Анализ процессов мультимодальных грузовых перевозок на базе логико-логистической матрицы и задачи формирования АСУ мультимодальными транспортными системами

Выпуск 2

УДК 658.012.11.56:656.073

Пасевич Веслав,

канд. физ.-мат. наук, ст. преподаватель, Институт математики Западно-Поморского технологического университета

АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ МУЛЬТИМОДАЛЬНЫХ ГРУЗОВЫХ ПЕРЕВОЗОК НА БАЗЕ ЛОГИКО-ЛОГИСТИЧЕСКОЙ МАТРИЦЫ И ЗАДАЧИ ФОРМИРОВАНИЯ АСУ МУЛЬТИМОДАЛЬНЫМИ ТРАНСПОРТНЫМИ СИСТЕМАМИ ANALYSIS OF THE MULTIMODAL FREIGHT TRAFFIC ON THE BASIS OF LOGIC-LOGISTICS MATRIX AND PROBLEMS FOR FORMING ACS MTS

При современной транспортной политике принцип мультимодальности стал превалирующим в мировой практике организации грузовых перевозок. В основе мультимодальности лежит системная интеграция всех видов транспорта в единый комплекс, где в конкуренцию вступают не отдельные виды транспорта, а транспортные мультимодальные коридоры и их необходимые части: отрезки магистралей, соединяемые транспортными узлами. В работе приведен сравнительный анализ видов грузового транспорта, стявятся и обосновываются основные задачи программно-математического обеспечения АСУ транспортным узлом многоцелевого назначения как подсистемы АСУ МТС

With modern transport policy the principle of multimodality became prevalent in the world organization of cargo transportation. At the heart of multimodal system is the integration of all transports modes in a single complex, where the competition does not take certain types of transport, multimodal transport corridors and their required parts: segments of highways. The paper provides a comparative analysis of the trucks types, the basic problems of the AMS hub of multi-purpose, as subsystems of ACS MTS are put and solved.

Ключевые слова: транспорт, мультимодальность, грузовая единица, политранспортный узел, АСУ Key words: transport, multimodal sustems, loading unit, politransport junction, ASU.

Введение

[6, с. 166-170]. Именно в них сконцентрировались основные противоречия и нестыковки единой методологии организации, моделирования и формирования АСУ мультимодальных транспортных процессов.

В моделях выбора варианта мультимодального коридора генеральными критериями являются мимнимум времени и минимум стоимости доставки единицы груза. В настоящее время существуют развитые методы и технологии ораганизации грузовых перевозок отдельными видами транспорта и их совокуп-

Проектирование АСУ политранспорт-ной системы (АСУПТС) как объекта управления мультимодальным процессом требует формализации не только на уровне локальных АСУ видов транспорта, но и обобщенных моделей с целью поддержки и принятия решений комплесного характера. Иными словами, необходимо математическое и программное обеспечение АСУ ТП нового уровня: Автоматизированной системы управления мультимодальными транспортными системами ТУ регионального уровня (АСУ МТС).

Содержание

ностями [1, с. 105-109; S, с. 172-176].

Вместе с тем опыт организации мультимодальных перевозок показал, что в по-литранспортных процессах «узким местом» являются пункты перевалки и хранения груза (порты, терминалы, грузовые станции и склады). Дальнейшее развитие инфраструктуры этих элементов единого транспортного процесса привело в конце XX в. к формированию в регионах концентрации и пересечения грузопотоков транспортных узлов (ТУ) много -целевого назначения во всех регионах мира

Концепция АСУ МТС предусматривает эффективное и системное сочетание служб, обеспечивающих управление всем комплексом мультимодального процесса, включая взаимодействие с аналогичными информаци-онно-управляющими комплексами как территориального, так и глобального уровня [3].

Разработка и создание такой системы на первом этапе требует проведения системного анализа указанного процесса, учитывающего современные требования не только транспортной работы, но и специфики регионально состояния территориальной экономики, поскольку мультимодальный процесс целиком относится к задачам глобалистики и решения целого ряда нетранспортных задач: товарообмена между регионами и материками, энергетической и экологической безопасности, социально-правовых взаимоотношений между государствами и государственными объединениями [7].

Специфику особенностей работы каждого вида транспорта предлагается анализировать на базе выводов табл. 1.

Таблица 1 Логико-логистическая матрица взаимодействия видов грузового транспорта

№ п/п Вид транспорта Скорость Л н о о я § (в ч о п о м £ Л н и о я т я - о ч о И т Л н и о я л 4 8 ю о 5 Географические возможности Логистический показатель, К

1 Морской - + + - + 3

2 Речной - + + - - 2

3 Река-море - + + + - 3

4 Железнодорожный + + - + - 3

5 Автомобильный + - - + - 2

6 Авиационный + - - - + 2

7 Трубопроводный + + + - + 4

Проведем анализ предложенных в табл. 1 положений.

Скорость. Скоростные характеристики весьма важны в современных условиях. Внедрение новейших и нанотехнологий, конкурен-

ция, интенсификация производства как у потребителя продукции, так и у производителя требуют адаптации всех звеньев производственного процесса. С другой стороны, для создания запасов сырья, комплектующих, тары, ГСМ нужны дополнительные территорий, складов, площадок хранения, что приводит к росту непроизводительных затрат [4, с. 216— 229]. Интенсификация доставки (отправки) необходимых производственных ресурсов определяет и сокращение времени их поступления. Однако при этом резко возрастает цена перевозок и нагрузка как на магистрали, так и на подвижной состав, определяемый заложенной в технологии мультимодальной работы видом (видами) транспорта (табл. 2).

Таблица 2

Сравнительная оценка скоростей грузоперевозок по типу транспортной единицы

Вид транспорта

Показатель, V (км/ч) Судно морское О и И 9 5 у и а Судно река-море автомобиль Ж/д состав Самолет Регональ.

Скорость доп. 26 26 26 120 100 600

Скорость экспл. 25 20 22 90 80 400

Скорость технолог. 24 18 20 70 50 250

Допустимая скорость — максимальная скорость движения ТЕ по техническим условиям завода-изготовителя.

Эксплуатационная скорость — максимальная скорость движения ТЕ по условиям состояния магистрали

Технологическая скорость — среднестатистическая максимальная скорость движения ТЕ с учетом задержек, простоев, погрузки-разгрузки, ожидания и т. п.

Грузоподъемность. Беспорное первенство по этому показателю принадлежит водному (водоизмещающему) транспорту [9]. При равных условиях единица водного транспорта обеспечивает перемещение объема груза в десятки раз превышающие железнодорожные, автомобильные и тем более авиационные перевозки (табл. 3).

Выпуск 2

Выпуск 2

Таблица 3

Грузоподъемность ТЕ по типу груза (грузовые и наливные) и виду транспорта для единой Европы в Балтийском регионе

№ п/п Тип Морской Речной Река-море Ж/д* Авто Самолет Трубопровод

24 000 5000 5000 1200 18 2

1 Г 40 000 2700 2700 2400 20 20 —

60 000 1300 1000 22 60

30 000 3000 5000 1200 20 Нефть — 60 м3/мин Газ — 200 м3/мин

2 Н 60 000 1500 2000 2400 24 —

120 000 600 600 30

Экологичность. Использование грузовых магистральных автомобилей и самолетов наносит значительно больший экологический ущерб окружающей среде, чем другие виды транспорта. Сюда следует отнести выбросы отработанных газов, необходимость при строительстве и прокладке коммуникаций больших вырубок лесных массивов, осушение значительных территорий [2. с. 64-65]. Это нехарактерно для морских путей. Речной и река-море флот появляются на шлюзованных магистралях и водохранилищах как следствие комплексного решения целого ряда системных социально-экономических задач развития регионов и территорий: строительства гидроэлектростанций, водохранилищ (стратегический запас воды), нужд сельского хозяйства, орошения, туризма, снижения последствий чрезвычайных ситуаций (наводнения, пожары, засухи) и т. д. (табл. 4).

Таблица 4 Расчетные значения интегрального коэффициента технической эффективности для грузовой единицы

№ п/п Вид транспорта Интегральный коэффициент технической эффективности работы условной транспортной ,г

1 Морской 48,07

2 Речной 19,47

2а Река-море плавания 25,44

3 Железнодорожный 14,15

4 Автомобильный 2,2

5 Воздушный 5,68

Мобильность. По ряду объективных причин некоторые транспортные единицы не могут перемещать обычный и крупногабаритный груз «от двери до двери». Это положение относится к морским и река-море судам, авиации. Вместе с тем речными судами (малая осадка и габариты), железнодорожными составами и особенно автомобилями доставка товара обеспечивается в любой пункт или место погрузки-разгрузки в ТУ с традиционными подъездными путями.

Организация АСУ МТС в этом показателе затрудняется при моделировании прогнозных задач разностью в традиционных мерах водного и наземного транспорта (табл. 5).

Географические (геофизические) возможности.

Наличие положительной характеристики морскому, авиационному и трубопроводному транспорту определено потому, что для них возможны перемещения грузов в любую точку потребления (производства) товара по воде (под водой), по воздуху при наличии ТУ или порта.

Таблица 5

Соотношение размерностей показателей моделирования состояния наземного и

водного транспорта

№ п/п Показатель

1 Миля морская 1 1,852 км

2 Кабельтов 1 182,2 м

3 Фут 1 304,8 мм

4 Дюйм 1 24,5 мм

5 Визирная линия 1 2,54 мм

6 Узел 1 1,852 км/ч

7 Фунт 1 0,4536 кг

Отрицательная характеристика автомобилю и железной дороге дана в силу нереальности при современных технологиях строительства магистралей в районах Крайнего Севера и Сибири (70 % территории России) как по капитальным, так и по эксплуатационным затратам на вечной мерзлоте, учитывая дополнительно малонаселенность этих территорий. Вместе с речными и река-море судами эти виды транспорта не могут также в промышленных масштабах пересекать океаны. Сравнительная характеристика показателей работы видов грузового транспорта, характерных

Обобщенные показатели работы

для данных Европы, показана в табл. 6 [9].

Особо следует остановиться на трубопроводах. В отличие от других типов транспорта, определяемых дискретным типом организации перевозок (единица груза), они представляет особый вид транспорта непрерывного действия. В основе их работы лежат гидродинамические и гидравлические законы, мало сопоставимые с традиционными грузовыми операциями. Вместе с тем они также являются непосредственным участником единого транспортного мультимодального процесса, замыкаясь в ТУ на все другие виды транспорта.

Таблица 6

видов транспорта в Европе

№ Вид транспорта Средняя скорость Средняя грузоподъемность (т) Мощность энергоустановки

п/п доставки груза (км/ч) кВт л/с

1 Морской 41,2 30 000 6000 8160

2 Речной 12,7 920 600 816

2а Смешанного плавания река-море 21,2 2400 2000 2720

3 Железнодорожный 45,5 1400* 4500 6120

4 Автомобильный 55,0 8 200 272

5 Воздушный 620 55 6000 8160

* — условно принято за состав при 1 локомотиве с 35 вагонами (грузоподъемность одного вагона в 40 т).

Важным аргументов в пользу дальнейшего развития процессов автоматизации управления элементов и подсистем мультимодального процесса в виде основной их части — АСУ МТС является необходимость оптимизации транспортных потоков и их стыковки (сочетания) в узлах переработки груза по критериям минимума затрат и времени, когда цены реализации доставки единицы товара разными видами транспорта имеют весьма резкое различие (табл. 7).

Таблица 7 Тарифы транспортировки крупногабаритных грузов в Балтийском регионе

№ п/п Вид транспорта Тариф

1 Авиационный 0,10

2 Автомобильный 0,055

3 Железнодорожный 0,02

4 Морской 0,0065

5 Речной 0,006

6 Трубопроводный 0,002

Предложенная логико-логистическая

транспортная матрица и ее характеристики носят дискуссионный характер, ее показатели и состав могут быть дополнены или изменены [5]. Поэтому автор не настаивает на конечности приведенных параметров матрицы. Однако она в значительной степени отражает основные сравнительные свойства отдельных видов единого мультимодального транспортного комплекса на современном уровне.

Заключение

Приведенный анализ показывает, что дальнейшее развитие и совершенствование АСУ МТС, особенно его основной части — программного и математического обеспечения, являются научно-технической проблемой, замыкающейся на целый ряд социально-экономических задач: распределение трудовых, промышленных, сырьевых и сель-

Выпуск 2

Выпуск 2

ско-хозяйственных ресурсов, геополитику и безопасность, перспективные нанотехнологические комплексы и т. п.

На современном этапе четко просматриваются следующие первоочередные задачи автоматизации процедур подготовки и принятия решений по управлению многоцелевыми ТУ.

1. Разработка моделей и средств автоматизации грузопотоков в ТУ на основе идентификации распределений его характеристик, типизации всех видов подвижного состава политранспрортного процесса по грузовому показателю.

2. Создание классификационных таблиц

транспортных систем по данным состояния обрабатываемых в ТУ типов грузовых единиц при составлении алгоритмов и моделировании технологий организации движения, перевалочных, складских работах в АСУ МТС.

3. Формирование в АСУ ТУ моделей и средств оценки вероятности ошибочных решений при организации работы ТУ, обосновании и проектировании мультимодальных цепочек.

4. Проектирование математических методов прогнозирования характеристик мультимодальных процессов в условиях ограниченной априорной информации

Список литературы

1. Арефьев И. Б. Анализ и перспективы развития мультимодальных транспортных коридоров России в Балтийском регионе / И. Б. Арефьев // Транспортная политика, экономика и образование: сб. / Мин-во транспорта РФ. — СПб., 2006.

2. Арефьев И. Б. Определение интегрального коэффициента технической эффективности транспортной единицы / И. Б. Арефьев. — СПб.: МАТ, 2007.

3. Клавдиев А. А. Адаптивные технологии информационно-вероятностного анализа транспортных систем / А. А. Клавдиев, В. Пасевич. — СПб.: СЗТУ, 2009. — 305 с.

4. Мунджишвили Т. Логико-вероятностная модель оценки финансового состояния предприятия / Т. Мунджишвили // Прикладная математика и компьютерные науки: тр. Тбилисского ун-та. — Тбилиси, 2005. — № 364 (24).

5. Пасевич В. Анализ и прогнозирование транспортных систем (Байесовский подход) / В. Пасевич. — СПб.: Система, 2005. — 84 с.

6. Пасевич В. Задачи распределения грузопотоков в транспортных системах / В. Пасевич // Тр. Междунар. науч.-практ. конф. — СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2007.

7. Степанов А. Л. Порт в транспортной логистике / А. Л. Степанов [и др.]. — СПб.: ГМА, 2008. — 205 с.

8. Pasewicz W. A new approximation of probabilities of decision mistakes in transport junction / W. Pasewicz; Siewierno-Zapadnyj Techniczeskij Uniwiesitiet, APS-2004. — St.-Petersburg, 2004.

9. Ежегодный бюллетень европейской статистики (транспорт) / ЕЭК. — Нью-Йорк, 20002008.