Экономическое обоснование систем автоведения поездов на железнодорожном транспорте тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Автореферат диссертации по теме "Экономическое обоснование систем автоведения поездов на железнодорожном транспорте"

005015217

РАКОВА АННА МИХАЙЛОВНА

ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СИСТЕМ АВТОВЕДЕНИЯ ПОЕЗДОВ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ

Специальность 08.00.05 - Экономика и управление народным хозяйством (экономика, организация и управление предприятиями, отраслями и комплексами -транспорт)

1 2 МДР Ш1

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук

Москва-2012

005015217

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования -«Московский государственный университет путей сообщения» (МИИТ).

Научный руководитель: доктор экономических наук, профессор

Романова Алина Терентьевна.

Официальные оппоненты: доктор экономических наук, профессор

Толкачёва Мария Матвеевна;

кандидат экономических наук, доцент Епишкин Илья Анатольевич.

Ведущая организация: Открытое акционерное общество «Научно-

исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте» (ОАО «НИИАС»).

Защита состоится «14» марта 2012 г. в 16-00 часов на заседании Диссертационного совета Д 218.005.12 в Московском государственном университете путей сообщения (МИИТе) по адресу: 127994, Москва, ул. Образцова, д. 9, стр. 9, ауд. 3107.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью вашего учреждения, просим направлять по адресу Совета университета.

Автореферат разослан «14» февраля 2012 г.

Ученый секретарь

Диссертационного совета,

доктор экономических наук, профессор

А.А. Вовк

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследуемой проблемы.

Повышение конкурентоспособности железнодорожных перевозок зависит от ряда факторов, характеризующих потребительские параметры оказываемых услуг и определяющих величину производственных издержек, в том числе - с учетом потенциала ресурсосбережения. Ресурсосберегающие технологии являются основой снижения издержек на железнодорожном транспорте. Программа ресурсосбережения принята не только на железнодорожном транспорте, но и во всех отраслях экономики страны в качестве важнейшего приоритета экономической стратегии развития России на перспективу. Эффективность использования ресурсного потенциала железнодорожного транспорта зависит от обоснованности внедрения ресурсосберегающих систем и технологий.

Расходы по перевозкам в ОАО «РЖД» по отчетным данным за 2010 год составили 983 млрд руб. Из них энергетическая составляющая на тягу поездов в целом по сети колеблется от 8 до 10% в зависимости от показателей эксплуатационной работы. Внедрение систем автоведения позволяет снизить долю энергетических затрат по экспертным оценкам на 2 -15 %.

Величина энергосберегающего эффекта от внедрения систем автоведения существенно зависит от условий эксплуатации. Поэтому получаемый энергосберегающий эффект может отличаться по участкам обращения и обслуживания эксплуатационным локомотивным парком, а в некоторых случаях его может и не быть.

Экономическое обоснование внедрения систем автоведения необходимо для разработки экономического инструментария по определению приоритетности объектов внедрения систем автоведения (локомотивные депо — участок обращения - участок обслуживания - локомотив). Разработанный инструментарий позволит рационально распределять оборудованные системами автоведения локомотивы по участкам обслуживания с целью достижения максимального эффекта от величины энергосбережения

самым, имеет большую теоретическую и практическую значимость. Кроме того, необходимо учитывать, что отчетные данные по энергосбережению на железнодорожном транспорте не могут быть применены в качестве оценки величины экономии энергоресурсов на тягу поездов при внедрении систем автоведения, поскольку эти данные отражают суммарный положительный эффект от всех внедряемых ресурсосберегающих проектов, направленных на снижение энергозатрат на тягу.

Вопрос о рациональности и эффективности внедрения систем автоведения требует комплексного подхода. Развитие систем автоведения способствует технологическому прогрессу отрасли. В то же время затрачиваются значительные инвестиционные ресурсы на внедрение этих систем на каждом этапе их совершенствования. В силу этого важно обосновать целесообразность распределения инвестиционных ресурсов, направленных на ресурсосбережение, между альтернативными проектами -внедрением систем автоведения или обучением энергосберегающим режимам ведения машинистов локомотивных бригад на конкретных участках эксплуатации. В перспективе при создании «интеллектуального поезда» будет отведена большая роль системе автоведения, способной выполнять функции самодиагностики подвижного состава и частично изменить функции машиниста локомотива.

В связи с вышеизложенным тема диссертационного исследования весьма актуальна.

Цель и задачи диссертационного исследования.

Целью диссертационного исследования является разработка экономического инструментария по обоснованию внедрения систем автоведения с учетом условий эксплуатации в условиях ограниченности инвестиционных ресурсов и формирование на его основе оснащения локомотивов системами автоведения и распределения их по участкам ослуживания для повышения экономической эффективности работы железнодорожного транспорта.

В соответствии с поставленной целью в диссертационной работе решены следующие задачи:

. проведен анализ факторов, определяющих основные получаемые экономические и технические эффекты от внедрения системы автоведения; . дано теоретическое обоснование показателя компетентности машиниста локомотивной бригады, который отражает изменение факторов и определяет величину энергосберегающего эффекта при внедрении системы автоведения;

. исследована функциональная зависимость между выбранным показателем и удельным энергопотреблением;

. разработаны экономический инструментарий и экономико-математическая модель по планированию процесса оборудования локомотивов системами автоведения и распределения их по участкам обслуживания на основе критерия максимизации экономического эффекта.

Объект исследования - эксплуатационные локомотивные депо.

Предмет исследования - система управления оснащением локомотивов системами автоведения и распределения их по участкам обслуживания с целью получения максимального экономического эффекта при ограниченных инвестиционных ресурсах.

Методическую и теоретическую основу исследования составляют научные труды ведущих отечественных ученых в таких областях, как экономика, теория тяги поездов, нормирование расхода топливно-энергетических ресурсов и оптимизация движения поезда.

При выполнении диссертационной работы использовались труды ученых, внесших фундаментальный вклад в экономику транспорта - А.П. Абрамова, В.Г Галабурды, В.А. Дмитриева, А.Т. Романовой, Н.Г. Смеховой, Н.П. Тере-шиной, A.M. Шульги и др.; в области теории электрической тяги и нормирования энергозатрат для тяги поездов - A.B. Вульфа, И.П. Исаева, A.M. Кост-ромина, B.C. Молярчука, Б.Г. Постола, В.Е. Розенфельда, H.H. Сидоровой, В.П. Феоктистова и др.; в области задач оптимизации траектории движения

поезда - А.Б. Бакланова, J1.A. Баранова, Я.М. Головичера, Е.Е. Ерофеева, A.B. Плакса, В.П. Цукало и др.; в области трибологии - И.В. Крагельского, Ю.М. Лужнова, A.B. Чичинадзе .

Научная новизна диссертационного исследования заключается в следующем:

. выявлена функциональная зависимость удельного энергопотребления

от показателя компетентности машиниста локомотивной бригады; • оценено влияние изменения показателя компетентности машинистов локомотивных бригад на изменение себестоимости железнодорожных перевозок;

. разработаны экономико-математическая модель и алгоритм управления внедрением систем автоведения в условиях ограничений на инвестиционные ресурсы.

На базе разработанного в диссертационном исследовании экономического инструментария определены:

. резерв снижения затрат электроэнергии на тягу поездов за счет повышения уровня компетентности машинистов на всей сети железных дорог; . зависимость получаемого энергосберегающего эффекта от повышения уровня компетентности машинистов с учетом величины осевой нагрузки, что позволило дать научное обоснование распределению систем автоведения по локомотивному парку с учетом эксплуатационной характеристики участков обращения.

Практическая ценность диссертационного исследования заключается в применении полученных результатов для повышения эффективности работы железнодорожного транспорта, а именно:

• получена зависимость, позволяющая количественно оценить показатель компетентности машиниста локомотивной бригады и энергосберегающий эффект: а) от применения систем автоведения с учетом условий эксплуатации и б) при обучении машинистов энергооптимальным режимам ведения поезда;

. предложен методический подход и определена по нему количественная оценка энергосберегающего эффекта от применения систем автоведения на объектах внедрения, что позволяет экономически обосновать выбор одного их альтернативных решений: внедрение систем автоведения или обучение машинистов энергосберегающим методам ведения поездов в зависимости от участков эксплуатации;

• разработан экономический инструментарий, который позволяет рационально планировать внедрение систем автоведения с учетом условий эксплуатации на участках обслуживания локомотивов при ограниченных инвестиционных ресурсах по критерию максимизации энергосбережения от систем автоведения;

• сформирован экономический инструмент прогнозирования затрат электроэнергии на тягу поездов с учетом введенного показателя - уровня компетентности машинистов локомотивных бригад.

Внедрение и апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и получили одобрение на VII Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых «ТгапБ-МесЬ-АЛ-СЬет» (М.: МИИТ, 2010).

Материалы исследования использованы в учебном процессе при чтении лекций по дисциплинам «Организация и планирование производства», «Экономика хозяйства электроснабжения» дня студентов специальности «Электроснабжение железных дорог» Московского государственного университета путей сообщения (МИИТа).

Публикации. Основные материалы диссертации опубликованы в шести научных статьях общим объемом 3,2 пл.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, библиографического списка использованной литературы, двух приложений. Общий объем работы составляет 179 страниц, в том числе 22 таблицы, 18 рисунков, 28 страниц приложений. Библиографический список включает 98 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность темы работы, сформулированы цели и задачи исследования, определены научная новизна и практическая значимость диссертационной работы.

В первой главе представлен обзор этапов внедрения поколений систем автоведения в ретроспективе, проанализированы их возможные положительные технико-экономические эффекты и установлены факторы влияния на показатели технико-экономической эффективности.

Основным источником экономического эффекта является экономия эксплуатационных расходов, зависящая от технико-организационных и ресурсосберегающих мероприятий. Применение систем автоведения оказывает существенное влияние на режим ведения поезда по участку, при этом обеспечивает выполнение условий безопасности и заданного времени хода, и тем самым может быть соотнесено с инструктированием и обучением энергосберегающему ведению поезда машинистов. Поэтому эффективность внедрения системы автоведения должна быть обоснована исходя из оценки эффекта от энергосберегающего режима ведения поезда машинистами локомотивных бригад.

Режим ведения поезда влияет на следующие технико-экономические эффекты: сокращение затрат энергопотребления, повышение точности выполнения заданного времени хода, снижение износа в системе «колесо-рельс» и двигателя локомотива. От качества работы системы автоведения зависит снижение нагрузки на машиниста локомотива, увеличение пропускной и провозной способности участков. Таким образом, важным фактором, влияющим на оценку экономической целесообразности внедрения систем автоведения, является компетентность машинистов локомотивных бригад, которая определяется квалификацией и навыками энергосберегающего ведения поезда.

Выявленные факторы влияния на основные технико-экономические эффекты при внедрении системы автоведения поездов представлены втаблице.

Таблица

Технико-экономические эффекты и факторы, влияющие на них

№ п/п Эффект Факторы

1 Экономия электроэнергии Оптимальное по расходу электроэнергии ведение поезда при выполнении заданного времени хода с учетом ограничений

Точность выполнения заданного времени хода

Количество внеплановых простоев в рабочем состоянии

Применение рекуперативного торможения

Уровень компетентности машиниста

2 Экономия прочих эксплуатационных расходов Количество неплановых ремонтов локомотивов

Количество обрывов автосцепок

Количество неплановых остановок

Время простоя на промежуточных станциях за счет организации движения в едином поездопотоке

Высвобождение штата помощников машинистов локомотивных бригад

3 Изменение пропускной и провозной способности Повышение технической и участковой скорости движения за счет: 1) точности выполнения графика движения; 2) возможности сокращения межпоездного интервала

Сокращение временного интервала занятия путей стоянкой грузового поезда для пропуска пассажирских поездов

Сокращение количества экстренных торможений и случаев неправильного применения тормозных средств

4 Повышение уровня производительности труда За счет увеличения пропускной и провозной способности

Изменение среднесписочной численности работников

5 Повышение уровня безопасности движения Повышение качества обслуживания

Исключение влияния «человеческого фактора» за счет автоматизации и введение дополнительного контроля за действиями эксплуатационного персонала

При обосновании экономической эффективности внедрения систем автоведения необходимо проанализировать и оценить все факторы, определяющие перечисленные эффекты. Это позволит дать комплексную оценку величины экономического эффекта с учетом условий эксплуатации на участках внедрения систем автоведения.

Экспертная оценка при получении энергосберегающего эффекта, использованная в приложении к Методике расчета экономической эффективности новой техники, технологии, объектов интеллектуальной собственности и

рационализаторских предложений при обосновании эффективности внедрения системы автоведения поездов, приблизительна и отражает среднесетевые условия их эксплуатации. Для обоснования прогнозной величины энергосберегающего эффекта от внедрения системы автоведения по участкам обращения эксплуатационного локомотивного парка необходимо сформировать факторную зависимость данной оценки.

Для комплексной экономической оценки величины энергосбережения при внедрении данных систем на различных участках эксплуатации необходимо включить оценку показателя уровня компетентности машинистов и установить функциональную зависимость величины изменения удельного энергопотребления от величины показателя уровня компетентности машинистов. Во второй главе проанализированы факторы, влияющие на величину удельного энергопотребления. Среди них выделен такой фактор, как уровень компетентности машиниста локомотивной бригады. Проведен анализ результатов моделирования движения поезда по участку с учетом условий эксплуатации, что позволило установить функциональную связь уровня компетентности машинистов с величиной удельного энергопотребления. Получена комплексная экономическая оценка величины энергосбережения для конкретных условий (на участке обслуживания Горький Сортировочный - Шахунья в грузовом движении).

В настоящее время на железных дорогах применяется показатель, отражающий квалификацию машиниста, - класс машиниста. Как известно, су, ществуют третий, второй и первый классы квалификации, на присвоение которых существенное влияние оказывают стаж и уровень вождения с выполнением условий безопасности поездки, но без оценки энергосбережения.

Предложенный в работе показатель компетентности отличается от показателя квалификации составляющими, которые влияют на расчетную и фактическую величину удельного энергопотребления и определяются техническим состоянием локомотива, навыком ведения поезда по маршруту.

В диссертации проведена оценка показателя уровня компетентности /<т для отдельного машиниста, которая определена как сумма коэффициентов, характеризующих:

1) минимально полученный опыт после обучения - ;

2) соотношение стажа к возрасту машиниста - КстажЫтряст, позволяющее отразить опыт и способность к обучаемости, которое снижается с возрастом;

3) поездки с позиции энергосбережения - КЭеб, „.

^"тт Устаж ¡возраст ^стаж/возраст УЭ. сбережение ' ^Э. сбережение ) (1)

N

тг _ /=1_

Э .сбережение N э (2)

1(Аав, + Да„()

1=1

где Даээ, - экономия электроэнергии по отношению к норме в /'-й поездке; Дапэ, - перерасход электроэнергии по отношению к норме в /-й поездке; устаж,возраст и Уэ.сбережете ~ весовые коэффициенты, учитывающие соответственно степень влияния отношения стажа к возрасту и энергосбережения.

Величину экономии электрической энергии на тягу поездов предлагается в работе определять как разность между расчетным и фактическим показателями удельного энергопотребления.

Из анализа проведенных расчетов следует, что полученные весовые коэффициенты должны удовлетворять следующим условиям:

1 стаж/возраст + Тэ.сбережение ~ 1 прИ 0< У стаж/возраст <1, 0< У Э.сбережение <1 •

Тогда диапазон изменения расчетной величины показателя компетентности К-1 будет от нуля до единицы.

Результаты расчетов показателя уровня компетентности по формуле (1) на основе статистических данных, характеризующих квалификацию и навыки энергосбережения машинистами локомотивного депо, позволяют утверждать, что при приобретении достаточного опыта вождения, определяемого как наработанный стаж и мастерство, устойчивое состояние системы «машинист-локомотив» характеризуется высокой компетентностью и минимальным расходом энергоресурсов на тягу поездов.

Предложенная оценка показателя уровня компетентности машинистов позволила сформировать функциональную зависимость величины энергосбережения от него. Показатель имеет широкий спектр применения и может быть использован для контроля за выполнением удельных норм, а также при планировании фонда заработной платы.

Проведенное в диссертационной работе моделирование движения поезда в определенных условиях эксплуатации позволило установить функциональную зависимость величины экономии энергопотребления от показателя уровня компетентности машиниста, который определяется, исходя из выбранных им режимов ведения поезда. Анализ результатов моделирования показал, что на величину энергосбережения существенно оказывают влияние показатель уровня компетентности и масса поезда (рис.1).

I о

о;: о,4 06 од 1 1.:

(1-KZ)

451 40 35

[зо

«I

« 25 в

£• 20 ы

S* г ю

! 5

К

" 0

»•вгтсе» «во.ба

ft*s &S740

Ж-

LtiLibi

5

V в » » !

о,: о,4 Ojö oä i (1-KZ)

а) Влияние Кг. на величину экономии электроэнергии б) Влияние Kz на величину экономии электроэнергии

при увеличении массы поезда, в частности на 34%

Рис. 1

Существующие нормы удельного расхода электроэнергии на тягу отражают, как правило, средний уровень компетентности на участках обслуживания. Экономия или перерасход энергоресурсов будет определяться уровнем компетентности конкретного машиниста по отношению к компетентности среднестатистического.

Основу для разработки модели взаимосвязи величины удельного расхода и показателя компетентности составили труды ученых МИИТа -И.П. Исаева, В.П. Феоктистова, H.H. Сидоровой, направленные на совершен-

ствование системы нормирования на базе технических, потенциальных норм. Ими были введены понятия минимальной технологической нормы (МТН), базовой нормы (БН), потенциальной технологической нормы (ПТН).

В работе использованы значения «нормы расхода» в зависимости от методов ее расчета, полученные на основе разработанного ВНИИЖТом под руководством Л.А. Мугинштейна программного комплекса для анализа расхода энергоресурсов на тягу.

Полученная расчетным путем МТН существенно отличается от фактического удельного значения за счет влияния ряда факторов, которые трудно или невозможно учесть: точность и исправность устройств регистрации расхода, значительное отклонение от рациональных режимов ведения, опыт и мастерство машинистов, особые погодные условия, техническое состояние пути и подвижного состава. БН удельного энергопотребления учитывает возможные отклонения и превышает МТН, что отражается на мотивации машинистов по энергосбережению в нестабильных условиях эксплуатации.

ПТН меньше МТН и может быть получена при реализации ряда мероприятий по энергосбережению, в том числе и при внедрении системы автоведения.

Отличие фактически получаемой величины удельного энергопотребления от принятых и рассчитанных норм (МТН, ПТН, БН) показано с помощью зависимости удельного энергопотребления от показателя уровня компетентности машинистов, которая представлена на рис. 2.

Установленная базовая норма (точка 3 на рис. 2) должна быть выполнена при низком уровне компетентности (Кх=0), но с учетом увеличения этого уровня до Кг =1. Данная норма может принять значение МТН (точка 2 на рис. 2), а при внедрении системы автоведения - значение ПТН (точка 1 на рис. 2). Равную величину экономии удельного энергопотребления можно получить либо, не изменяя уровня компетентности (/Г^=0,4), оснастить локомотивы системой автоведения, либо, увеличивая уровень компетентности до значения 0,8. Если же на практике уставленная базовая норма не выполняет-

ся, то существующую погрешность оценки степени влияния других немаловажных факторов необходимо учесть при определении величины экономии.

"гтгн "МІН «ф., кВт-ч/Ют-км брутто

------. . влияние фактического расхода соответственно без системы автоведения

- - влияние фактического расхода соответственно при системе автоведения

-• - изменение удельной экономии электроэнергии натягу при системе автоведения ——• - изменение удельной экономии электроэнергии на тягу без системы аетоведения

рис. 2

Функционально зависимость величины экономии удельного энергопотребления Аауд будет иметь вид:

'фас "БИ

■3 +

'ЇШ_"птн у ^ . а*1Т11_1.100%

-0-^) + -

где Да;

фок БИ

1уд '

Да;, =

лт "пти

(1 -Кг) + -

(3)

■юо,%;

Яфак_ фактический удельный расход электрической энергии на тягу; аБн - базовая норма удельного расхода, соответствующая Ае=0; яптн- потенциальная норма удельного расхода, соответствующая 1; аМтн - минимальная техническая норма удельного расхода, 5 - процент машинистов, не выполняющих норму БН.

Зависимость удельной нормы от коэффициента компетентности имеет

У

вид:

<кт = амгн\ 1

100/

(4)

где у - процент расхода электрической энергии на тягу в установленной норме.

Величина экономии энергоресурсов на тягу поездов ДаэУВ при достижении всеми машинистами равного уровня компетентности, достигаемого при

вождении с использованием системы автоведения (что соответствует значению max Kz) определяется по следующему выражению:

шах Ki

= J

min К i шах К^

min К г

3 ml! + ати

100 dKz =

(5)

W0dKT.

Указанная оценка позволит комплексно прогнозировать по участкам величину экономии энергоресурсов при изменении уровня компетентности машинистов. Эта экономия достигается вследствие: а) внедрения систем автоведения или б) обучения машинистов прогрессивным методам вождения.

Величина экономии энергоресурсов, зависящая от показателя уровня компетентности машинистов, определяет измененную норму удельного расхода электрической энергии:

^--ц.-^с-^Ч (6)

Проведенный на основе опытных данных расчет экономии энергоресурсов при изменении уровня компетентности для разной осевой нагрузки на рассматриваемом участке ведения поездов позволил установить влияние нагрузки на величину экономии топливно-энергетических ресурсов. Так, при достижении максимального значения показателя компетентности Къ=\ для каждого машиниста экономия при минимальной осевой нагрузке, равной 5-7 т/м, составит только 5%, а при значении 23-25 т/м - около 11% (рис. 3). Экономия энергетических ресурсов на тягу, получаемая от одинакового уровня вождения поездов, увеличивается с увеличением осевой нагрузки подвижного состава. Расчетная величина энергосберегающего эффекта колеблется от 2,5 до 4,9 млрд руб./г. в зависимости от достижения уровня компетентности от среднего до максимального его значения всеми машинистами по сети железных дорог.

VMi&QitxtxeH-J _g

—*—9-11 - ■©- 11-13 —©—13-15 -■-»-•15-17 --♦-■17-19 1-21 "21-23 "23-25

да=/(КЕ)

Рис. 3

Выявленная в диссертационной работе связь показателя уровня компетентности машинистов с себестоимостью железнодорожных перевозок позволила оценить эффект от достижения всеми машинистами одинакового уровня вождения по сети железных дорог. Изменение величины себестоимости составит -0,3%, если обеспечивается уровень показателя Kf= 0,6 при среднедорожных условиях эксплуатации, соответствующих рассматриваемому участку. Таким образом, увеличение уровня показателя компетентности до Kt=0,8 позволит в среднем снизить себестоимость на 0,4%, а до k\~= 1 - на 0,6%. Коэффициент эластичности себестоимости по уровню компетенции принимает значения от -0,003 до -0,008 при изменении 0,6<Лх<1.

Предложенные оценки показателя уровня компетентности машинистов локомотивных бригад и его влияние на величину удельного энергопотребления позволяют определять условия эффективного внедрения систем автоведения. Так, в работе предлагается распределять машинистов с меньшим уровнем компетентности, на оснащенные системой автоведения локомотивы с одновременным учетом влияния на энергосбережение величины осевой нагрузки подвижного состава.

Заложенные возможности энергосбережения через повышение уровня компетентности машинистов локомотивных бригад привели к необходимости

анализа двух альтернативных решений: оснащение локомотивов системами автоведения или обучение машинистов энергосберегающим методам вождения.

В третьей главе научно обоснованы алгоритм и модель управления оснащением локомотивов системами автоведения в условиях ограниченности инвестиционных ресурсов и их распределения по участкам обслуживания.

В условиях ограничений на инвестиционные ресурсы, распределяемые по энергосберегающим проектам, важно установить такую последовательность их внедрения, которая позволит получить максимальный экономический эффект. Для этого необходимо обосновать условия целесообразного внедрения систем автоведения для конкретных локомотивных депо в зависимости от сложности профиля и объема перевозочной работы на обслуживаемых участках, среднего возраста и стажа машинистов, типов локомотивов рабочего парка и их технического состояния.

При инвестировании средств в оборудование локомотивов системами автоведения необходимо выяснить:

1) какие типы локомотивов с учетом их технического состояния целесообразно оборудовать системой автоведения;

2) на какие участки, характеризующиеся специфическим объемом перевозочной работы, распределять оборудованные системой автоведения локомотивы.

Первую задачу можно решить, применив комплексный критерий оценки эффективности работы отрасли, введенный А.Т. Романовой. Этим критерием является коэффициент использования энергоресурсов г].

Удельное энергопотребление каждого типа локомотива зависит не только от внешних условий эксплуатации, но и от его технических характеристик, определенных в топливо-энергетическом паспорте (там же указываются и исходные нормы для каждого типа локомотива).

Коэффициент использования энергоресурсов был связан с техническими характеристиками типа локомотива:

„вк±Ш±, (7)

где ^ - сила тяги; V?- - средняя техническая скорость поезда; КПД - коэффициент полезного действия тягового привода; Р - масса поезда брутто; I -средняя дальность перевозки грузов; к= к,-к2 — коэффициент, учитывающий коэффициент участковой скорости {к[ ) и перевод размерности энергии из системы СИ в кг усл. топлива или кВТ-ч (к2).

Рассчитанные значения коэффициента использования энергоресурсов по эксплуатируемому локомотивному парку позволили выявить наиболее предпочтительные типы локомотивов для оснащения системой автоведения.

При выделенных инвестиционных ресурсах выбор варианта распределения систем автоведения по локомотивам и участкам обслуживания с целью получения максимальной отдачи от внедрения требует выполнения двух критериев: 1) минимизации функции общего расхода энергоресурсов на тягу поездов; 2) максимизации суммарной экономии энергоресурсов за счет повышения уровня компетентности машинистов.

Решение поставленной задачи с помощью методов динамического программирования позволяет учитывать особенности условий эксплуатации. К основным из них относятся следующие.

1. Сложность профиля, ограничения и климатические условия участка обслуживания, которые оказывают существенное влияние на величину расхода энергоресурсов. Данные условия эксплуатации требуют высокого мастерства энергосберегающего ведения поезда и значительного опыта работы на таких участках, что отражается на показателе компетентности машиниста. Поэтому выполнение перевозочной работы на участках со сложным профилем должно быть обеспечено либо высоким уровнем компетентности машинистов, либо достигается с помощью использования систем автоведения.

2. Показатель компетентности машинистов локомотивных бригад. Оборудованные системой автоведения локомотивы должны быть предназна-

чены, в первую очередь, для работы на них машинистов с меньшим уровнем компетентности. Машинисты с высоким уровнем компетентности могут использовать систему автоведения в режиме подсказки, поскольку в настоящее время система автоведения пока не способна обеспечить ведение поезда на сложных участках так же, как машинисты с высоким уровнем компетентности.

3. Требования к условиям безопасности: система автоведения - это «человеко-машинная» система, при которой улучшение показателей эксплуатационной работы зависит от верно принятых решений машиниста в обстоятельствах повышенного риска.

4. Неравномерность объема перевозочной работы на направлениях по участкам обслуживания.

5. Величина осевой нагрузки. Проведенный анализ полученных зависимостей экономии электроэнергии от уровня компетентности машинистов для различных значений осевой нагрузки показал, что при равном уровне компетентности большая экономия энергоресурсов достигается при большей осевой нагрузке.

На основе анализа факторов, сформированных моделей, критериев и ограничений предложен укрупненный алгоритм по рациональному распределению систем автоведения, который содержит следующие блоки, реализующие решение указанных ниже задач:

1. Выявление объектов внедрения (локомотивные депо, участки) с меньшим среднестатистическим уровнем компетентности машинистов относительно уровня, обеспечиваемого внедряемой системой автоведения, и определить долю оснащаемых системами локомотивов.

2. Анализ на выявленных объектах величины коэффициента использования энергоресурсов эксплуатируемого парка локомотивов (формула 7). Оснащение локомотивов системой автоведения необходимо проводить в последовательности от меньшего значения коэффициента использования энергоресурсов к большему.

3. Распределение на оснащенные системой автоведения локомотивы машинистов с меньшим уровнем компетенции.

4. Оборудование системой автоведения локомотивов преимущественно на таких участках, где на базе системы обеспечивается энергосберегающее ведение и имеется большой объем перевозочной работы.

Математическая модель рационального распределения инвестиций в развитие системы автоведения имеет следующий вид:

1) ограничение на величину инвестиционных ресурсов: -ССА" <1, где КюкР - количество систем автоведения, предназначенных для грузовых поездов и устанавливаемых на локомотив; Сслр ~ стоимость одной системы автоведения, руб;

2) выбор объектов внедрения (участков обслуживания) по критерию среднего уровня компетентности машинистов локомотивных бригад:

к _

X 1 ->т'п> гДе - уровень компетентности ¡-го машиниста; Ым„ш -

м

среднесписочное количество машинистов;

3) рациональное распределение систем автоведения в соответствии с представленным выше укрупненным алгоритмом;

4) реализация и оценка энергосбережения при внедрении по критерию:

где 4ЛЛГ^(^/рт,)

а'у"нГ сРедн™ удельный расход энергоресурсов Л-типа локомотива на у-м

маршруте; Ао„„ - минимально допустимый расход энергоресурсов на участке обслуживания; Р"^, - масса грузового поезда на /-м участке /-го маршрута, т; / - длина ¿-ого участка у-го маршрута, км; т - количество участков обслуживания одним локомотивом; к - количество маршрутов.

Решение задачи позволит установить приоритетность оснащения по типам локомотивов системами автоведения и оценить экономический эффекта от внедрения систем на участках обслуживания.

При недостаточном уровне развития системы автоведения и улучшения показателя энергосбережения проектом альтернативным оборудованию локомотивов системами автоведения является обучение машинистов энергооптимальному управлению локомотивами на участках обслуживания. Это отражено в модели выбора альтернативных ресурсосберегающих проектов (рис.4).

дали

Рис.4

В исследовании проведена оценка предельно допустимых значений балансовой стоимости системы автоведения для грузовых электровозов на сети дорог при достижении различного уровня их развития, соответствующего показателю компетентности:

К£=\ Сс/^4128600 руб./ед., Кг0,6 Сс/-2064300 руб./ед.

Сс"л =5160750-(К?-К™), (8)

г г СА

где Ке -уровень системы автоведения, оцененный по удельному энергопотреблению в единицах компетентности; К,"™ - средний уровень показателя компетентности машинистов локомотивных бригад.

Более точный расчет допустимой стоимости может быть получен по данным участков дорог.

Предложенный экономический инструментарий позволит рационально управлять процессом оборудования локомотивов системами автоведения и распределять их по участкам обслуживания железнодорожной сети, выявить условия эффективного использования систем автоведения, обеспечить максимальное энергосбережение и экономический эффект.

Заключение

На основе полученных теоретических и практических результатов сделаны следующие выводы и предложения.

В работе сформирован экономический инструментарий по обоснованию систем автоведения поездов на объектах внедрения, на основе которого разработана модель рационального распределения ограниченной величины инвестиций в расширение использования и в совершенствование систем автоведения. Исследование ресурсосберегающих факторов, способствующих повышению экономической эффективности работы железнодорожного транспорта, является основой сокращения эксплуатационных издержек и повышения его конкурентоспособности.

1. На основе анализа технико-экономических эффектов от внедрения систем автоведения и факторов, влияющих на них, сформирован показатель уровня компетентности машинистов локомотивных бригад, существенно влияющий на энергосберегающий эффект.

2. Предложен подход к оценке показателя уровня компетентности машинистов локомотивных бригад на основе ключевых факторов, характеризующих уровень мастерства энергосберегающего ведения поезда по участку обслуживания.

3. Формализована зависимость удельного энергопотребления от предложенного показателя компетентности, которая позволила определить величину прогнозируемого эффекта от внедрения систем автоведения и более точно планировать расход электрической энергии на тягу поездов в локомотивном хозяйстве.

4. Исследована функциональная зависимость удельного энергопотребления от показателя компетентности при разной осевой нагрузке. Учет обоих факторов позволяет повысить эффективность принимаемых организационно-технологических решений. Выявлено, что для достижения большей экономии следует: 1) предоставлять менее компетентным машинистам локомотивы, оборудованные системой автоведения, на участках с большим

объемом перевозочной работы и с меньшей осевой нагрузкой подвижного состава; 2) распределять оборудованные системой автоведения локомотивы на участки эксплуатации с профилем, на котором обеспечивается наибольший эффект энергосбережения.

5. Установлена связь ресурсных показателей железнодорожного транспорта и показателя уровня компетентности машиниста, что позволяет анализировать его влияние на расход других видов ресурсов, показатели эффективности их использования и изменение себестоимости перевозок (коэффициент эластичности равен -0,003-5-0,008).

. 6. Определены условия эксплуатации, наиболее влияющие на величину экономии электроэнергии при внедрении систем автоведения, и показатели, позволяющие оценить эффект энергосбережения. Расчетная величина эффекта экономии электроэнергии на тягу поездов от повышения компетентности колеблется от 2,949 до 5,898 млрд руб./г. при достижении показателя уровня компетентности всеми машинистами от 0,6 до 1 по сети железных дорог.

7. Показано, что учет величины коэффициента использования энергоресурсов, которая меняется в зависимости от типа локомотива, позволяет выявить приоритетность оснащения локомотивного парка системой автоведения.

8. Разработан экономический инструментарий рационального распределения систем автоведения по объектам внедрения при ограниченных инвестиционных ресурсах и с учетом возможной реализации альтернативного проекта (повышение компетентности машиниста), что позволяет повысить эффективность принимаемых организационно-технологических решений.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах.

Статьи в ведущих рецензируемых научных журналах, определенных ВАК РФ 1. Ракова A.M. Направление совершенствования методики оценки инвестиционных ресурсосберегающих проектов// Транспортное дело России,

2009,-№7.-С. 145-148.

2. Ракова A.M. Подход к оценке экономии электроэнергии на тягу поездов// Железнодорожный транспорт, 2009, -№ 7. - С. 63-66.

3. Ракова A.M. Энергосберегающий эффект квалификации машинистов//Мир транспорта, 2010,-№ 1.-С. 158-162.

4. Романова А.Т., Ракова A.M. Оценка показателя квалификации машинистов локомотивных бригад и ее использование для рационального внедрения систем автоведения// Мир транспорта, 2010, - № 5. - С. 178-183.

Статьи в других изданиях

5. Ракова A.M. Резерв экономии топливно-энергетических ресурсов// Сборник научных трудов VII Научно-практической конференции «Trans-Mech-Art-Chem»; под ред. д.э.н. А.П. Выгнанова, 2010. - С. 299-300.

6. . Романова А.Т., Ракова A.M., Кузнецов A.B. Модель и алгоритм рационального распространения систем автоведения на железнодорожном транспорте// Сборник научных трудов ОАО «НИИАС», - вып. 9. - М., 2011. -С. 287-298.

РАКОВА АННА МИХАЙЛОВНА

ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

СИСТЕМ АВТОВЕДЕНИЯ ПОЕЗДОВ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ

Специальность 08.00.05 - Экономика и управление народным

хозяйством (экономика, организация и управление предприятиями, отраслями и комплексами - транспорт)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук

Подписано в печать озрА&ТА* Тираж 80 экз. Заказ № 39cf

УПЦ ГИ МИИТ, 127994, Москва, ул. Образцова, д. 9, стр. 9

Усл.-печ.л. -1,5 Формат 60x84 1/16