Модель динамической транспортной карты региональной автотранспортной социоприродоэкономической системы

9. Чаусова Е. В. Динамическая сетевая модель управления запасами с интервальной неопределенностью спроса и потерь запаса // Вестник ТГУ. 2006. №290. С.208-215.

I.E. Agureev, V.M. Tropina

THE DYNAMIC OF LOGISTICAL SYSTEM IN THE TRANSPORTATION CHAINS

The derivation of mathematical model of logistical system consisting of two warehouses and car flow that performs transportation processes from one to another is given. The warehouses belong to the different levels of logistical chain. The model is written as the dissipative ordinary differential equations system. The areas of the usage of yhe given model and the set of the possible solvable problems are shown. The main results of initial investigation of the model properties are proposed.

Key words: logistics, mathematical modeling, logistical systems, ordinary

differential equations, attractors.

Получено 17.08. 11

УДК 656.13:56.011.54/56

В.А. Корчагин, д-р техн. наук, проф., 8-4742-328207, rizaeva.u.n@vandex.ru. Ю.Н. Ризаева, канд. экон. наук, доц., 8-4742-328207, rizaeva.u.n@vandex.ru.

МОДЕЛЬ ДИНАМИЧЕСКОЙ ТРАНСПОРТНОЙ КАРТЫ РЕГИОНАЛЬНОЙ АВТОТРАНСПОРТНОЙ СОЦИОПРИРОДОЭКОНОМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

Разработана принципиально новая модель динамической транспортной карты региональной автотранспортной социоприродоэкономической системы, позволяющая эффективно управлять процессом грузовых перевозок региона, учитывая при этом экологическое воздействие автотранспортного процесса на окружающую среду.

Ключевые слова: автотранспортная система, окружающая среда, регион.

В настоящее время возникла острая необходимость в повышении социально-экономической и эколого-экономической эффективности автомобильных перевозок как в отдельных регионах, так и в России в целом. Несмотря на проводимые в последнее время мероприятия по сохранению и оздоровлению окружающей среды, острота экологических проблем не только не снижается, но и продолжает нарастать. Исследования ученых, оценивающих современную антропогенную нагрузку на биосферу, показали, что уровень ее воздействия, при котором биосфера Земли будет функционировать без потерь, превышает допустимые нормы примерно в десять раз.

В настоящее время разработка долгосрочной стратегии развития региона должна проводиться в рамках официально признанного направления устойчивого развития. Многие страны приняли такую программу действий, осознавая угрозу исчезновения человека и биосферы. На уровне страны в аспекте этой проблемы следует говорить о повышении качества жизни населения.

Интенсификация воздействия техногенного пресса на природную среду, хищническая эксплуатация природных ресурсов, деградация природной окружающей среды привели к подрыву воспроизводственной основы жизнедеятельности людей, что послужило причиной переориентации стратегии и тактики развития территориально-этнических сообществ, являющихся формой социальной организации природохозяйственных комплексов и объектом управления (регион, область, район), где приоритетное место должен занять социоприродоэкономический критерий динамики развития. Именно этот критерий обязывает рассматривать территорию региона как функционирующую региональную автотранспортную социопри-родоэкономическую систему (РАСПЭС).

В рамках этой парадигмы содержание процессов грузовых перевозок должно рассматриваться не только с точки зрения автотранспортного процесса, но и человека, и условий его жизнедеятельности. Поэтому предметом такого исследования, в первую очередь, должны стать природохозяйственная деятельность людей и ее естественная основа - природные ресурсы, природная среда. В совокупности эти элементы и составляют воспроизводственную основу функционирования РАСПЭС, а их использование все более превращается в фактор, определяемый уровень эффективности грузовых перевозок в регионе.

С этих позиций процесс грузовых перевозок следует рассматривать как систему связей, включающую отношения по поводу личного фактора (с учетом обеспечения социально-экологическими благами), вещного фактора (с учетом материальных условий техногенного происхождения и императивов сохранения среды обитания) и общественных взаимодействий (с учетом экологизации природопользования).

Поскольку природопользование выступает формой взаимодействия общества и природы, а сам процесс перевозок - специфическим способом "обмена веществ" между ними, необходимо на основе познания объективных интегральных законов природопользования выявить зависимости между структурными элементами функционирующей РАСПЭС, определить императивы (нормативы, лимиты, ограничения и т.п.), неукоснительное выполнение которых должно обеспечиваться институционально-правовой базой. Система управления, в свою очередь, "обратной связью" может содействовать сохранению и развитию основы РАСПЭС.

Поэтому реализация оптимальных условий, адекватных целям сбалансированного взаимодействия отношений между субъектами экономи-

ческой деятельности, потребителями материальных и экологических благ возможна путем действенных мер государственного регулирования и методов самоуправления на конкретной территории .

Большая часть существующих моделей транспортных систем ориентирована на решение вопроса о построении оптимального плана перевозок. В таких моделях подразумевается, что все функционирование транспортной сети осуществляется из одного центра. При этом решается задача оптимизации перевозок в рамках существующей неизменной сети или изменения в структуре транспортной сети, ее развитие также рассматривается как результат принятия решения центром управления транспортной сетью и реализации этого решения без учета экологического вреда, наносимого окружающей среде.

Между тем, в условиях роста объема перевозок с этим условием нельзя не считаться. В существующих исследованиях и схема перевозок, и процесс развития транспортной сети складываются из одновременных независимых друг от друга действий этих субъектов. При этом действия не являются ни полностью скоординированными, ни совершенно случайными. Несмотря на важность указанных разработок, системная проработка целостной модели региональной автотранспортной системы в отечественной научной литературе и реализованных программах практически отсутствует либо носит фрагментарный характер. Результаты имеющихся теоретических разработок разрозненно применялись в практике логистических компаний на территориях страны.

Необходимость решения избранного круга проблем и на их основе построения механизмов управления функционированием РАСПЭС предопределили задачи исследования:

раскрыть системную определенность отношений общества и природы, содержание понятия «автотранспортная региональная социоприро-доэкономическая система»;

выявить взаимообусловленность социальных, экономических и природных факторов в рамках региональной организации автотранспортного процесса, развивающегося по общесистемным принципам и имеющего свою специфику;

выработать механизмы согласования индивидуальных, региональных, национальных и наднациональных социально-экономических интересов в контексте устойчивого общественного развития;

предложить алгоритм управления РАСПЭС в соответствии с концепцией устойчивого развития.

Есть объективная целесообразность разработки и внедрения новых новаторских транспортных технологий, экологически чистых и наиболее подходящих для конкретного региона. Для обеспечения конкурентоспособности региона его транспортные системы должны быть гибкими, надежными, эффективными и социально ориентированными. Они должны

проектироваться на гармоничное взаимодействие с природной и социальной средой, служить транспортными каналами между субъектами РФ, решать геополитические задачи.

Одним из эффективных способов решения этих вопросов является использование возможностей информационных технологий для управления транспортными потоками. Создание транспортно-информационной системы позволит частично решить существующую проблему загрязнения окружающей среды и повышения эффективности грузовых автомобильных перевозок.

Транспортная сеть с точки зрения математического моделирования и управления является очень сложным и недостаточно изученным объектом. Решение проблемы эколого-математического моделирования транс-портно-логистической сети региона можно разделить на следующие задачи:

1) разработка эколого-математической и информационной модели работы транспортной сети города;

2) создание программно-аппаратного комплекса, осуществляющего мониторинг грузопотока и его управление в транспортной сети региона;

3) разработка сервисов моделирования транспортной сети, управления транспортной сетью и предоставления пользователям (перевозчикам) текущей и прогнозируемой информации о состоянии системы и рекомендации о выборе направления движения транспортных средств.

Разработана концептуальная схема структуры управления РАСПЭС (рис. 1). Основой ее является «Центр обработки данных» (ЦОД), он представляет собой вычислительный комплекс, на который поступают информация с источников данных об единичном акте перевозки груза, покомпонентные карты отдельных элементов эколого-экономической системы региона: состояние земельных ресурсов района и природоохранные мероприятия, загрязнение воздушного бассейна района и принимаемые меры по его защите, воздействие процесса перевозок на основные элементы окружающей среды, данные о дорожной ситуации.

Источниками информации выступают собственные датчики и камеры, услуги, предоставляемые сторонними компаниями. В ЦОД производятся моделирование, анализ РАСПЭС и выдаются данные на Сервис №1 (Сервисы моделирования и управления транспортной сетью), который предоставляет услуги по выдаче рекомендаций службам управления транспортными потоками.

Сервис №2 (Сервис информационной поддержки участников процесса перевозок) также получает данные из ЦОД и предоставляет услуги клиентам о текущей загруженности дорог, прогноз развития дорожной ситуации и информацию о прокладке маршрутов на основе прогнозов с учетом экологической ситуации региона.

Сложный вопрос, который возникает на первом этапе - создать и наглядно отобразить загруженность дорог на карте города при моделировании. Второй этап - реализация модели города. Это самая трудоемкая и кропотливая стадия. Должны быть представлены, отражены классы дорог, перекрестков, дорожных направлений, светофоров и их состояний, а также машин и очередей ожиданий.

Транспортная сеть региона представляет собой множество транспортных узлов и коммуникационных связей между ними (дорог). Математически подобный объект представляет собой связный ориентированный граф С(Е,Е), структура которого в общем случае является произвольной, где Е - множество пар вершин заданного графа.

Введем неупорядоченное множество транспортных узлов

^={РЬР2 .Л,*- 7>>,

где ТР- количество узлов в рассматриваемой транспортной сети региона.

Поскольку, множество Г всегда конечно, то существует взаимно однозначное соответствие Т7 <=> ВР, где ВР= {1, К,ТР} - множество индексов транспортных узлов.

В случае, когда на транспортной сети нет участков дорог, эксплуатируемых только в одном направлении, топологию сети можно описывать неориентированным графом. Заметим, что в случае несвязности рассматриваемого графа раздельные его части представляют отдельные невзаимосвязанные транспортные сети и могут рассматриваться независимо друг от друга. Поэтому в дальнейшем это свойство графа сети предполагается аксиоматически заданным.

Интегральная информация о единичном акте перевозки груза в рамках транспортной сети региона включает в себя следующие основные характеристики:

/ 6 Вр - пункт отправки груза; у е Вр - пункт назначения груза; b = l,Tg - тип (категория) груза; В - количество (масса) груза;

к = 1,ТР - тип (категория) средства перевозки; t0 - дата и время отправления груза; ^ - дата и время доставки груза; V - величина экологоэкономического вреда.

Перечисленные выше характеристики при рассматриваемом подходе были положены в основу математической формализации процессов грузовых перевозок в рамках всей транспортной сети региона. Поскольку весь процесс перевозок грузов складывается из подобных единичных актов, то наиболее полное описание перевозок в сети задано множеством

Р = { {/, у, Ь,В,к, г0, У}р, р = \,Р),

где р - путь, соединяющий вершины графа.

Исходя из (2), несложно определить количество груза Ь-то типа, перевезенного из пункта г в пункт А-ым средством транспортировки за период времени \Т\, Т2] с учетом эколого-экономического вреда

Н$Н =^Вр@р

Р=1

где Ор() - индикаторная функция; 0^() = 1, если 1р =/; у = у; Ьр =Ь; Ир = /г; Ур = V; 1ор, е [Г15Г2]; 0^0 = 0 в противном случае.

Интегральный показатель Н™*1 является ключевым элементом для

описания и исследования процессов перевозок в рамках рассматриваемой модели транспортной сети региона. Он позволяет эффективно рассчитывать различные показатели процесса перевозок.

Разобьем множество узлов транспортной сети региона на подмножества для Ъ -го типа груза:

^ = ^7/^7^,

где - множество концентраторов Ъ -го типа груза; ^ - множество

источников Ь -го типа груза; ^ - множество транзитных узлов для Ь-то типа груза.

В соответствии с разбиением (4) рассмотрена транспортная сеть

II / /) /)

£(7^ ,Е ) на множестве узлов ^ 17} , построенная в соответствии с

правилом агрегирования, которое имеет формулировку:

преобразование графа С(Г,Е) -^С(Е',ЕГ) - агрегирование транспортной сети, если:

Г1

где Пу - множество всех путей, соединяющих узлы г и у в рамках рассматриваемой транспортной сети.

Преобразование (5) равносильно сокращению вершин в графе

С(7% Е) до множества с сохранением топологии коммуникационных связей на сети (порядка связи между узлами).

Транспортная сеть 0(Е^,Е^) с заданными на ее структуре потоками перевозок

тр Р

Я = Е £ Вр &р

к-1 р—1

II ь

Динамическая транспортная карта (С(^ ,Е ), Н ) £-го типа груза рассматриваемого региона.

Модель

(в^ ,е'),НЬ),Ь = \,В

у Б

назовем динамической моделью интегральной карты РАСПЭС, где (7) - совокупность динамических транспортных карт по всем категориям грузов за исследуемый период с учетом экологического воздействия автотранспортного процесса на окружающую среду в рамках транспортной сети региона; (8) - экологическое воздействие автотранспортного процесса

на окружающую среду района, где - некоторое предельное значение

показателя экологической опасности, которое зависит от источника воздействия и состояния окружающей среды 5-го района, \|/^ - комплексный показатель экологической опасности автотранспортного процесса.

Величина \|/£ = у+ у6$0$ + характеризует опас-

ность воздействия (О) процесса перевозок на приземную атмосферу (а), земельные ресурсы (з), поверхностные воды (в) и растительный покров (р).

Слово «динамическая» подчеркивает тот факт, что структура потоков перевозок изменяется во времени.

Выводы. Разработанная модель определения динамики транспортных материальных потоков позволяет найти пути формирования устойчивого развития региона при организации перевозочного процесса на территориях и разработке эффективных методов управления грузодвижения в городах.

Выработанный механизм управления региональной автотранспортной социоприродоэкономической системой необходим для эффективного согласования социально-экономических интересов и сбалансированного развития включением «прямых» и «обратных» связей в систему институционального обеспечения РАСПЭС как факторов устойчивого прогрессивного развития региона в рыночных условиях.

Разработанная модель концептуальной схемы управления РАСПЭС является новой динамической автотранспортной картой - картой с заранее нереализованными промежуточными состояниями. Каждое из состояний генерируется в процессе работы самой программы по запросу пользователя.

Работа выполнена в рамках ФЦП «Научные и научнопедагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 год. Государственный контракт № 14.740.11.0983 от 05.05.2010 г.

Список литературы

1. Корчагин В.А. Инновационная экоэкономика: Монография; в 2ч. 4.1. Фундаментальные основы равновесия между окружающей средой и экоэкономикой. Липецк: Изд-во ЛЭГИ, 2009. 130 с.

2. Корчагин В.А. , Ляпин С.А. Методические основы управления потоковыми процессами на автомобильном транспорте: учеб. пособие. Липецк: ЛГТУ, 2007. 246 с.

3. Миротин Л.Б., Корчагин В.А., Ляпин С.А. Логистические цепи сложно-технологических производств: учеб пособие. М.: Экзамен, 2005. 288 с.

V.A. Korchagin, U. N. Rizaeva

MODEL OF A DYNAMIC TRANSPORT MAP REGIONAL MOTOR TRANSPORT SOCIALNA TURALECONOMIC OF SYSTEM

The fundamentally new model of dynamic transport map of the regional motor transport social natural economic system, allowing effectively to manage the process of freight transportations of region, is worked out, taking into account here the ecological affecting of motor transport process environment.

Key words: motor transport system, environment, region.

Получено 15.08.11

УДК 656.025

И.И. Любимов, канд. техн. наук, доц., (3532) 75-41-82, 1vubirnov@mail.osu.ni (Россия, Оренбург, ОГУ),

К.И. Манаев, коммерческий директор, (3532) 77-43-33, БаЬ l@mail.ru. (Россия, Оренбург, ООО "СПЕЦАВТОХОЗЯЙСТВО"),

A.Н. Мельников, канд. техн. наук, доц., (3532) 75-77-71, mlnikov@rambler.ru (Россия, Оренбург, ОГУ),

B.И. Рассоха, д-р техн. наук, доц., зав. кафедрой,

РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ОПТИМИЗАЦИИ СТРУКТУРЫ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА И КОНТЕЙНЕРНОГО ПАРКА В ПРОЦЕССЕ СБОРА И ВЫВОЗА ТВЁРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ

Показан процесс формирования алгоритма оптимальной структуры подвижного состава и контейнерного парка специализированного автотранспортного предприятия, осуществляющего сбор и вывоз твёрдых бытовых отходов, на основе использования метода главных компонент.

Ключевые слова: твёрдые бытовые отходы, контейнерный парк, автомобильный транспорт, оптимизация, структура парка.

При проведении исследования, посвященного анализу методов и средств формирования рациональной структуры парка автотранспортных