Совершенствование перевозочного процесса городского пассажирского общественного транспорта производственных моногородов в суровых погодных условиях (на примере г. нефтеюганск)
На правах рукописи
УДК 656.072
СВИСТУНОВА Вера Анатольевна
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПЕРЕВОЗОЧНОГО ПРОЦЕССА
ГОРОДСКОГО ПАССАЖИРСКОГО ОБЩЕСТВЕННОГО ТРАНСПОРТА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ МОНОГОРОДОВ
В СУРОВЫХ ПОГОДНЫХ УСЛОВИЯХ
(НА ПРИМЕРЕ г. НЕФТЕЮГАНСК)
Специальность 05.22.10 – Эксплуатация автомобильного транспорта
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Тюмень – 2010
Работа выполнена в ГОУ ВПО «Тюменский государственный нефтегазовый университет» на кафедре «Эксплуатация автомобильного транспорта».
| Научный руководитель | доктор технических наук, профессор Резник Леонид Григорьевич |
| Официальные оппоненты: | доктор технических наук, доцент Ларин Олег Николаевич |
| кандидат технических наук, доцент Новоселов Дмитрий Михайлович | |
| Ведущая организация | ГОУ ВПО Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ), г. Омск |
Защита состоится «16» декабря 2010 г. в 10-00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.273.04 при Тюменском государственном нефтегазовом университете по адресу: 625000, г. Тюмень, ул. Володарского, 38, зал им. А.Н. Косухина.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тюменского государственного нефтегазового университета.
Автореферат разослан «15» ноября 2010 г.
Телефон для справок (3452) 20-93-02
E-mail: [email protected].
Ученый секретарь
диссертационного совета Евтин П.В.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы.
В современных экономических условиях одной из важнейших управленческих задач на городском пассажирском общественном транспорте (ГПОТ) является задача повышения эффективности перевозочного процесса.
Постоянно сокращающиеся доходы от выполнения перевозок городского населения и уменьшение объемов бюджетного финансирования вынуждают пассажирских перевозчиков искать варианты снижения производственных затрат. При этом Заказчик перевозок (Администрация города) выдвигает требование выполнять плановые показатели по количеству рейсов в полном объеме и с высоким качеством. Особенно характерна эта ситуация для городов с малой численностью населения и небольшой площадью территории, основной функцией которых является обслуживание крупных отраслей промышленности, так называемых производственных моногородов.
Анализ показывает, что одним из резервов повышения эффективности пассажирских перевозок является учет в повседневной практике закономерностей влияния внешней среды на показатели эффективности.
Внешняя среда ГПОТ характеризуется как переменная и нестабильная. Поиск рационального решения по поддержанию баланса между спросом на услуги ГПОТ и провозными возможностями является актуальной задачей для пассажирских автотранспортных предприятий (ПАТП).
Основу спроса населения на услуги ГПОТ составляют потребности людей в передвижениях. Потребность в транспортных услугах носит переменный характер. Колебания спроса невозможно устранить, но их необходимо учитывать при организации перевозочного процесса.
Провозные возможности ПАТП формируются под воздействием множества факторов внешней среды, оказывающих разное влияние по характеру и длительности воздействия. Среди множества факторов внешнего воздействия на функционирование ГПОТ достаточно важное влияние оказывают погодные условия. Особенно значимое влияние на эффективность и качество перевозочного процесса ГПОТ оказывают зимние погодные условия, которые являются суровыми, т.к. негативно влияют на эффективность и качество перевозочного процесса.
Несмотря на большое количество научно-исследовательских работ в области организации пассажирских перевозок, до настоящего времени закономерности изменения показателей эффективности функционирования ГПОТ под воздействием суровых погодных условий были практически не изучены. Установление и использование данных закономерностей в практике работы предприятий пассажирского транспорта позволит совершенствовать организацию перевозочного процесса ГПОТ.
Все вышеперечисленное обусловило необходимость и актуальность исследования данной проблематики.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с Тематическим планом госбюджетных НИР ТюмГНГУ.
Целью исследования является повышение эффективности городского пассажирского общественного транспорта путем выявления и практического использования закономерностей влияния суровых погодных условий на изменение её показателей.
Объектом исследования является процесс влияния суровых погодных условий на формирование эффективности пассажирских перевозок, а предметом исследования – этот процесс применительно к автобусным перевозкам на регулярных городских маршрутах г. Нефтеюганска.
Основная гипотеза исследования состоит в том, что погодные условия оказывают значимое влияние на формирование спроса населения на транспортные услуги, провозные возможности перевозчиков и, как следствие, на формирование объемов перевозок городским пассажирским общественным транспортом, что определяет итоговую эффективность перевозочного процесса.
Теоретико-методологическую основу исследования составили работы отечественных ученых, посвященных организации работы городского пассажирского транспорта, в частности М.Г. Антошвили, М.Д. Блатнова, С.А. Ваксмана, А.В. Вельможина, Е.П. Володина, В.А. Гудкова, Н.И. Громова, В.И. Колесова, А.П. Лопатина, Л.Б. Миротина, Р.Л. Митаишвили, Н.Б. Островского, Д.С. Самойлова, И.В. Спирина, А.Т. Таранова, С.А. Ширяева и др., а также работы Л.Г. Резника и представителей его школы, разрабатывающих концепцию приспособленности перевозочного процесса автомобильного транспорта к влиянию условий эксплуатации.
Научная новизна работы заключается в том, что:
- установлена необходимость учета факторов суровых погодных условий при корректировании параметров перевозочного процесса ГПОТ;
- выявлены закономерности изменения показателя эффективности городских пассажирских перевозок при изменении основных факторов суровых погодных условий для случая выходных дней;
- разработаны однофакторные математические модели влияния суровых погодных условий на показатель эффективности перевозочного процесса ГПОТ для случая выходных дней;
- разработана двухфакторная мультипликативная математическая модель влияния суровых погодных условий на показатель эффективности перевозочного процесса ГПОТ для случая выходных дней;
- разработана и предложена к использованию на практике Методика корректирования необходимого суточного числа рейсов в выходные дни на городских автобусных маршрутах в суровых погодных условиях.
Практическая значимость работы состоит в том, что предложенные пути практического использования результатов исследований и разработанная Методика корректирования необходимого суточного числа рейсов в выходные дни на городских автобусных маршрутах в суровых погодных условиях реально позволяют повышать эффективность перевозочного процесса ГПОТ.
На защиту выносятся:
- аргументация необходимости учета погодных факторов при корректировании параметров перевозочного процесса ГПОТ;
- обоснование выбора в качестве показателя эффективности перевозочного процесса ГПОТ удельного объема перевозок за рейс, учет которого необходим в процессе организации перевозок ГПОТ в суровых погодных условиях;
- закономерности изменения удельного объема перевозок за рейс при изменении погодных условий;
- двухфакторная мультипликативная математическая модель влияния температуры окружающего воздуха и скорости ветра на удельный объем перевозок за рейс для случая выходных дней;
- Методика корректирования необходимого суточного числа рейсов в выходные дни на городских автобусных маршрутах в суровых погодных условиях.
Реализация результатов работы. Разработанная методика принята к использованию в МУП «Юганскпассажиравтотранс» (г. Нефтеюганск), а также рассматривается вопрос ее адаптации к условиям ГПОТ г. Тюмени специалистами МУП ГТ «Тюменьгортранс», с целью использования в предприятиях-перевозчиках ГПОТ г. Тюмени (ОАО «Тюменское ПАТП № 1» и ОАО «Тюменское ПАТП № 2»).
Апробация работы. Материалы работы были доложены и одобрены на научно-практических конференциях:
международного уровня: «Наука и практика. Диалоги нового века» (Набережные Челны, 2002-2003 г), «Проблемы создания и эксплуатации автомобилей, специальных и технологических машин в условиях Сибири и Крайнего Севера» (Омск, 2004 г), «Проблемы качества и эксплуатации автотранспортных средств» (Пенза, 2004 г), «Дорожно-транспортный комплекс как основа рационального природопользования» (Омск, 2005 г), «Интерстроймех» (Тюмень, 2005 г), «Прогресс транспортных средств и систем» (Волгоград, 2005 г), «Молодые ученые транспорту» (Тюмень, 2005 г), «Транспортные и транспортно-технологические системы» (Тюмень 2010 г), «Наука и современность – 2010» (Новосибирск 2010 г);
всероссийского уровня: «Проблемы и достижения автотранспортного комплекса» (Екатеринбург, 2005 г), «Проблемы эксплуатации систем транспорта» (Тюмень, 2009 г);
регионального уровня: «Дорожно-транспортный комплекс, экономика, экология, строительство и архитектура» (Омск, 2003 г), «Проблемы эксплуатации транспортно-технологических машин» (Тюмень, 2003 г), «Молодые ученые транспорту» (Тюмень, 2005 г), «Транспортный комплекс – 2009» в рамках международных специализированных выставок «Автомир». «Автосервис. АЗС», «Дорожная и строительная техника» (Тюмень, 2009 г), «Транспортный комплекс – 2010» в рамках международных специализированных выставок «Автомир» «Коммерческий транспорт» «Автосервис. АЗС», (Тюмень, 2010 г);
межвузовского уровня: «Проблемы эксплуатации транспортно-технологических машин» (г. Тюмень, 2009 г);
на заседаниях кафедры «Эксплуатация автомобильного транспорта» Тюменского государственного нефтегазового университета и научных семинарах других кафедр ТюмГНГУ (2005 – 2010 гг).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 16 статей, две из которых в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ для кандидатских диссертаций, и зарегистрирован 1 программный продукт в Объединенном фонде электронных ресурсов «Наука и образование» Института научной информации и мониторинга Российской Академии образования Государственной Академии наук.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, списка литературы и приложений. Объем диссертации составляет 119 страниц машинописного текста, 13 таблиц, 42 рисунков, списка литературы из 112 наименований и 9 приложений.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обосновывается актуальность темы, сформулирована цель исследования, излагается научная и практическая значимость работы, а также основные положения, выносимые на защиту.
В первой главе представлено современное видение проблематики обеспечения функционирования системы городского пассажирского общественного транспорта. Рассмотрены основные задачи организации перевозочного процесса ГПОТ.
Анализ ранее выполненных работ, учебных изданий и опубликованных результатов исследований в области пассажирских перевозок показал, что на процесс перевозки пассажиров и его результативность влияет множество факторов. В главе приведены существующие классификации факторов, влияющих на формирование фактических объемов перевозок пассажиров общественным транспортом в городах. Вышеуказанные классификации рассматриваются в работах таких специалистов, как Н.Б. Островский, А.Т. Таранов, А.А. Чеботарев, М.Г. Антошвили, Н.Н. Громов, И.В. Спирин, В.А. Гудков, Л.Б. Миротин и др. Подавляющее большинство указанных выше исследователей предлагают все факторы, оказывающие влияние на перевозочный процесс ГПОТ, подразделить на четыре основные группы: социально-экономические, территориальные, организационные, природно-климатические. Их общая совокупность определяет понятие внешней среды функционирования ГПОТ.
Проведенный анализ научно-исследовательских работ показал, что внешняя среда оказывает значительное влияние на процессы функционирования системы пассажирских автомобильных перевозок, которое необходимо учитывать в ходе организации перевозок и управления ими.
Согласно тематике диссертационной работы основное внимание в ней отведено исследованию влияния на характеристики перевозочного процесса ГПОТ природно-климатических условий.
Поскольку в работе рассматривается эффективность перевозочного процесса системы ГПОТ в рамках города, территориальное расположение которого характеризуется определенным климатом и постоянно изменяющимися погодными характеристиками, автор считает более корректным использовать в рамках работы термин «погодные условия».
В целом ряде исследований, посвященных поиску возможных решений проблемы повышения эффективности пассажирских перевозок, неоднократно отмечалось, что погодные условия оказывают непосредственное влияние на параметры перевозочного процесса ГПОТ, однако в этих работах не рассматривались закономерности, объективно отражающие этот процесс.
Большинство исследователей (В.А. Гудков и соавторы, И.В. Спирин и др.) считают, что эффективность пассажирских перевозок, прежде всего, определяется эффективностью использования подвижного состава. В общепринятой практике в качестве показателей эффективности используются эксплуатационные результаты, которые могут быть выражены в абсолютной либо удельной форме.
В.И. Колесов предлагает безразмерный показатель эффективности пассажирских перевозок, определяемый как отношение произведения качества и производительности к ресурсу:
(1)
Под показателем качества j-маршрута автор понимает некую величину, обратную времени ожидания автобуса 0j:
(2)
Показатель производительности зависит от интенсивности пассажирских перевозок IPj:
(3)
| где | Mj | – | число автобусов на j-маршруте; |
| Nj() | – | интенсивность пассажирских перевозок; | |
| Т | – | временной интервал осреднения. |
В качестве показателя ресурса в данной методике приняты затраты m, пропорциональные транспортной работе Аj:
(4)
Опыт показывает, что в реальных условиях эксплуатации организаторы перевозок используют простые показатели: для оценки качества – количество жалоб потребителей и показатель регулярности движения автобусов на маршруте; для оценки эффективности – величину показателя переменных затрат. В этой связи показатель эффективности работы ГПОТ должен соответствовать исследуемым вопросам как по смысловой нагрузке, так и по возможностям его оценки для пользователей.
В диссертационной работе в качестве показателя эффективности перевозочного процесса принят показатель удельного объема перевозок за рейс Qр Выбор данного показателя обусловлен глубоким физическим смыслом, простотой использования и легкостью его расчета на основе отчетных данных эксплуатационной службы предприятия-перевозчика. Показатель удельного объема перевозок за рейс Qр одновременно идентифицирует и характеристику качества (косвенно – через коэффициент использования пассажировместимости), и характеристику производительности. Поскольку Qр. показатель удельный и рассчитывается на один выполненный рейс – то в рамках данного показателя учитываются и ресурсные ограничения.
Влияние выбранных характеристик погодных условий на показатели эффективности перевозочного процесса ГПОТ, в частности – на удельный объем перевезенных пассажиров за рейс Qр – может быть оценено посредством закономерностей, описываемых соответствующими математическими моделями. Погодные условия, в которых осуществляется перевозочный процесс, оцениваются посредством характеристик, значимо влияющих на процессы функционирования ГПОТ, таких как температура воздуха tв и скорость ветра vв. В этой связи необходимо отметить, что, несмотря на круглогодичный режим работы, для пассажирского автомобильного транспорта характерны стандартные погодные условия (например, температура воздуха 20 0С, ветер до 2 м/с, влажность 760 мм.рт. ст.) и условия, значительно отличающиеся от стандартных, которые можно условно назвать суровыми (например, температура воздуха –40 0С, ветер 15 м/с и т.д.).
В рамках аналитических исследований были рассмотрены различные методики оценки суровости погодных условий. Необходимо отметить, что большинство проанализированных методик ранее использовались по отношению к человеку, а не к технике. Г.С. Бурханов, Б.Г. Бодман, И.А. Арнольди, исследователи Института Гельфа (Канада) предлагают к использованию в практических целях комплексные показатели суровости погодных условий для человека. К положительным сторонам указанных комплексных методик следует отнести возможность количественной оценки совместного влияния нескольких разноразмерных факторов на какие-либо характеристики жизнедеятельности человека. Недостатками существующих методов являются: сложность использования на практике, большая трудность установления эмпирических коэффициентов, ограниченное число учитываемых в указанных методиках факторов погодных условий и применимость этих методик именно к оценке суровости погоды с позиций человека.
В то же время, ряд методик оценки суровости климата, в частности – методика П.И. Коха – были разработаны применительно к определению степени влияния климата на надежность машин. Для определения технической жесткости климата П.И. Кохом (в этом направлении также можно отметить труды таких ученых как Б.Г. Ким, Н.Н. Карнаухов, С.В. Каверзин) была разработана математическая модель в виде многофакторной функции следующего вида:
 , | (5) |
| где | Nк, Nп | – | обобщенные показатели технической жесткости соответственно холодного климата и погоды; |
| Sк, Sп | – | то же, жаркого климата и погоды; | |
| Q | – | суммарная солнечная радиация; | |
| t | – | температура наружного воздуха; | |
| – | средняя амплитуда суточных колебаний температуры воздуха; | ||
| – | средняя скорость ветра; | ||
| – | относительная влажность воздуха; | ||
| nа.я. | – | атмосферные явления, влияющие на надежность машин; | |
| х.я. | – | время действия отрицательных и положительных температур воздуха в течение года. |
Л.Г. Резником был предложен безразмерный 12-балльный показатель суровости условий эксплуатации автомобилей, который позволяет сравнивать между собой факторы с различной размерностью по единой шкале.
Анализ ранее выполненных работ показал, что, несмотря на большой интерес исследователей к вопросам эксплуатации автомобилей в зимних условиях, подобных работ применительно непосредственно к организации перевозочного процесса ГПОТ в суровых погодных условиях крайне мало, что обусловило актуальность диссертационной работы.
Для достижения ранее сформулированной цели были определены следующие задачи исследования:
- обосновать выбор удельного объема перевозок на городском маршруте за рейс в качестве значимого показателя эффективности перевозочного процесса;
- установить основные факторы погодных условий функционирования ГПОТ, значимо влияющие на изменение удельного объема перевозок на городском маршруте за рейс;
- выявить закономерности изменения удельного объема перевезенных пассажиров на городском маршруте за рейс под влиянием факторов суровых погодных условий;
- выполнить структурную и параметрическую идентификацию математических моделей, отражающих закономерности влияния основных факторов суровых погодных условий на изменение удельного объема перевозок на городском маршруте за рейс;
- разработать Методику корректирования необходимого суточного числа рейсов в выходные дни на городских автобусных маршрутах в суровых погодных условиях;
- внедрить результаты исследований и определить их экономическую эффективность.
Вторая глава посвящена аналитическим исследованиям. Представлена общая методика исследования, включающая в себя аналитическую и экспериментальную составляющие, рассмотрены вопросы отбора факторов погодных условий, оказывающих значимое влияние на формирование удельного объема перевозок пассажиров за рейс на городских маршрутах, разработаны гипотезы о виде альтернативных математических моделей, описывающих исследуемый процесс.
После формулирования цели, задач, предмета и объекта исследования были определены границы изучаемой системы. В данной работе рассматривалась система ГПОТ г. Нефтеюганска – 7 регулярных городских автобусных маршрутов, на которых круглогодично организовано движение пассажирских автобусов в определенном режиме и с определенными характеристиками качества.
В ходе аналитических исследований и на основе анализа состояния вопроса были сформулированы рабочие гипотезы исследований:
- эффективность перевозочного процесса формируется под воздействием спроса горожан на услуги ГПОТ и предложения этих услуг со стороны перевозчика;
- спрос на транспортные услуги ГПОТ и их предложение определяются в значительной степени влиянием погодных условий;
- погодные условия оказывают влияние на эффективность функционирования ГПОТ, в частности на формирование удельного объема перевозок пассажиров за рейс;
Формирование удельного объема перевозок пассажиров за рейс Qр происходит под воздействием спроса населения на услуги ГПОТ и провозных возможностей перевозчиков, характеризующих предложение на рынке транспортных услуг.
Отбор факторов погодных условий, оказывающих значимое влияние на формирование спроса на услуги ГПОТ, производился путем проведения анкетного опроса пользователей ГПОТ. В результате опроса пассажиров ГПОТ г. Нефтеюганска было установлено, что факторами погодных условий, влияющими на принятие ими решения о поездке, как альтернативе пешеходным передвижениям, являются температура окружающего воздуха tв и скорость ветра vв.
Факторы погодных условий, значимо влияющие на формирование предложения транспортных услуг со стороны перевозчика, отбирались на основании анализа ранее выполненных работ и аналитических рассуждений о роли потока отказов в формировании провозных возможностей перевозчиков в зимних условиях.
Спрос населения на услуги ГПОТ снижается с понижением температуры окружающего воздуха, т.к. уменьшается количество поездок с культурно-бытовыми целями. Так же уменьшается количество учебных поездок, поскольку наступает пора актированных дней для школьников. Кроме того, стоит отметить, что существует определенный интервал температур окружающего воздуха (00С … –100С), при котором объем перевезенных пассажиров стремится к максимальному значению, так называемый «переходный период» когда возникают субъективные дискомфортные ощущения людей, возникающие в переходный период весеннее-осеннего периода года.
Предложение транспортных услуг ГПОТ при изменении температуры воздуха в зимний период года зависит от множества факторов, основными из которых являются надежность и приспособленность подвижного состава. Другим немаловажным фактором является организация перевозочного процесса, в частности, возможность резервирования подвижного состава для использования в случае сходов с линии по причине технических отказов.
В производственных моногородах, таких как в г. Нефтеюганск, использование процесса резервирования в полном объеме обеспечивает высокий уровень организации перевозочного процесса ГПОТ даже при большом числе потока отказов. Однако при этом увеличиваются затраты на техническое обслуживание и ремонт подвижного состава.
Большинство исследователей в области эффективности использования автомобильного транспорта отмечают, что при оценке суровости погодных условий, кроме температурного фактора, необходимо учитывать и ветровую нагрузку. Особое влияние суровые погодные условия оказывают на спрос населения на услуги ГПОТ. В зимний период степень суровости погодных условий определяется в основном низкими температурами воздуха. Другие метеорологические показатели погодных условий, такие, как скорость ветра, относительная влажность воздуха, перепады температур, усугубляют действие температурного фактора.
Для оценки погоды в зимний (суровый) период необходимо учитывать охлаждающее действие на организм движения воздуха. Большое количество работ в области биоклиматологии доказывают, что наличие ветра усиливает охлаждающее действие низких температур окружающего воздуха на человека. Разработанные исследователями (Г.С. Бурхановым, Б.Г. Бодманом, И.А. Арнольди, исследователями Института Гельфа) методики определения совместного охлаждающего действия температура окружающего воздуха tв и скорость ветра vв. на организм человека показали, что влияние скорости ветра усиливает воздействие температурного фактора в степенной зависимости.
Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод о том, что повышение спроса населения на транспортные услуги ГПОТ при увеличении скорости ветра объясняется не только необходимостью в удовлетворении транспортных потребностей, но, как способ защиты от неблагоприятного комплексного воздействия низких температур воздуха и ветра. Эта взаимосвязь может быть описана степенной зависимостью.
Последовательность формирования гипотезы о виде математических моделей влияния температуры окружающего воздуха tв и скорости ветра vв на удельный объем перевезенных пассажиров за рейс в выходные дни представлена на рис. 1.
 |  |
Рисунок 1. Формирование гипотезы о виде математических моделей
влияния температуры окружающего воздуха tв и скорости ветра vв
на удельный объем перевезенных пассажиров за рейс Qр.
Целевой функцией, принятой в данной работе, является минимизация удельных эксплуатационных затрат на перевозку 1 пассажира за рейс путем корректирования необходимого суточного количества рейсов, выполняемых перевозчиком на маршруте за сутки, с учетом изменения спроса на перевозки в суровых погодных условиях,
Зуд/1 пасс. рейс min => Zр const, при tC 0 C
При этом вводится ряд ограничений, которые могут меняться с учетом социальной и финансово-льготной политики в сфере ГПОТ, выстраиваемой организаторами перевозок в городе.
При разработке общего вида математических моделей, описывающих влияние суровых погодных условий на формирование эффективности перевозочного процесса, было установлено следующее:
1. изменение удельного объема перевозок за рейс в условиях низких температур описывается полиномиальной математической моделью второго порядка:
, (6)
| где | Qр | – | удельное количество перевезенных пассажиров за рейс, пасс./рейс; |
| a | – | значение Qр при оптимальной температуре воздуха, пасс./рейс; | |
| в | – | параметр чувствительности Qр к изменению температуры окружающего воздуха, (пасс./рейс) /0C2; | |
| tв0 | – | оптимальное значение температуры воздуха, при котором Qр достигает максимального значения, 0C. |
2. изменение удельного объема перевозок за рейс под влиянием скорости ветра описывается математической моделью степенного вида:
, (7)
| где | Qр | – | удельное количество перевезенных пассажиров за рейс, пасс./рейс; |
| a | – | значение Qр при оптимальной скорости ветра, пасс./рейс; | |
| в | – | параметр чувствительности Qр к изменению скорости ветра, (пасс./рейс) /(м/с)2; | |
| n | – | показатель степени модели. |
Физический смысл параметра чувствительности в в моделях изучаемых зависимостей характеризует интенсивность изменения удельного объема перевозок за рейс Qр на автобусном маршруте при изменении температуры окружающего воздуха tв и скорости ветра vв, а геометрический смысл заключается в отражении степени кривизны линий зависимостей на графиках.
Двухфакторная мультипликативная математическая модель изменения удельного объема перевезенных пассажиров за рейс Qр в суровых погодных условиях получена путем совместного учета моделей, предложенных в рамках моделей (6) и (7).
Аналитическое выражение двухфакторной модели представлено в выражении (8):
 , | (8) |
| где | а0, а1, а2, а3, а4, а5 | – | численные значения параметров математической модели. |
Данная математическая модель (8) представляет собой модель со смешанными эффектами, отражающую влияние значимых факторов погодных условий на формирование удельного объема перевозок на городском маршруте за рейс.
Проверка полученных математических моделей на адекватность проводилась на основании экспериментальных данных, полученных путем проведения пассивного эксперимента с использованием статистических данных бухгалтерской отчетности и отчетов планово-экономической службы МУП «Юганскпассажиравтотранс».
Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям. Целью экспериментальных исследований является проверка гипотез, выдвинутых в рамках аналитических исследований. В процессе эксперимента оценивается адекватность и определяются численные значения параметров математических моделей влияния температуры окружающего воздуха tв и скорости ветра vв на удельный объем перевозок за рейс.
В ходе проведения экспериментальных исследований представленные выше рабочие гипотезы подтвердились для совокупности выходных дней и не нашли своего подтверждения для будних дней.
Первая задача экспериментальных исследований заключалась в определении необходимого объема экспериментальных данных.
На первом этапе был обоснован объем выборки. Сбор статистической информации проводился посредством обработки билетно-учетных листов МУП «Юганскпассажиравтотранс», пассажирского автотранспортного предприятия, осуществляющего регулярные пассажирские перевозки в г. Нефтеюганске. Общий период исследований составил три зимних периода года. Продолжительность одного зимнего периода принята с 1 октября по 30 апреля определенного календарного года. Были получены данные о количестве выполненных рейсов, доходах перевозчика раздельно по каждому маршруту для всех выходных и праздничных дней исследуемого периода. Данные по температуре воздуха и скорости ветра были получены в Тюменском областном центре по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды. Обработка данных позволила сгруппировать их в диапазоне температур от 0 0С до – 40 0С с интервалом по 5 0С.
Анализ схем движения автобусов на маршрутах позволил выделить три характерные группы маршрутов: диаметральные, тангенциальные и комплексные, представляющие собой комбинированные маршруты, состоящие по протяженности на 85-90% из кольцевого и 10-15% маятникового маршрутов. Дальнейшие исследования проводились для каждой группы маршрутов отдельно и показали, что тангенциальные маршруты можно классифицировать на две подгруппы – с долей прохождения по центральным улицам города до 15% и свыше 15%.
На втором этапе была подтверждена близость эмпирического распределения значений удельного объема перевозок за рейс Qр к нормальному закону распределения. Необходимо было определить функцию плотности вероятностей полученных экспериментальных данных. Каждая экспериментальная точка графика определялась как величина математического ожидания по совокупности значений Qр для исследуемого интервала значений tв и vв.
Формальный анализ распределения Qр показал, что по физическому смыслу данная величина сугубо положительная и поэтому распределение должно быть правым (например, распределение Вейбулла). Однако параметры полученного распределения Вейбулла таковы, что условно его можно принять нормальным (рис. 2).
 |  |
| а) Определение Qр в интервале температуры воздуха | б) Определение Qр в интервале скорости ветра |
Рисунок 2. Пример определения величины математического ожидания Qр
для характерных интервалов температуры окружающего воздуха
[-11 0С…-15 0С] и скорости ветра [4 м/с…5 м/с]
(на примере маршрута ГПОТ № 1 г. Нефтеюганск).
Полученные после определения величин математического ожидания Qр характерные точки послужили основой для построения графического вида зависимостей влияния tв и vв на объем перевезенных пассажиров за рейс в выходные и праздничные дни.
Второй задачей экспериментальных исследований являлось практическое подтверждение установленных на этапе теоретических исследований зависимостей.
Проведенный регрессионный анализ данных, полученных на первом этапе эксперимента, выполненный с помощью пакета прикладных программ STATISTICA 6.0 и REGRESS 2.5 позволил получить регрессионные зависимости влияния tв и vв на изменение удельного объема перевозок за рейс на городских маршрутах в выходные и праздничные дни. Графический вид однофакторных зависимостей, определенных для маршрутов ГПОТ г. Нефтеюганска представлен на рис 3.
Графический вид полученных регрессионных зависимостей подтверждает гипотезу о структуре полиномиальной модели, описывающей процесс влияния погодных условий на удельный объем перевезенных пассажиров за рейс.
 |  |
| а). Qр =f(tв, 0С) | б). Qр =f(vв, м/с) |
Рисунок 3. Графический вид зависимости влияния tв и vв на удельный объем перевозок за рейс в выходные дни на маршрутах ГПОТ г. Нефтеюганска.
После определения и подстановки численных параметров, математические модели (6) и (7) приняли следующий вид:
, (9)
, (10)
, (11)
, (12)
, (13)
, (14)
, (15)
. (16)
Графические изображения двухфакторных моделей совместного влияния на удельный объем перевозок за рейс Qр на городских маршрутах ГПОТ г. Нефтеюганска в выходные дни значимых факторов погодных условий представлены на рис. 4.
 |  |
| а) комбинированные маршруты | б) диаметральные |
 |  |
| в) тангенциальные маршруты (доля по центральным улицам < 15%) | в) тангенциальные маршруты (доля по центральным улицам > 15%) |
Рисунок 4. Графический вид зависимости совместного влияния tв и vв
на удельный объем перевозок за рейс на маршрутах ГПОТ г. Нефтеюганска
(для совокупности – выходные дни).
Из графиков рис. 4 видно, что при достаточно низкой температуре воздуха увеличение скорости ветра приводит к росту удельного объема перевозок пассажиров за рейс. Снижение объемов перевозок происходит при очень низких температурах воздуха. Различие в седловине полученных плоскостей объясняется характеристиками исследуемых маршрутов.
После подстановки численных значений параметров математических моделей зависимость (8) принимает следующий вид:
, (17)
, (18)
, (19)
, (20)
Третья задача экспериментальных исследований состояла в оценке адекватности полученных математических моделей описываемым процессам. Для оценки адекватности моделей (9-14) были определены численные значения их статистических характеристик (табл. 1).
Таблица 1.
Оценка адекватности математических моделей
| Наименование статистических характеристик | Численные значения статистических характеристик | |||||||
| Математические модели | ||||||||
| (9) | (10) | (11) | (12) | (13) | (14) | (15) | (16) | |
| Коэффициент парной корреляции R | 0,85 | 0,88 | 0,88 | 0,92 | 0,93 | 0,91 | 0,92 | 0,90 |
| Коэффициент парной детерминации D | 0,72 | 0,77 | 0,78 | 0,90 | 0,79 | 0,80 | 0,77 | 0,80 |
| Дисперсионное отношение Фишера F | 2,56 | 3,12 | 3,23 | 7,20 | 7,49 | 7,22 | 7,34 | 7,30 |
| Вероятность адекватности выбранного уравнения регрессии экспериментальным данным Р(F) | <0,9 | <0,9 | <0,9 | 0,95 | <0,9 | <0,9 | <0,9 | 0,95 |
| Средняя ошибка аппроксимации, % | 1,90 | 4,32 | 3,57 | 3,20 | 0,88 | 2,63 | 1,42 | 1,34 |
Полученные статистические характеристики указывают на полную адекватность полученных математических моделей.
Аналогичные зависимости были получены по всем городским автобусным маршрутам, обслуживаемым МУП «Юганскпассажиравтотранс».
Четвертая глава посвящена разработке методов практического использования результатов исследования и оценке их эффективности.
В результате выявленного механизма формирования удельного объема перевозок за рейс в суровых погодных условиях разработана «Методика корректирования необходимого суточного числа рейсов в выходные дни на городских автобусных маршрутах в суровых погодных условиях». Разработаны алгоритмическое и программное обеспечение для определения необходимого суточного количества рейсов Zр на городских автобусных маршрутах в выходные дни. Пример определения Zр представлен в табл. 2.
Таблица 2
Пример определения необходимого суточного количества рейсов
на маршруте № 1 (комбинированный маршрут) г. Нефтеюганска
в зимних условиях при vв = 2,5 м/с.
| Интервал температур окружающего воздуха tв, С | Расчетное значение Qр, пасс./рейс | Zр по существующей методике, рейсов/сут. | Z’р по предлагаемой методике, рейсов/сут. |
| [0…-8) | 16 | 58 | 54 |
| [-8…-16) | 18 | 58 | 58 |
| [-16…-24) | 17 | 58 | 56 |
| [-24…-32) | 14 | 58 | 51 |
| [-32…-40) | 12 | 58 | 49 |
Анализ нормативных документов показал, а эксперимент подтвердил, что для 90 % случаев продолжительность устойчивого антициклона (циклона) составляет не менее 12 дней, а переход от одного атмосферного вихря к другому продолжается не более 2-4 дней. В этой связи, возможен вариант корректировки задания для перевозчика (назначения фиксированного количества рейсов для типичных погодных условий, оцениваемых баллами суровости), на срок близкий к декадному (10 дней). При смене одного устойчивого состояния погодных условий на другое, организатором перевозок меняется задание. Информирование населения об изменении режима работы ГПОТ производится через средства массовой информации.
Данная методика позволяет с достаточной точностью спрогнозировать удельный объем перевозимых пассажиров за рейс в суровых погодных условиях, определить рациональное суточное число рейсов на маршруте в определенный месяц зимнего периода и эффективно использовать провозные ресурсы ПАТП.
Для практического удобного использования приведенной Методики на кафедре ЭАТ ТюмГНГУ разработана прикладная программа «RegInt», позволяющая определить число рейсов на городских маршрутах в выходные дни и рассчитать интервал движения автобусов в зависимости от суровости погодных условий. Интерфейс программы приведен на рис. 7.
Программа может быть адаптирована для любого предприятия, предоставляющего услуги по перевозке пассажиров городским общественным транспортом, с учетом региональных особенностей влияния погодных условий на формирование удельных объемов перевозок за рейс.
Рисунок 7. Интерфейс программы «RegInt»
Деятельность по осуществлению пассажирских перевозок на городских автобусных маршрутах г. Нефтеюганска планово-затратная. Уменьшение количества рейсов при снижении спроса в суровых зимних условиях ведет к уменьшению затрат перевозчика, тем самым позволяет получить экономию материальных, временных, трудовых и финансовых ресурсов. Экономический эффект от внедрения результатов исследований состоит в сокращении эксплуатационных затрат, приходящихся на 1 рейс. Расчеты проводились для городского автобусного маршрута №1, обслуживаемого МУП «Юганскпассажиравтотранс». Общее сокращение числа рейсов на маршруте №1 в выходные дни зимнего периода 2009 года составило 496 рейсов (64 выходных дня за 7 месяцев), при этом общее сокращение эксплуатационных затрат составило 88 784 руб. (в ценах 2009 года). Это свидетельствует о существенной практической значимости диссертационного исследования, направленного на решение проблемы повышения эффективности перевозочного процесса ГПОТ в суровых погодных условиях.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
- Решена научно-практическая задача совершенствования перевозочного процесса ГПОТ путем выявления и практического использования закономерностей влияния суровых погодных условий на показатель эффективности.
- Установлено, что основными факторами погодных условий, влияющими на изменение удельного объема перевозок ГПОТ для совокупности выходных дней, являются среднесуточная температура воздуха и скорость ветра.
- Выявлены однофакторные математические модели, отражающие закономерности влияния среднесуточной температуры воздуха и скорости ветра на изменение удельного объема перевозок ГПОТ для совокупности выходных дней, которые имеют соответственно квадратичный и степенной вид. Доказана их адекватность, определены численные значения параметров.
- Установлено, что закономерность влияния среднесуточной температуры окружающего воздуха и скорости ветра на изменение удельного объема перевозок за рейс в выходные дни описывается двухфакторной мультипликативной математической моделью.
- На основе полученных закономерностей Разработана и предложена к практическому использованию «Методика корректирования необходимого суточного числа рейсов в выходные дни на городских автобусных маршрутах в суровых погодных условиях».
- Внедрение «Методики корректирования необходимого суточного числа рейсов в выходные дни на городских автобусных маршрутах в суровых погодных условиях» обеспечивает экономическую эффективность в размере 88 784 руб. (в ценах 2009 г) за один зимний период на один маршрут для представительного пункта холодного климатического района.
Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах.
В изданиях, рекомендованных ВАК РФ для кандидатских диссертаций:
- СВИСТУНОВА, В.А. Влияние погодных условий на формирование объемов перевозок городским пассажирским автомобильным транспортом / А.И. Петров, В.А. Свистунова // Научно-технический журнал «Транспорт Урала» №3 (22) / 2009 г. – Екатеринбург: УрГТУ, 2009. – с. 33 – 36.
- СВИСТУНОВА, В.А. Повышение эффективности перевозочного процесса городским пассажирским общественным транспортом в суровых погодных условиях / В.А. Свистунова, Л.Г. Резник, А.И. Петров // «Вестник ИрГТУ» – Иркутск: ИрГТУ, 2010 №6 – с. 46 – 50.
Опубликованные в других изданиях:
- СВИСТУНОВА, В.А. Проблемы организации пассажирских перевозок в суровых климатических условиях (на примере г. Нефтеюганск) [Текст] / А.И. Петров, В.А. Свистунова // Проблемы создания и эксплуатации автомобилей, специальных и технологических машин в условиях Сибири и Крайнего Севера. Материалы 43-й Международной научно-технической конференции Ассоциации автомобильных инженеров. – Омск: Издательство «ЛЕО», 2004. – с. 256.
- СВИСТУНОВА, В.А. Совершенствование автобусных перевозок путем оценки приспособленности системы городского общественного транспорта к сезонному изменению пассажиропотоков [Текст] / А.И. Петров, В.А. Свистунова // Материалы III международной научно-технической конференции 19-21 мая 2004 г. «Проблемы качества и эксплуатации автотранспортных средств» г. Пенза, с. 379 – 380
- СВИСТУНОВА, В.А. Особенности формирования спроса на услуги пассажирского транспорта г. Нефтеюганска в осеннее-зимний период года [Текст] / А.И. Петров, В.А. Свистунова // Материалы международной научно-технической конференции «Интерстроймех – 2005» ч. 2. – Тюмень, 2005, с. 50 – 53.
- СВИСТУНОВА, В.А. Исследование закономерности сезонного изменения объемов пассажирских перевозок [Текст] / А.И. Петров, В.А. Свистунова // Материалы международной научно-технической конференции «Интерстроймех – 2005»ч. 2. – Тюмень, 2005, с. 47 – 50.
- СВИСТУНОВА, В.А. Влияние климатических условий на изменение объемов перевозок пассажиров городским автомобильным транспортом [Текст] / А.И. Петров, В.А. Свистунова // Материалы международной научно-технической конференции «Социально-экономические и экологические проблемы лесного комплекса». – Екатеринбург: 2005, с. 175 – 176.
- СВИСТУНОВА, В.А. Об актуальности разработки методологии нормирования качества транспортных услуг и использовании её при управлении городскими пассажирскими перевозками [Текст] / А.И. Петров, В.А. Свистунова // Материалы международной научно-технической конференции «Дорожно-траспортный комплекс как основа рационального природопользования». Книга 2. – Омск: 2005. – с. 57 – 60.
- СВИСТУНОВА, В.А. Анализ тенденций формирования объемов перевозок на городских маршрутах Нефтеюганска [Текст] / А.И. Петров, И.А. Голованова, Е.И. Лапшина, В.А. Свистунова, // Материалы 3 всероссийской научно-технической конференции «Проблемы и достижения автотранспортного комплекса». – Екатеринбург: УрГТУ – УПИ, 2005. – с. 80 – 82.
- СВИСТУНОВА, В.А. Сезонная неравномерность изменения объемов пассажирских перевозок на регулярных маршрутах Нефтеюганска [Текст] / А.И. Петров, В.А. Свистунова // Межвузовский сборник научных трудов / под ред. А.П. Улашкина. – Хабаровск: ТОГУ: 2005. – с. 146 – 152.
- СВИСТУНОВА, В.А. Влияние суровости погодных условий на эффективность функционирования городского пассажирского общественного транспорта [Текст] / В.А. Свистунова // Материалы всероссийской научно-практической конференции. – Тюмень: ТюмГНГУ, 2009. – с. 255 – 257.
- СВИСТУНОВА, В.А. Выбор и обоснование значимых показателей эффективности и качества услуг городского пассажирского общественного транспорта [Текст] / В.А. Свистунова // Материалы всероссийской научно-практической конференции. – Тюмень: ТюмГНГУ, 2009. – с. 257 – 259.
- СВИСТУНОВА, В.А. Влияние суровости погодных условий на качество функционирования городского пассажирского общественного транспорта [Текст] / В.А. Свистунова // Материалы всероссийской научно-практической конференции. – Тюмень: ТюмГНГУ, 2009. – с. 259 – 261.
- СВИСТУНОВА, В.А. Двухфакторная модель влияния погодных условий на удельный показатель эффективности перевозочного процесса городского пассажирского общественного транспорта [Текст] / В.А. Свистунова, А.И. Петров // Материалы международной научно-технической конференции. – Тюмень: ТюмГНГУ, 2010. – с. 268 – 271.
- СВИСТУНОВА, В.А. Пути практического использования закономерностей влияния погодных условий на эффективность пассажирских перевозок [Текст] / В.А. Свистунова // Сборник материалов IV Международной научно-практической конференции: в 2-х частях. Часть 1 / Под общ. ред. С.С. Чернова. – Новосибирск: Издательство НГТУ, 2010. – с. 395 – 400.
- СВИСТУНОВА, В.А. Оценка влияния погодных условий на эффективность функционирования городского пассажирского общественного транспорта [Текст] / В.А. Свистунова, Л.Г. Резник, А.И. Петров // Материалы Международной научно-практической конференции. – Тюмень: ТюмГНГУ, 2010. – с. 291 – 297.
Зарегистрированный программный продукт:
- СВИСТУНОВА, В.А. «Корректирование интервала движения автобусов»: свидетельство о регистрации электронного ресурса № 15919 от 29.06.2010 г., / Маняшин А.В., Свистунова В.А., Петров А.И.: Объединенный фонд электронных ресурсов «Наука и образование» Института научной информации и мониторинга Российской Академии образования Государственной Академии наук.
| Подписано к печати | Бум. писч. №1 | |
| Заказ № | Уч. – изд. л. 1 | |
| Формат 6084 1/16 | Усл. печ. л. 1 | |
| Отпечатано на RISO GR 3750 | Тираж 100 экз. | |
Издательство «Нефтегазовый университет»
Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования
«Тюменский государственный нефтегазовый университет»
625000, Тюмень, ул. Володарского, 38
Отдел оперативной полиграфии издательства «Нефтегазовый университет»
625000, Тюмень, ул. Володарского, 38
