Исследование сети магистральных авиалиний России

УДК 656.7

ИССЛЕДОВАНИЕ СЕТИ МАГИСТРАЛЬНЫХ АВИАЛИНИЙ РОССИИ

В.В. БАЛАШОВ, А.В. СМИРНОВ, Т.О. ЦЕЙТЛИНА

Статья представлена доктором экономических наук, профессором Артамоновым Б.В.

Рассмотрена задача исследования и прогнозирования развития сети магистральных авиалиний России. Предполагается, что существование или отсутствие авиалинии определяется параметрами, характеризующими города вылета и прилёта и саму транспортную связь.

Ключевые слова: сеть авиалиний, условия существования, прямое сообщение, развитие авиалинии.

В 70-е - 80-е гг. в СССР проводились многочисленные и разнообразные работы по исследованию и прогнозированию развития авиатранспортной системы страны. В первую очередь необходимо отметить исследования, проводившиеся в ГосНИИГА. В работе Е.Г. Пинаева [1] изложен подход к оптимизации плановых решений при формировании планов развития гражданской авиации. Воздушно-транспортная система рассматривается как комплекс методов, позволяющих согласовывать по уровням управления, этапам и нормам планирования динамическую структуру планов отрасли. В работе И. А. Самойлова [2] рассмотрена задача формирования оптимальной структуры перспективного парка пассажирских самолётов. Предложен метод решения этой задачи, позволяющий определить рациональный типаж ВС с учётом времени внедрения перспективного самолёта и затрат финансовых, энергетических и трудовых ресурсов. Цикл исследований, посвященных проблеме анализа и прогнозирования спроса на авиаперевозки, был проведен группой сотрудников ГосНИИГА под руководством А. А. Соколова. Эта группа исследовала влияние ряда факторов на показатели авиаперевозок. В [3] рассмотрены вопросы, связанные с влиянием социально-экономических факторов на формирование пассажиропотоков и с использованием метода факторного анализа для прогнозирования пассажирских авиаперевозок. В 2003 г. сотрудниками ГосНИИГА О. Стародомским и И. Самойловым были представлены результаты моделирования авиаперевозок и оценки долгосрочных потребностей российских авиакомпаний в воздушных судах [4]. Полученные результаты могут использоваться для поиска рациональных решений в области технической политики авиационной отрасли.

Целью настоящей работы является разработка единой технологии исследования и прогнозирования развития рынка пассажирских перевозок на магистральных авиалиниях России. Объектом исследования является авиатранспортная система России. Рассмотрению подлежат сеть магистральных аэропортов и соединяющих их авиалиний, а также парк магистральных и региональных самолётов, осуществляющих пассажирские авиаперевозки. Важность и необходимость настоящей работы определяется ролью и местом прогнозирования рынка пассажирских авиаперевозок в решении проблем общества и бизнеса в области авиации. Актуальность работы определяется теми вызовами и угрозами, которые существуют на современном этапе развития рынка пассажирских авиаперевозок. Публикуемые прогнозы развития рынка пассажирских авиаперевозок являются недостаточными. Развитие вычислительных методов, таких как нейросетевое программирование и нечёткое моделирование, позволяет по-новому подойти к разработке алгоритмов прогнозирования развития сложных систем в условиях неопределённости.

Решение задачи прогнозирования пассажирских перевозок на сети внутрироссийских магистральных авиалиний целесообразно проводить в два этапа. На первом этапе должна решаться задача исследования и прогнозирования развития топологии сети авиалиний. В этих целях

необходима разработка модели "условий существования" прямого авиасообщения между городами/аэропортами рассматриваемой сети. На втором этапе должна решаться задача прогнозирования пассажиропотоков на сформированной прогнозной сети авиалиний.

В рассматриваемой предметной области имеются три основных составляющих: определённая совокупность городов, распределённых заданным образом по территории страны, в которых "генерируются" авиапассажиры; пассажиры, имеющие потребность перемещения в соответствии со своими целями - в определённых направлениях и в определённые моменты времени (потребности с течением времени меняются); авиатранспортные компании (АТК), конкурирующие между собой в борьбе за пассажиров. Возможности АТК ограничены условиями рентабельности их деятельности. Результатом компромисса между потребностями авиапассажиров совершить полёт в заданном направлении и возможностями авиакомпаний является расписание полётов авиакомпаний.

Спрос на пассажирские авиаперевозки - это основной фактор, определяющий уровень пассажиропотоков: он образуется в определённом месте (пункт вылета) и имеет свою цель (пункт прилёта). В своей реализации спрос имеет ограничения, определяемые топологией сети авиалиний: пассажир может осуществить полёт только определённым образом. Лишь с учётом этого ограничения можно прогнозировать уровни пассажиропотоков на авиалиниях и далее - парк ВС для обеспечения этих пассажиропотоков. При формировании базового набора данных использовался принцип репрезентативности (представительности): данные должны правильно отражать реальную ситуацию и тенденции развития авиатранспортной сети РФ. В настоящей работе приняты следующие условия репрезентативной выборки данных: рассматривается движение только магистральных и региональных ВС; рассматриваются только магистральные и региональные авиалинии (местные авиалинии исключены из рассмотрения); рассматривается ограниченная сеть магистральных аэропортов; из расписания полётов исключены маршруты полёта в аэропорты стран "ближнего" и "дальнего" зарубежья.

На процессы формирования и изменения пассажиропотоков влияет множество факторов, однако формализовать это влияние чрезвычайно сложно. Факторы имеют собирательный характер и, как правило, не являются непосредственно измеримыми. Одна из задач, которую необходимо решить при исследовании пассажирских авиаперевозок, - определить измеряемые параметры, в наибольшей степени характеризующие факторы, влияющие на объёмы авиаперевозок. Для определения рационального состава параметров, определяющих существование или отсутствие прямой авиасвязи между двумя данными городами (авиалинии), необходимы сбор разнообразных статистических данных, проведение численных экспериментов и анализ их результатов. В конечном счёте, наиболее значимые параметры сохраняются, а наименее значимые

- исключаются из дальнейшего рассмотрения. Предполагается, что существование или отсутствие авиалинии определяется тремя группами параметров, характеризующих каждый из двух городов и саму линию транспортной связи. Параметры, относящиеся к городу, разделяются на две группы, характеризующие город (с прилегающими к нему территориями) как "центр спроса" на авиаперевозки и как "цель поездки". Предполагается, что главным фактором, определяющим существование прямого авиасообщения между двумя городами/аэропортами России, является "цель поездки". В данном случае существование авиалинии в основном определяется движением авиапассажиров в направлении города с более высокими значениями "целевых" параметров. В работе рассматривались различные варианты состава параметров, характеризующих города/аэропорты вылета и прилёта, а также саму транспортную связь. Целью проводимых численных исследований было нахождение такого сочетания параметров, для которого оказались бы приемлемыми результаты моделирования реально существовавших или отсутствовавших в каком-либо конкретном году авиалиний. Наилучшая в этом смысле модель была исполь-

зована в целях прогнозирования развития сети магистральных авиалиний. Рассмотрена совокупность из 12 параметров авиалиний: Б1 - класс авиалинии (по типам ВС, принимаемых в аэропортах вылета/прилёта); Б2 - длина авиалинии; Б3 - наличие железнодорожного сообщения; Б4/Б5 - валовый региональный продукт субъекта Федерации города вылета/прилёта; Б6/Б7

- численность населения, отнесенного к городу вылета/прилёта; Б8/ Б9 - число мест размещения, отнесенное к городу вылета/прилёта; Б10/Б11 - статус города вылета/прилёта; Б12 -направление авиалинии (по статусам городов вылета и прилёта, Федеральным округам и субъектам Федерации). Множество элементов исходной выборки формируется согласно "целевой" концепции - по результатам сравнения целевых возможностей двух городов авиалинии (параметры Б8/Б9 и Б10/Б11). В качестве "главного" города авиалинии выбирается город с более высокими значениями целевых параметров. Массив исходных данных содержит информацию о четырёх измеряемых параметрах двух городов и о четырёх измеряемых параметрах авиасвязи (реально существующей или возможной) между городами. Предполагается, что наличие транзитных пассажиров не оказывает влияния на "условия существования" данной авиалинии, и информация о других городах ("центрах спроса" и "целях поездки" транзитных пассажиров) не требуется.

Для исследования и прогнозирования развития авиатранспортной системы целесообразно использовать информационные модели. Возможность успешного использования таких моделей основана на гипотезе о существовании статистической связи между "входом" и "выходом" модели системы, т.е. отображением входной информации в выходную. При разработке информационной модели определяющую роль играет правильный выбор состава исходной информации. Недостаточная информация не позволяет создать качественную модель. В то же время избыточная информация может привести к "зашумлению" исходных данных, что также может отразиться на качестве информационной модели. Необходимая информация о предметной области может быть получена на основе данных о существующих (или существовавших ранее) авиалиниях и о относящихся к ним городах/аэропортах.

Основным видом информации об авиаперевозках традиционно являются разнообразные статистические данные. Как правило, статистические данные представляют собой фиксированные показатели в виде стандартных форм статистической отчётности или в виде таблиц. Важнейшим видом информации об авиаперевозках является расписание движения ВС. На основе расписания могут быть получены оценки предельных значений показателей авиаперевозок. Для определения фактических значений показателей необходимо привлечение сравнительно небольшого объёма статистической информации. Наиболее полным информационным источником являются ежегодные расписания движения ВС, формируемые Центром расписаний и тарифов Главного агентства воздушных сообщений РФ (ЦРТ ГАВС РФ). Расписание даёт возможность получать самые разнообразные показатели авиаперевозок. В расписании полётов фигурируют не пассажиры, а пассажирские кресла. Вследствие этого при прогнозировании пассажиропотоков на основе расписания полётов необходимо принять гипотезу о полной занятости пассажирских кресел. В этом случае показатели отдельных пассажиропотоков должны вычисляться в относительном виде - по отношению к некоторому суммарному показателю. Это, тем не менее, даёт возможность сформировать структуру пассажиропотоков. Для придания этой структуре размерного вида используется прогноз суммарного годового пассажиропотока. Имея в распоряжении структуру пассажиропотоков, можно решить задачу распределения пассажиропотоков по сети авиалиний. Затем в соответствии с расписанием рейсов создаётся матрица суточных пассажиропотоков для некоторой "рациональной" структуры парка ВС. Исходя из "рациональной" частоты рейсов, определяется требуемое число ВС различного класса. Данная последовательность решаемых задач составляет сущность предлагаемого подхода к решению задачи прогнозирования состава перспективного парка ВС.

На основе базы данных расписания для каждой авиалинии (аэропорт вылета - аэропорт прилёта) рассчитан показатель состояния, определяющий продолжительность функционирования авиалинии в течение года, - "навигационный период авиалинии". Он определяется как суммарное число недель в году, когда на авиалинии осуществляются полёты. Авиалинии по периоду навигации можно разделить на три группы авиалиний, на которых полёты осуществляются: круглогодично; в течение некоторой части года; эпизодически. Можно предположить, что на каждой авиалинии присутствуют две составляющих пассажиропотока - круглогодичная и сезонная. Эти составляющие определяются в основном целевым назначением поездок пассажиров. Круглогодичный пассажиропоток характерен, в частности, для поездок в административный центр. Сезонный пассажиропоток связан, как правило, с поездками к местам отдыха. Представляется целесообразным разделять авиалинии по принципу преобладания той или иной составляющей пассажиропотока. К авиалиниям с преобладанием круглогодичной составляющей пассажиропотока относятся авиалинии, начинающиеся с увеличивающейся интенсивностью, продолжающиеся с постоянной интенсивностью или заканчивающиеся с уменьшающейся интенсивностью. К авиалиниям с преобладанием сезонной составляющей пассажиропотока относятся авиалинии, на которых интенсивность навигации в течение года меняется существенно, но в начале и в конце года является практически одинаковой. В соответствии с приведенными критериями авиалинии можно подразделить на "круглогодичные" (с преобладанием круглогодичной составляющей пассажиропотока) и "сезонные" (с преобладанием сезонной составляющей пассажиропотока). На рис. 1 приведены данные о количестве " круглогодичных" (слева) и "сезонных" (справа) авиалиний, имевших в 2006 г. определённый период навигации.

Рис. 1. "Круглогодичные" и "сезонные" авиалинии 2006 г.

Для одной и той же авиалинии регулярность и интенсивность полётов могут меняться в течение года. На основе данных о навигационном периоде, числе дней в году, когда осуществляются полёты, и о суммарном количестве рейсов за год формируются следующие показатели. "Средняя регулярность" (осреднённое за год число дней в неделю, когда осуществляются полёты) определяется как отношение числа дней навигации в году к числу недель навигации в году. "Средняя интенсивность" (осреднённое за год число рейсов в неделю) определяется как отношение числа рейсов за год к числу недель навигации в году. На рис. 2 представлены данные о навигационном периоде существовавших в 2006 году авиалиний в пространстве показателей "средняя регулярность" и "средняя интенсивность".

6° Г

Рис. 2. Распределение авиалиний, существовавших в 2006 г., в пространстве показателей "средняя регулярность" и "средняя интенсивность"

Большая часть авиалиний концентрируется вдоль "ребер" трёхмерного куба с минимальными значениями "средней регулярности" и "средней интенсивности", с максимальным значением навигационного периода и минимальным значением "средней интенсивности", а также с максимальными значениями навигационного периода и "средней регулярности". Место расположения авиалинии в пространстве трёх показателей показывает стадию её развития, определяемую уровнем пассажиропотока. Увеличение годового пассажиропотока на авиалинии приводит к необходимости увеличения числа полётов ВС в течение года. Наиболее рациональные варианты развития "круглогодичных" и "сезонных" авиалиний можно представить следующим образом. "Круглогодичная" и "сезонная" авиалинии образуются, как правило, в окрестности "ребра" с минимальными значениями "средней регулярности" и "средней интенсивности". В своём развитии "круглогодичная" авиалиния быстро достигает максимального значения навигационного периода (рис. 1). Напротив, "сезонная" авиалиния может достаточно долго развиваться путём увеличения числа полётов ВС в течение года за счёт увеличения "средней регулярности" и оставаться в рамках практически постоянного начального периода навигации. Только с появлением на "сезонной" авиалинии заметной круглогодичной составляющей пассажиропотока она переходит в стадию круглогодичного функционирования со значением навигационного периода, близким к максимальному. Развитие "круглогодичных" и "сезонных" авиалиний на стадии круглогодичного функционирования происходит одинаково. Учитывая расположение авиалинии в пространстве показателей состояния в течение года, магистральные авиалинии можно разделить на следующие группы: 1) круглогодичные ежедневные авиалинии - с полным периодом навигации и растущей "средней интенсивностью"; 2) круглогодичные неежедневные авиалинии - с полным периодом навигации и растущей "средней регулярностью"; 3) некруглогодичные неежедневные авиалинии - с неполным периодом навигации и растущей "средней регулярностью" (в основном - "сезонные"); 4) некруглогодичные еженедельные авиалинии - с неполным периодом навигации, возникшие или исчезнувшие в данном году; 5) эпизодические авиалинии - с периодом навигации не более 12 недель. Развитие авиалинии связано

с её переходом из одной группы в другую. Сначала происходит определённое наращивание регулярности, далее наращивание навигационного периода до насыщения, наращивание регулярности до насыщения и лишь затем наращивание интенсивности. Для "круглогодичных" авиалиний вначале происходит наращивание навигационного периода до насыщения, далее наращивание регулярности до насыщения и лишь затем наращивание интенсивности.

Таким образом, сеть магистральных авиалиний России в значительной степени является упорядоченной структурой и её развитие происходит в соответствии с определёнными закономерностями. Для их выявления предлагается использовать первичную информацию об основных параметрах городов вылета и прилёта и соединяющей их авиалинии. Закономерности развития сети магистральных авиалиний России могут быть формализованы в виде "условий существования" авиалиний. В предположении, что базовые экономические условия в стране стабилизировались, "условия существования" авиалиний могут быть использованы в целях прогнозирования развития сети авиалиний.

ЛИТЕРАТУРА

1. Пинаев Е.Г. Экономико-математическое моделирование в исследовании перспектив развития гражданской авиации // Труды ГосНИИ ГА. - 1980. - Вып. 195. - С. 139 - 146.

2. Самойлов И.А. Алгоритм формирования требований к характеристикам перспективных магистральных самолётов на базе комплекса прогностических моделей // Труды ГосНИИ ГА. - 1984. - Вып. 232. - С.10-19.

3. Курилец М.А. Прогнозирование пассажирских авиаперевозок методом факторного анализа с учётом социально-экономических факторов // Труды ГосНИИ ГА. - 1985. - Вып. 245. - С. 32 - 36.

4. Стародомский О., Самойлов И. Сколько самолётов потребуется авиакомпаниям через 10 лет? ГосНИИ ГА оценил потребность российских авиакомпаний в поставках самолётов // Авиатранспортное обозрение. - Июль/август 2003. - № 47. - С. 22-27.

STUDY OF RUSSIA’S TRUNK AIR ROUTES

Balashov V.V., Smirnov A.V., Tseytlina T.O.

Problem of study and forecasting of the development of Russia’s trunk air routes have been considered. It is assumed that the existence or non-existence of an air route depends on various parameters that characterize the cities of departure and destination and the transport link.

Key words: air route network, existence conditions for air routes, direct link, development of air route.

Сведения об авторах

Балашов Виктор Васильевич, 1940 г.р., окончил МАИ (1963), кандидат технических наук, доцент, ведущий научный сотрудник НИ0-10 ЦАГИ им. проф. Н.Е. Жуковского, автор более 200 научных работ, область научных интересов - исследование и прогнозирование развития авиационной транспортной системы России и внутрироссийских пассажирских авиаперевозок.

Смирнов Андрей Валентинович, 1961 г.р., окончил МФТИ (1984), кандидат технических наук, доцент, начальник отдела НИ0-10 ЦАГИ им. проф. Н.Е. Жуковского, автор более 150 научных работ, область научных интересов - стратегия развития авиационной отрасли России, исследование и прогнозирование развития авиационной транспортной системы страны.

Цейтлина Татьяна Олеговна, окончила МФТИ (2008), младший научный сотрудник НИ0-10 ЦАГИ им. проф. Н.Е. Жуковского, автор более 50 научных работ, область научных интересов - исследование и прогнозирование развития сети внутрироссийских авиалиний.