Воронежская государственная лесотехническая академия» на кафедре «Организации перевозок и безопасности движения»

Научный руководитель – доктор технических наук, профессор

Белокуров Владимир Петрович.

Официальные оппоненты: Ляпин Сергей Александрович

доктор технических наук, профессор,

ФГБОУ ВПО ЛГТУ, декан факультета;

Черкасов Олег Николаевич

доктор технических наук,

ЗАО «ЛОТ», директор;

Ведущая организация – ФГБОУ ВПО «Ростовский государственный строительный университет» (344022, Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, 162)

Защита состоится «24» мая 2012 г. в 1400 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.182.07 в федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Государственный университет – учебно-научно-производственный комплекс» по адресу: 302030, г. Орёл, ул. Московская, 77, ауд. 426.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГОУ ВПО «Госуниверситет - УНПК».

Отзывы на автореферат в двух экземплярах с подписью, заверенный печатью организации просим направлять в диссертационный совет по адресу: 302020, г. Орёл, ул. Наугорское шоссе, д.29.

Автореферат разослан и опубликован на сайте www.gu-unpk.ru

«12» апреля 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Севостьянов А.Л.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Современное состояние пассажирских автоперевозок в городах курортных зон в период летних отпусков характеризуется сезонным усложнением социально-экономического управления данной системы, к которой предъявляются повышенные требования. Кроме этого, в последние годы в городах курортных зон произошли бурные и концентрированные жилищные строительства, что непременно сказалось на застройке городов. Однако, улично-дорожная сеть (УДС) при этом осталась без изменения. Это способствовало уменьшению «транспортного пространства» на маршрутах УДС городов, привело к появлению проблем управления процессами перевозок, ухудшению их качества, а также экологической и дорожно-транспортной безопасности.

В числе актуальных задач появляется обязательная необходимость разработки эффективных методов оценки спроса на транспортное обслуживание отдыхающих. Своевременная информация о транспортном спросе позволяет повысить эффективность управления системой городского пассажирского транспорта (ГПТ) и улучшить качество транспортного обслуживания населения.

В этом случае, уже на стадии подготовки к предстоящему летнему сезону, в городах курортных зон представляется возможность выбрать лучшие проектные решения по организации и управлению пассажирскими перевозками, по выбору типа пассажирского автотранспорта и его количества на тех или иных маршрутах УДС городов курортных зон. Именно на базе такого представления в данной диссертационной работе появляются задачи повышения эффективности функционирования транспортных систем. Математические модели, используемые в исследованиях, явились также иллюстрациями развития технических приемов прогнозирования спроса на перевозки.

В настоящее время город-курорт Геленджик представляет собой один из городов, находящихся в курортной зоне России, в котором решение существующих и перспективных будущих проблем организации и управления пассажирскими перевозками является актуальным и одним из первоочередных. Поэтому основные вопросы по организации пассажирских перевозок рассмотрены на примере города-курорта Геленджик.

Данная работа направлена на разработку методов и алгоритмов управления пассажирскими перевозками в городах курортных зон с учетом повышения социально-экономической эффективности пассажирских перевозок.

Работа выполнялась в рамках НИР ВГЛТА «Моделирование пассажирских и транспортных потоков в крупных городах» НИР № ГР 01.20.06 09247.

Цель работы: повышение эффективности эксплуатации автотранспорта при осуществлении сезонных пассажирских перевозок в городах курортных зон с учетом социально-экономических факторов.

Для достижения данной цели поставлены и решены следующие основные задачи:

– провести анализ существующих методов организации и управления пассажирским автотранспортом, которые обеспечивают эффективность и качество пассажирских перевозок;

– разработать модели и алгоритмы по рациональной организации сезонных пассажирских перевозок в городах курортных зон;

– разработать математические модели прогнозирования сезонных пассажирских потоков отдыхающих в городах курортных зон, которые обеспечили бы в перспективе эффективность и качество представляемых транспортных услуг;

– предложены рекомендации по внедрению социально-экономических мероприятий по совершенствованию организации сезонных пассажирских перевозок в городах курортных зон (на примере города-курорта Геленджик).

Объекты и методы исследований. Объектами исследований явились маршруты УДС городов курортных зон, объекты УДС, средства городского пассажирского транспорта, пассажиры, а также социально-экономические процессы взаимодействия пассажиров и средств автотранспорта в пределах УДС городов курортных зон. В исследованиях использовались методы вычислительной математики, элементы теории системного анализа, математической статистики, линейного и динамического программирования, а также новые информационные технологии.

Научная новизна работы заключается в разработке следующих теоретико-методических положений, научных и практических методов, математических моделей, которые выносятся на защиту:

– совершенствование организации пассажирских перевозок в городах курортных зон отличающееся определением оптимальной структуры подвижного состава по моделям автотранспорта, их количеству и срокам эксплуатации в результате использования динамического программирования и реализации его в системе поддержки принятия решений.

– методы и математические модели рационального использования пассажирского автотранспорта на маршрутной сети городов курортных зон отличающиеся максимальным подходом по удовлетворению социально-экономических требований предъявляемых к пассажирским перевозкам отдыхающих.

– разработанные экономико-математические подходы по распределению ресурсов необходимых для поддержания в требуемом эксплуатационном состоянии различных моделей пассажирского автотранспорта отличающиеся оптимизацией в результате использования динамического программирования, которое позволяет поквартально, помесячно определять вектор оптимального управления сезонными пассажирскими перевозками в городах курортных зон.

– алгоритмы организации и управления городским пассажирским автотранспортом на маршрутах движения, отличающиеся оперативной адаптацией модели к изменяющимся сезонным условиям управления пассажирскими перевозками в городах курортных зон.

Значимость для науки. Содержащиеся в работе теоретические и экспериментальные разработки, выводы и рекомендации позволяют обосновать и провести совершенствование по организации перевозок пассажиров на маршрутной транспортной сети города курортной зоны с учетом социально-экономической эффективности в современных условиях. Применение используемых математических методов позволяет на стадии прогнозирования предстоящих сезонных пассажиропотоков разработать оптимизационные методы организации и управления процессами пассажирских перевозок отдыхающих с учетом всей совокупности социально-экономических, технико-эксплуатационных и экологических факторов для обеспечения эффективной работы пассажирского автотранспорта и повышения качества обслуживания пассажиров в городах курортных зон.

Практическая ценность работы. Применение новых методов организации пассажирских перевозок в городах курортных зон позволяет на уровне заказчика пассажирских перевозок, то есть администрации города, обеспечить повышение социально-экономической эффективности функционирования ГПТ, повышение дорожно-транспортной, экологической безопасности и качества контроля за работой на маршрутной сети пассажирского автотранспорта. С этой целью в данной работе разработаны и предложены модели и алгоритмы оптимального управления пассажирскими перевозками в сезон летних отпусков в городах курортных зон.

Обоснованность и достоверность сформулированных в диссертации научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается корректностью принятых допущений при математическом моделировании, хорошей сходимости теоретических выводов с результатами обследований пассажиропотоков, с использованием современных методов системного анализа, линейного и динамического программирования, планирования экспериментов и обработки результатов.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались автором и обсуждались:

– на Международной научно-технической конференции «Авто НН 08 Автомобильный транспорт в 21 веке», Н. Новгород, 2008 г.;

– на 4-й Международной научной конференции студентов, аспирантов, молодых ученых «Научный потенциал студенчества в 21 веке», Ставрополь, 2010 г.;

– на 6-й Международной научно-технической конференции «Проблемы качества и эксплуатации автотранспортных средств», Пенза, 2010 г.;

– на Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы инновационного развития транспортного комплекса», Орел, 2011 г;

– на ежегодных научно-технических конференциях ВГЛТА, Воронеж, 2008-2011 гг.

Реализация результатов исследования. Представленные в диссертации исследования являются результатом научной работы, проведенной на кафедре «Организации перевозок и безопасности движения» Воронежской государственной лесотехнической академии в рамках ряда научно-исследовательских работ по проблеме «Моделирование пассажирских и транспортных потоков в крупных городах».

Методика и алгоритмы, разработанные в диссертации, внедрены в МУП ПАТО г. Геленджика, что позволяет повысить эффективность данного предприятия, а актуальные положения использовать в учебном процессе Воронежской государственной лесотехнической академии при обучении студентов специальности 190702 «Организация и безопасность движения».

Публикации. Основные теоретические положения и результаты диссертации изложены в 11 печатных работах, в том числе 6 статей в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ для диссертаций.

Структура и объем работы. Структура и последовательность изложения результатов диссертационной работы определены целью и задачами исследования.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы из 107 наименований. Работа изложена на 185 страницах машинописного текста, содержит 19 таблиц, 16 рисунков и 6 приложений.

Основное содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы исследования, сформулированы цель и задачи, показаны научная новизна, практическая ценность, реализация и апробация работы, а также положения, выносимые на защиту.

В первой главе представлен анализ современного состояния теории и практики перевозок пассажиров на региональном уровне. Рассмотрен обзор научных исследований в этой области и приведены методы решения задач управления, определена цель и постановка задач исследования.

Применяемые методы управления пассажирскими перевозками в городах курортных зон не отвечают современным требованиям. Недостаточно проработаны вопросы, имеющие ситуационный характер: оптимальное управление транспортным ресурсом, находящимся на маршрутах УДС; не достаточно изучена эффективность функционирования пассажирских автотранспортных средств (АТС); качество представляемых услуг при оказании перевозок отдыхающим в городах курортных зон.

В связи с этим, имеется необходимость в более адекватных моделях и алгоритмах управления процессом пассажирских перевозок в зависимости от ситуации или сезона в городах курортных зон. Так, в период летних отпусков пассажиропотоки в городах Черноморского и Азовского побережья увеличивается в среднем в 1,5 раза. Изучение закономерностей сезонного влияния резкого роста пассажирских и транспортных потоков на формирование эффективности и качества пассажирских автомобильных перевозок и управления ими является важной задачей, решению которой до настоящего времени уделяется недостаточное внимание.

Анализ показывает, что внешняя среда, определяемая сезонностью пассажирских автотранспортных перевозок, оказывает значительное влияние на процессы формирования, как транспортных систем городов курортных зон, так и системы пассажирских автомобильных перевозок.

Знание объемов перевозок в летний период времени в городах курортных зон обеспечивает правильный выбор типа пассажирского АТС и его количества, что в конечном итоге способствует улучшению качества обслуживания, транспортной и экологической безопасности и т.д.

В связи с этим появляется целесообразность в прогнозировании пассажирских и транспортных потоков. Своевременное прогнозирование и принятие на основании этого управленческих решений обеспечивает эффективность использования АТС и качество пассажирских перевозок.

Поскольку существующие методы организации и управления пассажирскими перевозками в некоторой степени применяются на реальной маршрутной сети городов курортных зон, то это явилось основанием проведения анализа состояния и перспективы развития пассажирских перевозок на примере г. Геленджика.

Все вышесказанное определяет необходимость проведения теоретических и экспериментальных исследований по разработке методов и алгоритмов управления пассажирскими перевозками в городах курортных зон. На этом основании были сформулированы цель и задачи исследования.

Во второй главе выполнены обоснования и выбор объектов исследований, приведены методы расчета основных показателей городских пассажирских перевозок, определены пути улучшения социально-экономических условий при организации сезонных перевозок в городах курортных зон.

В качестве объектов исследования выбраны: УДС г. Геленджика, объекты УДС, средства городского пассажирского автотранспорта сосредоточенные в Муниципальном унитарном предприятии пассажирского автотранспортного обслуживания (МУП ПАТО) г. Геленджика, пассажиры, а также социально-экономические процессы взаимодействия пассажиров и средств транспорта.

Методы расчета основных показателей позволяют определить характеристики маршрутной сети и отдельных ее элементов, на основании которых производятся расчеты и исследования по формированию моделей и методов управления пассажирскими перевозками в городах курортных зон.

Пути улучшения социально-экономических условий в существующей системе функционирования пассажирских перевозок определены на основе результатов социологического обследования пассажиропотоков проводимых ежеквартально, практически в каждом месяце на протяжении 2007…2010 гг. МУП ПАТО г. Геленджика.

В качестве методов исследования использовалось линейное и динамическое программирование. Реализация динамического программирования позволяет рассмотреть стохастические процессы в планировании и управлении пассажирских перевозок по шагам (помесячно, поквартально и т.д.). То есть учитываются изменения параметров систем во времени (например, сезонное изменение пассажиропотоков, изменение стоимости ГСМ и т.д.). Эти процессы являются важными в условиях рыночных отношений и особенно актуальны в случае организации сезонных пассажирских перевозок в городах курортных зон.

Третья глава посвящена разработке оперативного ситуационного управления в экономических системах сезонных пассажирских перевозок.

Рациональная организация управления городскими пассажирскими перевозками возможна при условии определения оптимальной структуры парка пассажирского автотранспорта с учетом своевременного обновления АТС. В качестве критерия оптимальности при разработке оптимальной стратегии замены пассажирских АТС принят максимум ожидаемой прибыли за некоторый период времени. Данная задача решалась методом динамического программирования с использованием математической модели, реализующей принцип оптимальности по Р. Беллману

(1) (2)

где

где – максимальный суммарный доход пассажирских АТС, руб.; t – период эксплуатации АТС, лет.; – годовая выручка от транспортных услуг по перевозке пассажиров, руб.; – годовые затраты по содержанию автотранспорта, руб.; – остаточная стоимость АТС, руб.; – стоимость единицы нового автотранспорта для перевозки пассажиров, руб.; , – дополнительная прибыль нового и старого автомобиля за 1 год эксплуатации, руб.; , – стратегия сохранения или замены пассажирского автотранспорта на новый.

При использовании математических моделей (1) и (2) выработана стратегия, которая показывает, в какие годы пассажирский автотранспорт экономически рационально заменить на новый в течение - летнего периода его эксплуатации. Стратегия оптимальной замены рассчитывалась для АТС особо малой вместимости марки ГАЗ–322132 МУП ПАТО г. Геленджика. При этом использовались расчетные данные функциональных уравнений (1) и (2), которые были получены при последовательном вычислении значения максимальной прибыли при различных шагах n (т.е. ежегодно) и различном времени эксплуатации АТС t.

Оперативное сезонное управление пассажирскими перевозками в городах курортных зон в зависимости от изменения пассажиропотоков на маршрутах УДС в летний период времени требует дополнительного привлечения пассажирского автотранспорта. Состояние системы пассажирских перевозок характеризуется m-м состоянием перевозок в летний период времени и состоянием d в остальное время. При этом, мощность на маршруте, представленная параметром , определяет величину пассажиропотока обслуживаемого дополнительно привлеченным АТС j-го типа на i-ом маршруте при состоянии системы m, т.е. в летний период времени. Работоспособность системы в этот период времени обеспечивается условием для всех используемых маршрутов, где – максимальный пассажиропоток на i-ом маршруте в час «пик» в летний период времени t.

При переходе системы из состояния d в новое летнее сезонное состояние m, необходимо соблюдение условий смежности состояний d и m

, , ,

(3) (4)

где n – количество маршрутов; l – типы АТС, их порядковый номер; – величина пассажиропотока, который может освоить АТС j – го типа на i – ом маршруте, пасс; – количество АТС j – го типа, закрепленных за i – ым маршрутом, характеризуемым летнее состоянием m, шт.; – время оборота рейса на i – ом маршруте, час; – интервал движения АТС на i – ом маршруте, час.

Условия смежности состояний d и m для всех АТС j – го типа

,

(5)

где , – количество АТС j – го типа в состоянии системы m и d.

Кроме выше приведенных ограничений при переходе системы из состояния d в состояние летнего сезона m в очередной год t, необходимо ограничение и по максимально возможному количеству дополнительно привлекаемых в летний период АТС типа j (), то есть

,

(6)

Общее количество АТС j – го типа, необходимых для обслуживания i – го маршрута в летний период t – го года определяется

,

(7)

где – номинальная вместимость АТС j – го типа.

Выделенное количество АТС должно обеспечивать необходимый интервал движения , отвечающий качеству перевозок, то есть

,

(8)

Критерием при выборе рационального типа АТС маршрутов является как интервал движения , так и номинальная вместимость АТС . Использование АТС различных типов требует индивидуального подхода к распределению финансовых средств, что обеспечит необходимую работоспособность и эксплуатационную надежность всех моделей транспорта с учетом расчетного тарифа и качества перевозок.

Стратегия оптимального распределения финансовых средств для поддержания пассажирского АТС различных марок в рабочем эксплуатационном состоянии в управлении стохастическими процессами перевозок осуществлялось при использовании метода динамического программирования. Реализация данного метода опирается на аппарат рекуррентных соотношений и позволяет помесячно, поквартально производить рациональное распределение финансовых средств между различными типами АТС, которое, в конечном итоге приводит к получению max – ой прибыли.

В работе рассмотрено распределение финансовых средств Z0 для поддержания АТС МУП ПАТО г. Геленджика марок ГАЗ–322132 и ПАЗ–32053–07 в рабочем эксплуатационном состоянии в течении m лет (m шагов, где m=4 года). В начале i – го года АТС ГАЗ–322132 имеет функцию дохода и функцию остатков , а АТС ПАЗ–32053–07 – и соответственно. Предполагается, что новые финансовые средства не поступают. По истечению каждого года (шага) оставшиеся средства заново распределяются между АТС ГАЗ–322132 и ПАЗ–32053–07. В этом случае суммарный доход за m- ый год (первый этап) равен

. (9)

где – суммарный доход за m- й год

Условный максимальный доход за m- ый год (этап)

при ограничениях

(10) (11)

где – исходное количество финансовых средств, которому соответствует условная оптимальная стратегия .

Условный максимальный доход за – ый год (этап) равен

, (12)

где

. (13)

Функция дохода за весь период будет иметь вид

. (14)

Оптимальная стратегия для первого года (шага) получается при максимизации функции двух аргументов в виде (14) при условии

. (15)

Остаток после первого года (шага) . Остаток после второго года (шага) и так далее до m- го года.

Приведен пример численного варианта оптимального распределения финансовых средств между АТС ГАЗ–322132 и ПАЗ–32053–07 на протяжении 4-х лет с целью достижения за каждый год (шаг) max – го дохода. В расчетах использовался метод Лагранжа. Из проведенных расчетов следует, что относительная доля финансовых средств необходимых для поддержания в рабочем эксплуатационном состоянии АТС ПАЗ–32053–07 на протяжении рассматриваемых 4-х лет в 2 – 2,5 раза выше, чем у АТС ГАЗ–322132. Полученное расчетное оптимальное распределение финансовых средств обеспечивает как ежегодный max – ый доход, так и общий max – ый доход по истечению запланированных 4-х лет.

Рассмотрена также стратегия оптимального распределения финансовых средств частично отчисленных от дохода для поддержания АТС различных марок в рабочем эксплуатационном состоянии. При этом использовалась выше приведенная методика динамического программирования и произведен численный расчет для АТС ГАЗ–322132 и ПАЗ–32053–07.

В четвертой главе представлена разработанная технология организации и управления пассажирскими перевозками и ее социально-экономическая эффективность в городах курортных зон в летний период времени.

Разработана методика оптимального распределения дополнительно выделенных АТС по маршрутам в период летнего сезона. С этой целью необходимо проводить ежегодный мониторинг увеличения пассажиропотока и иметь его прогноз на предстоящий летний сезон. Количество АТС целесообразно определять после выбора типа АТС (с учетом его вместимости) с учетом расчетных интервалов движения и других показателей характеризующих качество пассажирских перевозок.

Целевая функция по определению оптимального распределения по маршрутам АТС в летний период времени в результате аналитических преобразований имеет вид

(16)

где – время оборота пассажирского АТС на i – ом маршруте, мин. / об.; – пассажиропоток на i – ом маршруте, пасс. / ч.; – количество пассажирских АТС на i – ом маршруте, шт.

Для минимизации целевой функции (16) использовался метод динамического программирования. Согласно принципу оптимальности по Р. Беллману проводилась пошаговая минимизация целевой функции. При этом предполагается

(17)

где – функция, определяемая по формуле (16); k – порядковый номер k – ой оптимизации.

Для функции (17) при решении должно соблюдаться ограничение

(18)

где n – количество маршрутов, шт; A – общее количество пассажирских АТС, шт.

Уменьшение целевой функции на i – ом маршруте в результате дораспределения дополнительного количества АТС в летний период времени определяется зависимостью

(19)

Доказано, что величина {} связана рекуррентным выражением

(20)

согласно которому на каждом последовательном шаге оптимизации лучший результат достигается при дополнительном добавлении только одного распределяемого АТС на маршруте, достигая при этом минимум функции.

На основании приведенного выше метода динамического программирования произведено оптимальное распределение дополнительно выделенных АТС на летний период времени 2011 года. Распределено 5-ть единиц АТС НЕФАЗ – 5300 между двумя наиболее «напряженными» маршрутами №3 и №5 МУП ПАТО г. Геленджика. Маршрут №3 «ул. Молодежная – Голубая бухта» имеет следующие характеристики: нулевой пробег км; длина маршрута км; время оборота мин/об; количество рейсов h=12, а маршрут №5 «Тонкий мыс – Полярная звезда» – км; км; об/мин; h=9. Вместимость дополнительно распределяемых АТС НЕФАЗ – 5300 рассчитана на 112 пассажиров (23 места для сидения и 89 – стоя). В расчетах учитывался прогнозируемый рост количества пассажиров в летний период времени на основании данных обследования пассажиропотоков МУА ПАТО г. Геленджика за 2008-2010 годы.

Из проведенных расчетов при использовании зависимостей (16) – (20) следует, что оптимальным распределением (достижение минимума целевой функцией ) является закрепление дополнительно выделенных АТС НЕФАЗ – 5300 на летний период времени на маршруте №3 – 3 единицы АТС, а на маршруте №5 – 2 единицы АТС.

На рисунке 1 приведена схема алгоритма управления процессом удовлетворения потребностей в пассажирских перевозках в период летнего времени в городах курортных зон.

Рисунок 1 – Схема алгоритма управления процессом пассажирских перевозок в сезон летних отпусков в городах курортных зон

Таким образом, стратегия управления пассажирскими перевозками должна реально учитывать влияние различных факторов, в том числе и прогнозируемых сезонных пассажиропотоков в городах курортных зон.

Прогнозирование сезонных пассажирских перевозок в городах курортных зон играет важную роль в задачах управления. Прогнозы, построенные на основе анализа изменения сезонной динамики пассажиропотоков, должны использоваться как при организации текущих, так и перспективных перевозок.

Для прогнозирования используется анализ временных рядов. Результаты анализа трендовых и сезонных компонент позволяют получать адекватные математические модели и принимать обоснованные управленческие решения.

Одним из наиболее распространенных методов прогнозирования является экстраполяция, то есть продление в будущее тенденций, наблюдаемых в прошлом. При этом экстраполяция базируется на следующих допущениях: развитие явления имеет плавную траекторию – тренд; тенденции развития в прошлом, не претерпевают существенных изменений в будущем. В этом случае закономерности изменения ряда (пассажиропотока) представляется в виде функции времени (без опоры на факторы влияния): где – уровень (значение) ряда на момент времени t. Полученные функции времени (тренды) создают базу для прогнозирования, то есть для определения ориентировочной величины пассажирских перевозок в будущем. Что же касается срока экстраполяции, то чем он короче, тем более надежнее, точнее результаты прогноза.

На основании отчетных данных по пассажирским перевозкам в МУП ПАТО г. Геленджика, рассчитан прогноз пассажирских перевозок на 2011 год. По отчетным данным МУП ПАТО г. Геленджика было перевезено: в 2007 г. – 4326,3 тыс. пассажиров; в 2008 г. – 4569,2 тыс. пасс.; в 2009 г. – 4813,9 тыс. пасс.; в 2010 г. – 5069,6 тыс. пассажиров. В результате статистической обработки количества перевозочных пассажиров за 2007 – 2010 годы получена модель временного ряда (тренда)

(21)

где – теоретические значения уровней; – фактор времени (месяц, год и т.д.).

Расчетное значение прогноза пассажирских перевозок на 2011 год по зависимости (21) будет равно 5560, 4 тыс. пассажиров. Приняв вероятность 0,9 по таблице распределения Стьюдента . В этом случае прогнозное значение количества перевезенных пассажиров в 2011 году будет находиться в интервале тыс. пассажиров.

С анализом динамики пассажирских автомобильных перевозок связано изучение их сезонной неравномерности. Их анализ необходим для улучшения оперативного помесячного и долгосрочного планирования с последующим прогнозированием пассажирских перевозок и их размера (амплитуды). На рисунке 2 построена линейная диаграмма, показывающая наличие сезонной неравномерности объема пассажирских перевозок за 2008 – 2010 годы МУП ПАТО г. Геленджика.

Рисунок 2 – Диаграмма пассажирских перевозок МУП ПАТО г. Геленджика

Для анализа и прогнозирования внутригодичных колебаний моделью сезонной волны (сезонных колебаний) использовался ряд Фурье

(22)

где k – порядковый номер «колебания» сезонной волны ряда, определяющий степень точности модели (обычно k берется в пределах от 1 до 4); t – номер месяца при построении модели.

На основе расчета теоретических частот модели сезонных колебаний перевозки пассажиров МУП ПАТО г. Геленджика использованы данные помесячного объема перевозок пассажиров за 2010 год и получена следующая модель сезонной волны

(23)

Полученные ретроспективные закономерности (закономерности прошедших лет) пассажирских перевозок по г. Геленджику позволят производить «смягчение» внутригодовой динамики пассажирских перевозок в прогнозируемых годах. Этот подход является весьма важным при организации сезонных (летних) пассажирских перевозок и в других городах курортных зон.

Социально-экономическая эффективность при организации автомобильных перевозок зависит от выбора количества и типа АТС на каждом конкретном маршруте. Существует два основных способа управления социально-экономической эффективности организации пассажирских перевозок: формирование маршрутов транспортной сети и управление интервалами движения маршрутных АТС.

Процесс формирования маршрутной транспортной сети довольно сложный, так как требуется изучить расселение города, структуру дорог и их пропускную способность, а особенно пассажиропотоки и прогноз их изменения.

Управление интервалами движения пассажирским АТС по всем маршрутам обеспечивает минимизацию суммарных затрат транспорта на перевозку пассажиров. Основой оптимизации работы АТС является определение продолжительности интервалов времени между АТС, выходящими на линию.

Чтобы интенсивность перевозок пассажиров удовлетворяла качеству перевозок на интенсивность движения АТС по i – му маршруту накладывается ограничение на интервал движения АТС

; ;

(24)

где –интенсивность движения пассажирского АТС в единицу времени; – продолжительность интервала времени между АТС, движущимися по i – му маршруту; – установленная максимальная продолжительность интервала времени между АТС, движущимся по i – му маршруту (>0, ).

Необходимым условием является полное обеспечение перевозки всех пассажиров пребывающих на остановочные пункты на всех маршрутах ГТС, то есть

;

(25)

где – переменная, описывающая фактическую интенсивность перевозки пассажиров АТС i – го маршрута с f – го на g – й остановочный пункт; – интенсивность в единицу времени поступления пассажиров (пассажиропоток) на f – й остановочный пункт с желанием переехать на g – й остановочный пункт i – го маршрута.

Необходимо также ограничение на максимальное количество пассажиров, которое может вместить каждое j – е пассажирское АТС.

; ; .

(26)

где – баланс потока пассажиров на остановочном пункте g, входящих в пассажирский автотранспорт на i – ом маршруте и выходящих из него; – ограничение на максимальное количество пассажиров, которое должно выполняться на каждом остановочном пункте g или f каждого i – го маршрута; – максимальный пассажиропоток в период времени t; – интенсивность движения пассажирского автотранспорта по i – му маршруту через остановку f; – описывает остановочные пункты и порядок их проезда на каждом i – ом маршруте (;;).

Критерием (функцией цели) при данном управлении, использующем интервал движения АТС является определение минимальности затрат при использовании определенной совокупности пассажирского автотранспорта

;

(27)

где – себестоимость одного рейса при эксплуатации j – ой марки АТС, руб.

Суммарная прибыль от перевозки пассажиров в единицу времени r(t) определяется зависимостью

(28)

где – стоимость проезда в городском пассажирском АТС, руб.

Если пассажирские АТС являются не рентабельным, то по зависимости (28) можно определить пути ее достижения: повысить цену проезда пассажиров, отменить льготы на проезд, снизить т.д.

Предложенная методика обеспечивает управление эффективностью организации пассажирских перевозок через интервалы движения маршрутных АТС, количество которых адекватно пассажиропотокам и качеству перевозки пассажиров.

Влияние интервала движения пассажирских АТС на социально-экономическое управление организации пассажирских перевозок и, соответственно, рентабельности рассмотрено на маршрутах движения №3 и №5, которые являются наиболее протяженными, имеют устойчивый пассажиропоток и обслуживаются МУП ПАТО г. Геленджика. У маршрутов №3 и №5 примерно 80 – 85 % остановочных пунктов являются общими, т.е. совпадают на маршрутах движения. Длина маршрута №3 равна , интервал движения , а маршрута №5 – , . Действующий тариф на маршрутах УДС г. Геленджика в 2010 году соответствовал 10 рублей.

В этом случае по формуле (27) суммарные затраты по перевозке пассажиров при используемых интервалах движения пассажирских АТС в 21 мин. и 24 мин. равны 2360,7 руб.

Из полученного значения себестоимости перевозок равной 2360,7 руб. и зависимости (28) следует, что при тарифе в 10 рулей, установленных департаментом по пассажирским перевозкам г. Геленджика на 2010 год, рентабельность в результате расчета по формуле (28) имеет место при пассажиропотоке более 236 человек.

Максимальный пассажиропоток наблюдается в городах курортных зон в летний период времени. Так, если по данным обследованиям пассажиропотока МУП ПАТО г. Геленджика принять средний пассажиропоток в 550 пассажиров перевезенных за смену на АТС НЕФАЗ–5300 (приложение В диссертации) при тарифе равном 10 рублей, то в результате расчета по зависимости (28) рентабельность одного АТС за смену в летний период времени равна руб.

В остальное время года происходит уменьшение пассажирского потока в городах курортных зон. Для сохранения рентабельности перевозок, исходя из приведенного выше расчета, следует уменьшить на маршрутах УДС количества пассажирских АТС и, соответственно, увеличить интервал движения. Таким образом, исходя из расчетного оптимального интервала движения пассажирских АТС, представляется возможность определения, не только рентабельности (безубыточности) организации пассажирских перевозок, но и решить как социальные вопросы (время простоя пассажиров на остановках, наполняемость АТС, безопасность их движения и т.д.), так и улучшить экологическую обстановку за счет оптимального расчетного сезонного количества пассажирских АТС и повысить качество обслуживания пассажиров.

Качество пассажирских перевозок и их безопасность в значительной степени зависит от технического состояния использованного пассажирского автотранспорта. Так для поддержания в рабочем техническом состоянии АТС марок ГАЗ – 322132 и ПАЗ – 32054-07 на рисунке 3 представлена оптимальная стратегия распределения финансовых средств в муниципальных подразделениях МУП ПАТО г. Геленджика.

Рисунок 3 – Стратегия оптимального распределения финансовых средств для поддержания пассажирского автотранспорта марок ГАЗ – 322132 и ПАЗ – 32054-07 в рабочем эксплуатационном состоянии обеспечивающая максимальный доход

Данная стратегия позволяет обеспечить как ежегодный max-й доход так и за планируемый период эксплуатации в целом. Таким образом, проведенные исследования и предложенные методы позволяют МУП ПАТО г. Геленджика обеспечить экономическую эффективность пассажирских перевозок и повысить качество обслуживания пассажиров в первую очередь за счет управления регулированием интервала движения пассажирского автотранспорта, а так же его дополнительного привлечения в летний период времени с учетом увеличения прогнозируемого пассажиропотока на УДС г. Геленджика.

Основные результаты и выводы

1. Наиболее значимый результат диссертационного исследования заключаются в разработке научных положений, теории эксплуатации городских маршрутных транспортных средств и научно-методических основ повышения эффективности и качества транспортных услуг в городах курортных зон за счёт предложенных новых и усовершенствованных технических и технологических решений в организации и управлении процессами перевозок с применением математических методов.

2. Разработаны математические методы оперативного ситуационного управления в экономических системах сезонных пассажирских перевозок позволяющие прогнозировать оптимальную стратегию использования пассажирского автотранспорта.

3. При использовании динамического программирования проведено моделирование эффективности ситуационного управления при осуществлении пассажирских перевозок. Определена стратегия оптимального распределения финансовых средств для поддержания пассажирского автотранспорта различных марок в рабочем эксплуатационном состоянии.

4. Составленная на основе алгоритмов и математических моделей технология организации пассажирских перевозок, на основе управления интервалами движения, обеспечивает эффективную и качественную работу подвижного пассажирского состава на линии.

5. На основе методов линейного и динамического программирования разработана методика выбора рационального типа пассажирского автотранспорта на маршрутах и его количество с учетом социально-экономической эффективности и качества пассажирских перевозок.

6. Разработаны и реализованы алгоритмы инновационных технологий организации функционирования пассажирского транспорта, способствующие повышению результативности процессов управления по улучшению качества транспортных услуг населения курортного города Геленджик.

7. Обоснованность теоретико-методических положений и полученных результатов, их научная, практическая и экономическая значимости подтверждается внедрением при организации пассажирских перевозок в МУП ПАТО г. Геленджика и в учебном процессе ВГЛТА. Использование некоторых научных результатов диссертации на пассажирских автобусных маршрутах г. Геленджика позволило, в соответствии со справкой о внедрении, повысить социально-экономическую эффективность пассажирских перевозок.

8. В проведенных исследованиях определено, что при максимальном летнем пассажиропотоке пасс/см на маршруте №3 или №5 г. Геленджика и при использовании автобуса НЕФАЗ – 5300 (вместимость 112 пассажиров) и коэффициента его наполнения расчетный тариф на перевозку пассажиров в МУП ПАТО в 2010 году составил 8…9 рублей за одну поездку.

9. Определено, что при перевозке пассажиров на маршрутах УДС г. Геленджика менее 236 человек за смену пассажирский автотранспорт марки НЕФАЗ – 5300 будет не рентабельным при стоимости тарифа на одну перевозку 10 рублей. Добиться рентабельности или ее повысить можно за счет повышения тарифа на одну перевозку или снижения себестоимости одного рейса на маршруте (использование автобусов малой вместимости). Это является проблемным при фактическом учете пассажиропотока, интервала движения автотранспорта и учета качества перевозок. Однако данная проблема успешно решается при использовании линейного и динамического программирования.

Основные положения диссертации опубликованы:

Издания из перечня ВАК России:

1. Мотузка Д.А. Векторные схемы выбора решения в оптимизационных транспортных задачах / С.В. Белокуров, С.В. Скрыль, В.П. Белокуров, Д.А. Мотузка // Известия Орел ГТУ. Серия «Информационные системы и технологии» – №5/55 (568). – 2009. – С. 35-42.

2. Мотузка Д.А. Математическое моделирование работы маршрутного пассажирского автотранспорта в городах-курортах на основе анализа параметров состояния, перевозок в летний период / В.П. Белокуров, С.В. Белокуров, Д.А. Мотузка, В.А. Мотузка // Бюллетень транспортной информации. – №1 (187). – 2011. – С. 18-20.

3. Мотузка Д.А. Распределение парка подвижного состава на основе оптимизации конкурентной транспортной среды / Д.А. Мотузка, С.В. Белокуров, В.П. Белокуров // Бюллетень транспортной информации. № 5. – 2011. – С. 32– 34.

4. Мотузка Д.А. Управление распределением финансовых средств между пассажирским автотранспортом различного типа / Д.А. Мотузка, В.П. Белокуров, В.А. Мотузка // Изв. ВУЗов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. №4. – 2011. – С. 139-142.

5. Мотузка Д.А. Модели прогнозирования оптимальной стратегии эксплуатации и замены маршрутного пассажирского автотранспорта / Д.А. Мотузка, В.А. Мотузка, С.В. Белокуров // Изв. ВУЗов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. №5. – 2011. – С. 89 - 92.

6. Мотузка Д.А. Управление социально-экономической эффективностью организации пассажирских перевозок / Д.А. Мотузка, С.В. Белокуров, В.П. Белокуров // Автотранспортное предприятие. № 5. – 2011. – С. 47-49.

Научные статьи

7. Мотузка Д.А. Моделирование управления единой маршрутной транспортной сетью города / С.В. Белокуров, В.П. Белокуров, Д.А. Мотузка, Р.А. Кораблев // Сб. научн. статей Межд. науч.-техн. конф. «Авто НН 08 Автомобильный транспорт в 21 веке». – Н. Новгород: НГТУ. – 2008. – С. 41-43.

8. Мотузка Д.А. Моделирование прогнозирования пассажирских перевозок в южных городах-курортах в летний период времени / С.В. Белокуров, В.П. Белокуров, Д.А. Мотузка, Р.А. Кораблев // Матер. 6-й Межд. науч.-техн. конф. «Проблемы качества и эксплуатации автотранспортных средств». Част 1-я. – Пенза: ПГУАС. – 2010. – С. 176-179.

9. Мотузка Д.А. Особенности сезонных транспортных проблем городов и поселений Юга России / Д.А. Мотузка, В.П. Белокуров, А.А. Штепа // 4-я Межд. науч. конф. Студентов, аспирантов, молодых ученых «Научный потенциал студенчества в 21 веке». Естественные и технические науки. Том 1. – Ставрополь: ГОУ ВПО «СКГТУ». – 2010. – С. 282-284.

10. Мотузка Д.А. Особенности затрат финансовых ресурсов на различные типы пассажирского автотранспорта / Д.А. Мотузка, В.П. Белокуров, В.А. Мотузка, Р.А. Сподарев // Сб. научных статей «Актуальные проблемы автотранспортного комплекса». – Самара: СГТУ. – 2011. – С. 202 – 204.

11. Мотузка Д.А. Модели прогнозирования спроса на пассажирские перевозки / Д. А. Мотузка, В.П. Белокуров, В.А. Мотузка, Н.И. Бойко, А.А. Штепа // Межд. науч.-практ. конф. «Актуальные вопросы инновационного развития транспортного комплекса» – Орел: ФГОУ ВПО «Госуниверситет – УНПК»., Т. 2. – 2011. – С. 20 - 24.

Мотузка Дмитрий Александрович

Повышение эффективности эксплуатации автотранспорта при осуществлении сезонных пассажирских перевозок в городах курортных зон

Автореферат

Подписано к печати 05.04.12

Формат 6090 1/16. Объём 1,25 п. л. 1,16. Тираж 100 экз. Заказ 148

Отпечатано в УОП ФГБОУ ВПО «ВГЛТА»

394087, г. Воронеж, ул. Докучаева, 10