Раціональна організація міжнародних перевезень пасажирів з застосуванням телекомунікаційних технологій

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Раціональна організація міжнародних перевезень пасажирів з застосуванням телекомунікаційних технологій

А В Т О Р Е Ф Е Р А Т

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Сучасний етап розвитку економіки України, пов'язаний з переходом до ринкових відносин, характеризується підвищенням соціальних, організаційних, екологічних та технологічних вимог щодо функціонування і розвитку транспортного комплексу. Схильність до співробітництва в різних галузях суспільного виробництва і соціальній сфері викликає необхідність удосконалення міжнародних пасажирських перевезень та зміцнення позицій вітчизняного перевізника на транспортних ринках. Економічна криза на транспорті, як і в інших галузях, в значній мірі є наслідком намагання створити у стислі терміни самостійну національну маршрутну систему, на теренах якої значна кількість транспортних підприємств і перевізників сьогодні не в змозі ефективно функціонувати, що перешкоджає формуванню спільного ринкового простору. У сучасному світовому поділі виробництва відсутні приклади навіть серед розвинених держав, щоб транспортні системи були відокремлені і не базувались на інтеграційних принципах. Ігнорування цього факту, відсутність нормативно-правової, технологічної та інформаційної бази міжнародних перевезень призводить до того, що Україна, яка знаходиться на перехресті головних транспортних напрямків Євроазійського континенту, що мають тисячолітню історію, не повністю реалізує ці переваги в розвитку національної транспортної системи на мережі міжнародних транспортних коридорів.

В Програмі створення та функціонування національної мережі міжнародних транспортних коридорів, яка затверджена постановою уряду, в умовах обмежених можливостей державного бюджету сформовані першочергові заходи щодо організації і технології транспортних систем (оптимізації транспортних процесів). Як свідчить міжнародний досвід, реалізація такого напрямку можлива лише за умови використання супутникових навігаційних систем, створення яких передбачене Законом України «Про Загальнодержавну (Національну) космічну програму України на 1998-2002 роки». Наслідком такого підходу стає необхідність побудови та корегування існуючих маршрутних систем як міжнародного так і міжміського та приміського сполучення.

Таким чином, удосконалення організації міжнародних пасажирських перевезень на мережі міжнародних транспортних коридорів з використанням супутникових телекомунікаційних технологій є актуальним і потребує наукових методів вирішення.

Зв'язок з науковими програмами. Наукові результати роботи одержані в процесі виконання завдань «Цільової комплексної програми розвитку транспортного комплексу України «Транспорт» (1993-2010 рр.), «Загальнодержавної (Національної) космічної програми України на 1998-2002 роки», Програми створення, функціонування національної мережі міжнародних транспортних коридорів в Україні, затвердженої постановою Кабінету Міністрів України від 20 березня 1998 р. №346, Програми забезпечення безпеки дорожнього руху та екологічної безпеки транспортних засобів, затвердженої постановою Кабінету Міністрів України від 6 квітня 1998 р. №456. Впровадження результатів передбачене «Планом заходів по реалізації Концепції основних напрямків зкоординованої транспортної політики держав-учасниць СНД на період до 2000 року в галузі автомобільного транспорту», який затверджений Координаційно-транспортною радою міністрів транспорту держав-учасниць СНД.

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є задоволення попиту населення в перевезеннях при ефективному використанні транспортних засобів на основі раціональної організації пасажирських перевезень на мережі міжнародних транспортних коридорів з застосуванням телекомунікаційних технологій.

Задачі дослідження:

- провести аналіз методів організації міжнародних пасажирських перевезень та використання телекомунікаційних технологій;

- узагальнити систему державного регулювання на транспорті;

- розробити комплексну систему раціональної організації пасажирських перевезень на мережі міжнародних транспортних коридорів;

- розробити математичну модель перевезень та метод формування пасажирських маршрутних систем з використанням телекомунікаційних технологій;

- оцінити ефективність функціонування маршрутних систем на мережі міжнародних транспортних коридорів з використанням супутникових телекомунікаційних технологій.

Наукова новизна одержаних результатів визначається:

- застосуванням комплексного підходу щодо організації міжнародних пасажирських перевезень, який забезпечує заданий рівень обслуговування з доставкою пасажирів від «дверей до дверей» у визначений час при мінімальних витратах;

- проведенням кластерного аналізу законодавчого і нормативно-правового забезпечення організації міжнародних пасажирських перевезень;

- розробкою математичної моделі пасажирських перевезень на мережі міжнародних транспортних коридорів;

- реалізацією запропонованого методу побудови маршрутних систем за умови застосування телекомунікаційної технології;

- методикою експериментального дослідження адекватності моделювання пасажирських маршрутних систем при застосуванні телекомунікаційних технологій.

Практичне значення одержаних результатів визначається забезпеченням своєчасного, повного і якісного задоволення потреб населення в міжнародних перевезеннях при ефективному використанні транспортних засобів на основі застосування запропонованого методу формування маршрутних систем та його нормативно-правового і інформаційного забезпечення.

За результатами проведених досліджень створений комплекс алгоритмів і програм вирішення задач організації перевезень, що пропонується складовою частиною супутникових телекомунікаційних технологій.

Наукові результати роботи використовувались при розробці Правил надання послуг пасажирського автомобільного транспорту, затверджених постановою Кабінету Міністрів України від 18 лютого 1997 року №176, постанови Кабінету Міністрів України від 7 березня 1998 р. №269 «Про ратифікацію Верховною Радою України Конвенції про міжнародні автомобільні перевезення пасажирів і багажу», Порядку і умов організації перевезень пасажирів та багажу автомобільним транспортом, затверджених наказом Міністерства транспорту України від 21 січня 1997 року №21.

Особистий внесок здобувача.

По темі дисертації опубліковано десять робіт, з яких дві одноосібні [8, 10]. В роботі [1] здобувачем запропоновані принципи побудови комплексної системи міжнародних пасажирських перевезень. Особистий внесок здобувача в роботі [2] полягає в розробці критерія оптимальності маршрутизації перевезень, а в роботі [4] - алгоритму збору, обробки та трансформації даних щодо кореспонденції пасажирів за інформацією облікового методу. В роботі [3] пошукувачем особисто запропонована методика визначення екологічної складової при формуванні міжнародних маршрутних систем. Особистий внесок здобувача в роботах [6, 7] полягає в розробці принципів побудови нормативно-правової бази міжнародних перевезень, а в роботі [5] автором запропонована схема, алоритми вирішення задач організації та управління міжнародними автомобільними перевезеннями. В роботі [9] пошукувачем запропонована модель міжнародних пасажирських перевезень.

Апробація результатів дисертації. Основні положення роботи обговорені, схвалені на засіданні Колегії і Президії Міждержавного економічного комітету СНД, Раді Укравтотрансу, на конференціях та семінарах: «Проблеми транспорту та шляхи їх вирішення» (Київ, 1994); «Удосконалення конструктивних та експлуатаційних параметрів автомобілів та машин» (Київ, 1995); «Міжнародні автомобільні перевезення - проблеми їх вирішення» (Київ, 1995); «Проектування, виробництво та експлуатація транспортних засобів» (Львів, 1995); «Міжнародні перевезення пасажирів автомобільним транспортом: проблеми та шляхи їх вирішення» (Київ, 1997), на наукових конференціях професорсько-викладацького складу УТУ в 1995-1999 рр. та на науково-методичному семінарі секції перевезень на кафедрі «Транспортні системи і маркетинг» та засіданні кафедри «Правознавство і транспортні технології» УТУ.

Публікації. Основні наукові положення і результати дисертації опубліковані у 10 роботах загальним обсягом 7 друкованих аркушів.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація викладена на 146 сторінках основного тексту, включає 16 таблиць, 11 рисунків, складається з вступу, 4 розділів, висновків, списку літератури з 123 найменувань і додатків, в яких представлено забезпечення для засобів обчислювальної техніки, а також документи про впровадження розробок.

Основний зміст роботи

міжнародний телекомунікаційний перевезення пасажирський

У вступі обґрунтована актуальність теми дисертації, визначений зв'язок роботи з науковими програмами, мета і задачі дослідження, наукова новизна та практичне значення одержаних результатів, особистий внесок здобувача.

В першому розділі проведений аналіз методів організації міжнародних пасажирських перевезень, який показав, що ефективне функціонування транспорту в сучасних умовах визначається не тільки економічним розвитком країни, але й задоволенням нагальних потреб мільйонів людей і сприяє міжнародному співробітництву.

Про пріоритетність розвитку міжнародних пасажирських перевезень свідчить той факт, що за післявоєнний період гарантійний термін доставки пасажирів до місця призначення на території Західної Європи зменшився з 24-48 год. до 18-36 год. Це стало можливим, по-перше - завдяки успішному використанню і удосконаленню комплексних систем, які розглядаються як фактор ринкової орієнтації і забезпечують ефективну горизонтальну інтеграцію діяльності перевізників. По-друге, такі системи не можуть надійно функціонувати без комп'ютерного забезпечення, мережі зв'язку з застосуванням сучасних телекомунікаційних технологій. По-третє - завдяки інтеграції транспортних систем, яка базується на розробці та удосконаленні міжнародних стандартів перевезень пасажирів, оптимізації енергетичних та екологічних показників роботи транспорту, підвищення конкурентоздатності перевізників. По-четверте - за рахунок важелів державного регулювання діяльності транспорту на основі прийняття законодавчих та нормативно-правових актів, спрямованих на створення рівних умов для господарської діяльності, обмеження монополізму та розвиток конкуренції.

Уповільнення індустріально-технологічної динаміки промислового розвитку країн СНД, робить досить проблематичним перехід до економічного зростання, що в значній мірі відбивається на стані пасажирських перевезень, які характеризують рівень мобільності населення України. Наприклад, такий чинник як швидкість доставки пасажирів до місця призначення по території країн СНД за останні десять років скоротився в середньому на 10-20 відсотків.

Однією з причин такого положення є недостатня увага, яка приділяється технологічному забезпеченню перевезень пасажирським транспортом стосовно зазначених аспектів. І все ж така актуальна тематика не могла не знайти відображення в працях провідних вчених Артемьєва С.П., Батіщева І.І., Воркута А.І., Ігнатенко О.С., Канторови-ча Л.В., Кузнецова Г.І., Миротіна Л.Б., Муна Е.Є., Персіанова В.О., Резера С.М., Сухіна Ю.С., Тульчинського Л.І., Цветова Ю.М., Шкапича С.І., Barry J. Simpson, Petercon, Boyce, Dantzig та інших.

Завдяки науковій консультації Заслуженого діяча науки України, Лауреата Державної премії України, академіка, доктора технічних наук, професора Канарчука В.Є. було встановлено, що раціональна організація перевезень на мережі міжнародних транспортних коридорів, яка базується на комплексному підході, є дійовим та ефективним засобом маршрутизації на пасажирському транспорті.

Крім того, було доведено, що вирішення проблеми раціональної маршрутизації можливе лише за умови використання телекомунікаційних технологій в інтересах перевізників на міжнародному рівні співробітництва згідно з Указом Президента України від 4 березня 1997 р. «Про заходи щодо подальшого розвитку космічних технологій». Найбільш практичним для реалізації такої системи є співробітництво України, Росії і США в розробці версії Glonass в рамках системи «Вектор» з використанням супутників глобальної навігаційної супутникової системи (ГНСС). Доведено, що діючу систему «Вектор» потрібно зорієнтовувати не тільки на вирішення задач вантажних перевезень, а й на організацію надання послуг міжнародного пасажирського транспорту.

Обгрунтовано, що ефективність застосування систем «Вектор» може бути досягнута лише на створеній мережі міжнародних транспортних коридорів на основі розробки математичної моделі пасажирських перевезень.

В другому розділі викладені теоретичні аспекти побудови пасажирських маршрутних систем. Комплексна система міжнародних пасажирських перевезень на міжнародних автобусних маршрутах розглянута як сукупність проектних рішень, технічних засобів і методів організації і управління перевезеннями, що забезпечують заданий рівень обслуговування з доставкою пасажирів від «дверей до дверей» у визначений час при мінімальних витратах.

Характерною її особливістю є комплексне поєднання елементів дотранспортного, транспортного та післятранспортного обслуговування, завдяки яким повинно забезпечуватись повне і своєчасне задоволення попиту на перевезення. В той же час процес надання транспортних послуг в міжнародному сполученні здійснюється за транспортно-технологічною схемою, яка визначає організацію маршрутів і є об'єктом досліджень (рис. 1).

Доведено, що адаптивність телекомунікаційних технологій при їх застосуванні на мережі міжнародних транспортних коридорів можлива при уніфікації інформаційного та програмного забезпечення пасажирських перевезень. Це дозволить тільки за рахунок використання прогресивних технологій на 17% скоротити витрати пального, на 12% - кількість рухомого складу, на 10% - знизити собівартість перевезень.

Проведений кластерний аналіз елементів державного регулювання діяльності автомобільного транспорту (законів, угод, правил, конвецій тощо) дозволив оцінити їх вплив на вирішення задач побудови маршрутних систем на мережі міжнародних транспортних коридорів з застосуванням телекомунікаційного забезпечення. Показано, що найбільш пріоритетними є вимоги Конвенції про міжнародні перевезення пасажирів і багажу автомобільним транспортом (Бішкек, 1997 р.), міжнародних угод щодо перевезення пасажирів та вантажів, Правил надання послуг пасажирського автомобільного транспорту.

Раціональність побудови систем міжнародного сполучення на мережі транспортних коридорів оцінювалась за витратами часу пасажирів на переміщення, що представляється у вигляді

де П - кількість переміщень в період часу

t - час адаптації пасажирів до виконання рейсів за розкладом.

В третьому розділі здійснене математичне моделювання пасажирської маршрутної системи на мережі транспортних коридорів, розроблені алгоритми вирішення задач для застосування в телекомунікаційних технологіях.

З точки зору управління дискретними процесами для вирішення задач оптимальної побудови маршрутних систем існує два основних підходи. Перший підхід - динамічне програмування, засноване на принципі оптимальності Р. Белмана. Другий - варіаційний підхід, заснований на розповсюдженні ідей та методів математичного програмування на багатокрокові задачі, який сполучається з апаратом максимуму Л.С. Понтрягіна (дискретний принцип максимума). Не зважаючи на те, що метод динамічного програмування має певні переваги, але при обмежених обсягах пам'яті малих обчислювальних машин пріоритетним є використання принципу максимуму для вирішення задач реальної розмірності. Тому за результатами проведеного аналізу був прийнятий другий метод.

Доведено, що для задачі оптимальної побудови маршрутних систем доцільно досягати мінімуму критерія

за умов

У випадку одноекстремальності вирішення задачі при нелінійності рівнянь руху або обмежень на u та x, необхідними і достатніми умовами існування оптимального значення функції Ф(x^*, u^*) є

і при цьому на оптимальному рівні справедливі рівності (дискретний принцип максимуму)

де - функція Гамільтона, р(t) - сполучені змінні, (t) - вектор множників Лангранжа для обмежень (5), рівняння (10) - умови доповнюючої жорсткості.

При математичному моделюванні пасажирських перевезень (рис. 2) міжнародна транспортна система описується з використанням теорії графів та розподілом транспортних засобів (ТЗ) не тільки на міжнародних маршрутах, але й з урахуванням координації роботи за іншими видами сполучення (приміські та міжміські перевезення). Моделювання здійснене на базі теорії оптимальних дискретних процесів з диференціюванням за періодами показників якості, лінійних рівнянь руху і обмежень на управляючі та фазові змінні, а також у випадку введення резерву з урахуванням відповідних витрат (рис. 3). В рівнянні руху ТЗ на мережі міжнародних коридорів в матричній формі введено: - вектор стану системи розмірністю елементи якого співпадають з величинами та V - вектор управління розмірністю елементи якого V_i (t) відповідають входженню ТЗ в міжнародний транспортний коридор

де А||а_ij|| - матриця розмірністю (m_ym_y),

E^t=||l^t_ij|| - матриця розмірністю (m_ym_y).

Елементи матриць А, E^t визначаються наступним чином

На основі розробленої моделі пасажирських перевезень на мережі міжнародних транспортних коридорів здійснюється маршрутизація, виходячи з наступних обмежень. Система, яка формується, повинна містити множину не тільки апріорно заданих міжнародних маршрутів, але й множину приміських та міжміських автобусних маршрутів, які перетинають або співпадають на ділянках з транспортними коридорами. Довжина маршрутів не повинна перевищувати визначеної межі коридорів. Кінцеві пункти приміських та міжміських маршрутів повинні належати автостанціям, які знаходяться на мережі міжнародних транспортних коридорів.

Коефіцієнт використання місткості ТЗ не повинен бути більшим за одиницю, виходячи з кількості місць для сидіння в салонах автобусів, а максимальний пасажиропотік не повинен перевищувати пропускну здатність ділянок міжнародного транспортного коридору та автостанційних терміналів.

Розроблений метод обґрунтування побудови маршрутних систем на мережі міжнародних транспортних коридорів передбачає не тільки вибір і визначення кількості маршрутів, але й раціоналізацію маршрутної системи в комплексі з міжміськими та приміськими маршрутами. Крім того, з урахуванням оптимального розподілу ТЗ на мережі міжнародних транспортних коридорів вирішується задача визначення черговості та порядку обслуговування автобусів, що прибувають на автостанційні термінали, а також оптимізація місткості транспортних засобів.

В четвертому розділі здійснені експериментальні дослідження та аналіз результатів побудови пасажирських маршрутних систем на мережі міжнародних транспортних коридорів із застосуванням телекомунікаційних технологій. Розроблена методика оцінки удосконалення інформаційного забезпечення, яка дозволила сформулювати постановку задачі та провести розрахунки економічної ефективності щодо визначення кількості міжнароджних маршрутів (N).

Виходячи з того, що використання недостовірного інформаційного забезпечення про пасажирську кореспонденцію при маршрутизації перевезень призводить до зниження їх ефективності, було проведено вивчення впливу рівня достовірності зазначеної інформації на витрати (В), пов'язані з пересадкою та чеканням автобусів пасажирами (рис. 4).

Дослідження показали, що при кількості міжнародних маршрутів більше 100 одиниць ефективним є застосування телекомунікаційних технологій, а раціональними сферами використання телефонного і радіозв'язку є відповідно до 10 і до 35 маршрутів.

Результати роботи впроваджені при побудові міжнародної маршрутної системи автобусного сполучення між Україною і Німеччиною на Крітському міжнародному транспортному коридорі №3, що дало можливість скоротити кількість діючих маршрутів з 21 до 11, внести зміни в функціонування 8 маршрутів, застосувати розвозочно-збірні маршрути на території Німеччини шляхом заміни автобусів великої місткості на мікроавтобуси за напрямками з незначними пасажиропотоками. Такий підхід дозволив скоротити потребу в автобусах на 14 одиниць, обґрунтувати закриття міжміського маршруту Львів-Київ та впровадження міжміського маршруту Київ-Одеса з виконанням рейсів в зручний для пасажирів нічний час. Економічний ефект від дослідного впровадження розробленого методу побудови маршрутних систем міжнародного сполучення становить більше 500 тис. грн на рік.

Потенційний же економічний ефект від раціональної організації міжнародних перевезень пасажирів, який розрахований на період впровадження мережі міжнародних транспортних коридорів при застосуванні телекомунікаційних технологій, в порівнянні з іншими технологіями дозволить скоротити кількість маршрутів на 50 одиниць, за умови повного і якісного задоволення попиту населення на міжнародні перевезення і, таким чином, забезпечити ефективність впровадження в розмірі 2,8 млн. грн на рік.

Висновки

На основі проведених досліджень запропонований комплексний підхід щодо раціональної організації міжнародних пасажирських перевезень в умовах перебудови економіки транспорту, що передбачає принципові зміни в експлуатаційно-технологічній діяльності.

Розроблені методологічні засади формування нормативно-правової бази організації міжнародних пасажирських перевезень дозволили упорядкувати процедуру відкриття міжнародних маршрутів та сприяють впровадженню прогресивних технологій.

Доведено, що побудова пасажирських маршрутних систем на мережі міжнародних транспортних коридорів можлива лише при математичному моделюванні перевезень з застосуванням телекомунікаційних технологій.

Показано, що використання в математичній моделі міжнародних пасажирських перевезень функції Гамільтона, множників Лагранжа, методу «золотого перетину» забезпечує адекватність опису маршрутної системи, інтерактивний режим, адаптивність та універсальність модельних розрахунків.

Розроблена постановка задачі та алгоритми побудови маршрутних систем з використанням комплексної цільової функції, яка характеризує ступінь відповідності пасажиропотоків і вільних місць у транспортних засобах, а також черговість та порядок обслуговування автобусів на автостанційних виробничих терміналах на мережі міжнародних транспортних коридорів.

Проведена оцінка витрат автотранспортного виробництва при застосуванні різних видів зв'язку від достовірності інформаційного забезпечення та одержані експериментальні дані про закономірності зміни витрат, пов'язаних з пересадкою та чеканням автобусів пасажирів дозволили зменшити похибку визначення необхідної кількості міжнародних маршрутів до мінімально можливої (7%), що знаходиться в межах природнього коливання попиту на перевезення.

Створений комплекс технологій, алгоритмів і програм телекомунікаційного виробництва, в якому реалізований розроблений метод побудови пасажирських маршрутних систем на мережі міжнародних транспортних коридорів з застосуванням телекомунікаційних технологій, забезпечує досягнення потенційного економічного ефекту в розмірі більше 2,8 млн. грн на рік.

Дослідне впровадження розробленого методу побудови міжнародних пасажирських маршрутних систем було здійснене в сполученні Україна-Німеччина. Економічна ефективність впровадження визначається внесенням змін в функціонування 8 маршрутів; закриттям 10 міжнародних маршрутів; відкриттям міжміського маршруту Київ-Одеса (виконання рейсів в нічний час), закриттям міжміського маршруту Київ-Львів та введенням розвозочно-збірних маршрутів з застосуванням мікроавтобусів і становить понад 500 тис. грн на рік.

Список опублікованих автором праць за темою дисертації

1. Ігнатенко О.С., Марунич В.С., Ткаченко А.М., Дума І.М. Нормативно-правова база перевезень: оцінка стану і стратегія розвитку. «Проектування, виробництво та експлуатація автотранспортних засобів і поїздів»., Львів, 1995, том 1, с. 32-34.

2. Ігнатенко О.С., Марунич В.С., Дума І.М., Ткаченко А.М., До обгрунтування критерія пасажирських перевезень. «Проектування, виробництво та експлуатація автотранспортних засобів і поїздів»., Львів, 1995, том 2, с. 43-45.

3. Ткаченко А.М., Ігнатенко О.С., Марунич В.С. Пасажирські перевезення: екологічний аспект. - К.: «Автошляховик України», вип. 1, 1996, с. 2-4.

4. Марунич В.С., Ткаченко А.М., Журавель В.В., Дума І.М. Аналіз достовірності трансформації пасажиропотоків в кореспонденції. «Проектування, виробництво та експлуатація автотранспортних засобів і поїздів»., Львів, 1996, том 3, с. 98-100.

5. Ткаченко А.М., Игнатенко А.С., Марунич В.С. Международным перевозкам - законодательную основу. - К.: «Автошляховик України», вип. 1, 1997, с. 2-5.

6. Ігнатенко О.С., Марунич В.С., Ткаченко А.М., Вакарчук І.М. Про нормативно-правову базу. - К.: «Вісник Транспортної Академії України та УТУ», вип. 1, 1997, с. 104-108.

7. Велісевич М.К., Ткаченко А.М., Ігнатенко О.С., Марунич В.С., Журавель В.В. Методологічні засади побудови нормативно-правової бази. - К.: «Автошляховик України», вип. 3, 1997, с. 5-6.

8. Ткаченко А.М. Організація пасажирських перевезень і телекомунікаційні технології. - К.: «Вісник Транспортної Академії України та УТУ», вип. 2, 1999, с. 54-57.

Размещено на Allbest.ru