Экономико-математическая модель обоснования выбора вариантов стоимости проезда по платным автомобильным дорогам тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Автореферат диссертации по теме "Экономико-математическая модель обоснования выбора вариантов стоимости проезда по платным автомобильным дорогам"

На правах рукописи

005008483

ШЕВЦОВ АНДРЕЙ ИГОРЕВИЧ

ЭКОНОМИКО-МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОБОСНОВАНИЯ ВЫБОРА ВАРИАНТОВ СТОИМОСТИ ПРОЕЗДА ПО ПЛАТНЫМ АВТОМОБИЛЬНЫМ ДОРОГАМ

Специальность:

08.00.13 - «Математические и инструментальные методы экономики»

1 9 ЯНВ 2012

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук

Москва-2011

005008483

Работа выполнена на кафедре информационной безопасности федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный индустриальный университет» (ФГБОУ ВПО «МГИУ»)

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация

кандидат технических наук, доцент

Еремин Валерий Михайлович

доктор технических наук Гусева Анна Ивановна

кандидат экономических наук Шухман Григорий Аркадьевич

ВИНИТИ РАН отдел транспорта

Защита состоится ЪерУбркМ Ло{$1. в УУ- ^-часов на заседании диссертационного совета Д212.129.02 в ФГБОУ ВПО «МГИУ» по адресу: 115280, г. Москва, ул. Автозаводская, д.16, комн. 1804.

С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале библиотеки ФГБОУ ВПО «МГИУ».

Электронная копия автореферата размещена на сайте ФГБОУ ВПО «МГИУ»: http://live.msiu.ru/science/abstract.php и на сайте ВАК: http://vak.ed.gov.ru/ru/dissertation/

Ваш отзыв на автореферат в одном экземпляре, заверенный печатью, просим направлять по указанному адресу.

Автореферат разослан " 5 0 " ЗЖС&рЛ 2011г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д212.129.02 кандидат экономических наук, доцент ( У/Р* Т. С. Сальникова

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Строительство платных автомобильных дорог в настоящее время является важным направлением инвестиционной политики России, одной из целей которой является привлечение капитальных вложений отечественных и зарубежных инвесторов в развитие дорожной инфраструктуры, что должно привести к разгрузке наиболее загруженных транспортных магистралей, снижению аварийности, уменьшению времени в пути, что, в свою очередь, окажет позитивное влияние на экономическое развитие прилегающих к платным дорогам населенных пунктов. В наиболее развитых в автомобильном отношении странах (США, Западная Европа, Австралия и др.) институт платных дорог действует давно и успешно.

Однако автоматический перенос этого опыта зарубежных стран в реалии России будет некорректным по целому ряду причин, главными из которых являются приведенные ниже. Во-первых, в разных странах применяются различные подходы к назначению платы за проезд, учитывающих конкретную специфику данной страны (и даже отдельных её регионов). Во-вторых, в результате многолетнего существования института платных дорог произошла своеобразная саморегуляция (типа явочного порядка) перераспределения транспортных потоков (ТП) в зависимости от платы за проезд. Обе указанные причины в неявном виде учитывают отношение пользователей платной дороги к её потребительским качествам в сравнении с потребительскими качествами альтернативных маршрутов.

Очевидно, что предпочтения отечественных пользователей платных дорог будут отличаться от зарубежных. В связи с вышесказанным, при широком введении института платных дорог в России для его менеджмента возникла насущная необходимость в разработке подходов к назначению платы за проезд, основанных на предпочтениях отечественного потенциального пользователя платных дорог с максимальным учетом потребительских качеств платной и альтернативных ей дорог. Решение данной актуальной задачи положено в осно-

ву проведенного исследования.

Степень разработанности проблемы. Важные теоретико-методологические аспекты моделирования некоторых потребительских качеств автомобильных дорог России и их учета при экономических обоснованиях нового строительства и реконструкции автомобильных дорог отражены в работах отечественных ученых: Бабкова В.Ф., Лобанова Е.М., Клинковштейна Г.И., Не-стеренко В.Г., Сильянова В.В., Пуркина В.И., Еремина В.М., Бадаляна A.M., Живописцева И.Ф. и др. За рубежом аналогичными разработками занимались Иен Г. Хиггие, Пьер Вискерс, Мацунобу Масаёси, Магис М., Хиллс П.Дж., Д' Ало С., Мерна А., Смит. Н., Петит Ф., Цобель А. и др.

Отечественные разработки в основном относились к различной степени достоверности оценкам нормативным показателям функционирования автомобильных дорог по пропуску одиночных автомобилей и транспортных потоков, которые не предназначались для рядового пользователя дороги и часто не воспринимались им как потребительские качества. Экономические аспекты обоснования нового строительства и/или реконструкции дорог учитывали небольшое число потребительских качеств дороги в сильно упрощенном и усредненном виде. Поэтому наработки указанных и других отечественных авторов для обоснования выбора вариантов тарификации платных дорог на основе их потребительских качеств требуют их дальнейшего совершенствования и развития.

Автоматический перенос результатов многочисленных зарубежных исследователей по данному направлению в условия России представляется некорректным из-за социально-экономических и ментальных различий. Об этом в частности свидетельствует тот факт, что даже для стран ЕС плата за проезд и способ оплаты по схожим дорогам сильно отличается от страны к стране.

Обзор научных публикаций по данной проблематике, представленных в специальной литературе, научных изданиях, периодической печати позволил выявить наличие ряда выше отмеченных дискуссионных вопросов, обусловивших необходимость разработки экономико-математической модели обоснования выбора тарифа за проезд по платным автомобильным дорогам России.

Объектом исследования являются платные автомобильные дороги России.

Предметом исследования является процесс принятия управленческих решений по выбору вариантов назначения тарифов и стоимости за проезд по платным автомобильным дорогам России.

Целью диссертационного исследования является разработка экономико-математической модели обоснования выбора вариантов стоимости платы за проезд по платным автомобильным дорогам России, основанного на сравнительном анализе потребительских качеств платной и альтернативных ей дорог.

Цель диссертационной работы предопределила постановку и решение следующих задач:

- выявить основные используемые критерии (потребительских качеств автомобильных дорог) для решения экономических задач при выборе вариантов назначения тарифа за проезд по платным автомобильным дорогам России;

- адаптировать методы компьютерной имитации транспортных потоков к оценке потребительских качеств автомобильных дорог;

- разработать методы выявления предпочтений пользователя о маршруте движения на основе сравнительного анализа потребительских качеств альтернативных маршрутов;

- разработать базы данных о функционировании платных и альтернативных ей дорог и предпочтениях потенциальных пользователей;

- разработать инструментальные средства, реализующие программно основные положения предлагаемого подхода;

- разработать методику создания системы компьютерной поддержки принятия решений по выбору вариантов назначения платы за проезд;

- усовершенствовать существующую методику прогнозирования интенсивности и состава движения в части повышения точности, скорости и качества принятых решений на основе применения модернизированных инструментальных средств.

Соответствие паспорту специальностей. Диссертационное исследова-

ние соответствует следующему пункту паспорта специальности ВАК 08.00.13. - «Математические и инструментальные методы экономики»:

- п. 1.4. Разработка и исследование моделей и математических методов анализа микроэкономических процессов и систем: отраслей народного хозяйства, фирм и предприятий, домашних хозяйств, рынков, механизмов формирования спроса и потребления, способов количественной оценки предпринимательских рисков и обоснования инвестиционных решений;

- п. 2.6. Развитие теоретических основ методологии и инструментария проектирования, разработки и сопровождения информационных систем субъектов экономической деятельности: методы формализованного представления предметной области, программные средства, базы данных, корпоративные хранилища данных, базы знаний, коммуникационные технологии.

Теоретико-методологической основой исследования выступают фундаментальные положения экономической науки, исследования отечественных и зарубежных авторов в области методов тарификации проезда по платным дорогам, имитационного моделирования транспортных потоков, систем поддержки принятия решений. В качестве основных методов, использовавшихся для решения поставленных в диссертации задач, необходимо выделить системный подход, методы сбора, обработки и представления данных о функционировании платной автомобильной дороги, методы имитационного моделирования работы автомобильных дорог по пропуску транспортных потоков, методы компьютерной визуализации данных и проведения многовариантных расчетов на основе баз данных, новые подходы к анкетированию и выявлению предпочтений пользователей.

В процессе данного научного исследования были изучены различные материалы теоретического и методологического характера, использованы нормативные документы и публикации по проблематике исследования в экономических изданиях.

Информационной базой исследования, обеспечивающей репрезентативность первичных данных и достоверность, являются законодательные и

нормативные акты федеральных и региональных органов государственной власти, данные национальных статистических служб зарубежных государств, определяющие условия деятельности платных автомобильных дорог в России, работы ведущих отечественных и зарубежных специалистов в области принятия решений в условиях многокритериальности, монографии и публикации в периодической печати, материалы конференций, а также материалы электронных ресурсов сети INTERNET.

Научная новизна диссертационного исследования заключается в следующих результатах, формирующих приращение научного знания:

- предложен новый набор потребительских качеств автомобильных дорог, учитывающих тип автомобильного транспортного средства (АТС) по классификации ЕС (средняя скорость движения, затраты времени, расход топлива, уровни безопасности и удобства движения) и шкалы их измерения; при этом уровень безопасности движения определяется по числу и степени опасности конфликтных ситуаций, возникающих в процессе движения для каждого типа АТС, а уровень удобства движения - по характеристикам режима движения (число торможений и ускорений, обгонов и смен полос движения, переключений коробки передач и т.д.); оценки потребительских качеств предлагается получать на основе имитационного моделирования работы автомобильных дорог по пропуску транспортных потоков;

- разработаны новое содержание и вид анкет для потенциальных пользователей платных автомобильных дорог с учетом результатов имитационных экспериментов по оценкам потребительских качеств альтернативных маршрутов, которые позволяют пользователю в четком и понятном ему виде оценить преимущества и недостатки альтернативных маршрутов и выявить свое предпочтение; разработаны модели и методика выявления предпочтений пользователей на основе результатов анкетирования;

- предложены математические модели, основанные на предпочтениях потенциальных пользователей, позволяющие оценивать зависимость влияния платы за проезд на интенсивность и состав транспортного потока на платной

дороге, определяющие потенциальный доход;

- разработана информационная система для обоснования решений о выборе тарифа за проезд, включающая в себя соответствующую базу данных о предпочтениях пользователей дорог и систему управления базой данных; система позволяет определить возможность окупаемости проекта в заданные сроки, предлагает различные варианты тарифа за проезд с учетом социально-экономического состояния региона проложен™ платной дороги, включая минимальный тариф и обеспечивающий максимальный доход.

Наиболее существенные результаты, полученные лично автором и выносимые на защиту:

- методика выявления предпочтений потенциальных пользователей платных дорог на основе анкетирования с учетом результатов имитационных экспериментов по оценкам потребительских качеств альтернативных маршрутов, включающая в себя базу данных по оценкам потребительских качеств платного и альтернативных ему маршрутов (заполненную по результатам имитационных экспериментов с моделями транспортных потоков во всем заданном диапазоне интенсивности и состава движения), определение содержания анкет с данными о сравнительных значениях потребительских качеств платного и альтернативного маршрутов для выявления предпочтений пользователей, создание базы данных о предпочтениях пользователей, методы сбора и обработки информации;

- экономико-математическая модель обоснования выбора вариантов тарифа за проезд по платной автомобильной дороге, включающая в себя алгоритмы расчета влияния величины тарифа за проезд на интенсивность и состав движения по платной автомобильной дороге, учитывающие оценки потребительских качеств платной и альтернативных ей дорог и предпочтения потенциальных пользователей, информация о которых хранится в вышеуказанных базах данных; предоставляет алгоритм расчета значений потребительских качеств и интенсивности и состава движения для любого значения тарифа за проезд, включая минимальный тариф и приносящий максимальную прибыль; позволяет

определить оценку значения тарифа за проезд, обеспечивающего окупаемость проекта в заданные сроки, или невозможность окупаемости;

- инструментальные средства, в основу которых положена экономико-математическая модель выбора вариантов тарифа за проезд по платным автомобильным дорогам России, позволяющие их менеджменту визуально, количественно и качественно оценивать результат, оказываемый на состав транспортного потока и потребительские качества самой дороги;

- базы данных предпочтений пользователей дорог, многомерной матрицы результатов компьютерного эксперимента и системы управления ими, позволяющие хранить, обрабатывать и осуществлять быстрый поиск данных, необходимый лицам, принимающим решение о назначении тарифа за проезд.

Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретическая значимость исследования определяется глубиной проработанности поставленных задач, заключается в обосновании и разработке методик и моделей для обоснования назначения тарифов за проезд по платным автомобильным дорогам России.

Практическая значимость результатов исследования состоит в их направленности на решение конкретных задач по оценке влияния платы за проезд на экономическую эффективность функционирования платной дороги в России. Разработанная в ходе исследования система инструментальных средств и методика её применения использованы в работах, проводимых ФГУП «РОСДОРНИИ» и ООО «ИНЭМДорТранс». Применение указанной системы позволило повысить точность, скорость и качество принятых решений, что подтверждается справками о внедрении.

Апробация результатов исследования.

Основные положения, выводы, предложения и рекомендации диссертационного исследования опубликованы в 13 научных работах общим объемом 7,8 п.л. (в том числе без соавторов — 4,2 п.л.).

Основные результаты и положения диссертационного исследования докладывались и обсуждались на международной и российских научных конфе-

ренциях в г. Москве.

Результаты выполненного исследования используются в ООО «ИНЭМ-ДорТранс» и ФГУП «РОСДОРНИИ». Имеется авторское свидетельство об отраслевой регистрации разработки программного комплекса, отвечающего требованиям новизны и приоритетности: «ПРИОРИТЕТ».

Проведенные исследования позволили подготовить и внести ряд предложений по совершенствованию существующих методик тарификации проезда по платным дорогам.

Структура и объем диссертации. Цели и задачи исследования предопределили структуру диссертации, которая состоит из введения, трех глав, заключения, библиографического списка из 114 наименований (включая справочники INTERNET), изложена на 147 машинописных страницах, содержит 17 рисунков и 4 таблицы.

В соответствии с целью и задачами исследования работа построена следующим образом:

Во введении дано обоснование актуальности темы диссертационного исследования, определены цель, задачи, приведена теоретическая и методологическая основа, информационная база исследования, отмечается научная новизна работы и положения, выносимые на защиту, а также практическая ценность работы, приводятся сведения об апробации полученных результатов.

В Главе 1 «Развитие платных дорог за рубежом и в России» анализируются существующие подходы к созданию государственно-частного партнерства и инвестированию в платные автомобильные дороги, методы назначения платы за проезд за рубежом и в России. На конкретных примерах рассматривается мировой и отечественный опыт выбора тарифа за проезд по платным автомобильным дорогам. Приводится обзор развития и текущего положения в сфере платных дорог, в том числе основанных на государственно-частном партнерстве. Рассматриваются различные методы и модели для оценки потребительских качеств автомобильных дорог.

В Главе 2 «Теоретические основы назначения платы за проезд на

основе оценки потребительских качеств дорог и изучения предпочтений потребителей» предлагается новая методика выявления предпочтений потенциальных пользователей платных дорог на основе анкетирования с учетом результатов имитационных экспериментов по оценкам потребительских качеств альтернативных маршрутов, рассматриваются методы имитационного моделирования транспортных потоков и оценки потребительских качеств автомобильных дорог, анализируется методика тарификации проезда по платным автомобильным дорогам России. Показан процесс формирования предлагаемой базы данных многомерной матрицы сравнительных характеристик платной дороги и альтернативных ей дорог. Описываются основные этапы методики тарификации проезда, целью которых является нахождение функции перераспределения потоков, зависящей от потребительских качеств платной и альтернативных ей дорог и предпочтений пользователей.

В Главе 3 «Разработка инструментальных средств и методики их применения для назначения тарифа за проезд по платным автомобильным дорогам России» описываются инструментальные средства, в основу которых положена экономико-математическая модель выбора вариантов тарифа за проезд по платным автомобильным дорогам России, позволяющие их менеджменту визуально, количественно и качественно оценивать результат, оказываемый на состав транспортного потока и потребительские качества самой дороги. Предлагается и обосновывается целесообразность использования данного диссертационного исследования в качестве фундамента для системы поддержки принятия решения по назначению тарифа за проезд по платным дорогам в России. Описывается методика практического использования разработанных в рамках данной диссертационной работы системы инструментальных средств для сбора и обработки исходных данных, проведения анкетирования и анализа полученных результатов.

В Заключении изложены основные выводы и практические предложения, выработанные автором в ходе работы над диссертационным исследованием.

И. ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ

1. Обоснована возможность и перспективность разработки нового подхода к обоснованию выбора вариантов тарифа за проезд на платных автомобильных дорогах России на основе методов имитационного моделирования транспортных потоков.

Институт платных дорог в течение многих лет успешно функционирует в большинстве развитых стран. В настоящее время имеются все предпосылки внедрения платных дорог и в Российской Федерации. Однако, существующие подходы к назначению платы за проезд обладают рядом недостатков, главными из которых являются следующие:

- недостаточный учет или игнорирование потребительских качеств платной и альтернативных ей дорог;

- упор на специфику социально-экономического развития и традиции, включая политические, районов проложения платной дороги, что затрудняет выработку единого научного подхода к назначению платы за проезд;

- отсутствие достаточного обоснования подходов к выявлению сравнительных потребительских качеств платной и альтернативных ей дорог на основании учета мнений потенциальных пользователей платной дороги.

- отсутствие обоснованных подходов к оценке выбора вариантов тарифа за проезд на платных автомобильных дорогах России.

В странах, где институт платных автомобильных дорог работает в течение десятков лет, вышеуказанные недостатки в основном преодолены за счет саморегуляции (типа явочного порядка) перераспределения транспортных потоков в зависимости от тарифов за проезд. Данная саморегуляция в неявном виде учитывает специфику социально-экономической ситуации соответствующих стран. Именно поэтому автоматический перенос опыта зарубежных стран в реалии России не представляется корректным.

Если имеется достоверная информация о потребительских качествах альтернативных маршрутов, то в принципе такого рода информацию после соответствующей обработки можно предоставить потенциальному потребителю для выявления его предпочтений по выбору маршрута движения. Обработав достаточного объема массивы предпочтений различных пользователей, можно получить оценку распределения предпочтений всех пользователей данных альтернативных маршрутов.

На основании такого распределения появляется реальная возможность управлять платной автомобильной дорогой как экономической системой, путем назначения тарифа за проезд. Описанную выше информацию о потребительских качествах автомобильных дорог, можно получить на основании имитационных моделей сложной системы «водитель—автомобиль—дорога—окружающая среда» (ВАДС).

Вышеуказанные процедуры определяют возможность и перспективность нового подхода к обоснованию выбора вариантов тарифа за проезд на платных автомобильных дорогах России.

2. Формализован процесс обоснования выбора вариантов тарифа за проезд на платных автомобильных дорогах России платной автомобильной дорогой на основе методов имитационного моделирования транспортных потоков. Предложены основные этапы методики тарификации проезда, целью которых является нахождение функции перераспределения потоков, зависящей от потребительских качеств платной и альтернативных ей дорог и предпочтений пользователей.

Целью методики обоснования выбора вариантов тарифа за проезд на платных автомобильных дорогах, заключается в определении функции перераспределения потоков (являющейся результатом работы имитационного комплекса программ), зависящей от платы за проезд, а также в поддержке принятия решений лиц, принимающих решение по назначению тарифа за проезд.

Обобщенная схема основных этапов данной методики изображена на рисунке 1.

© ]

Компьютерное моделирование движения ТП по существующим альтернативам платной дороги с целью оценки их потребительских качеств

Отбор наиболее перспективного варианта платной дороги и альтернативных вариантов для неё из существующих

+ ~

Подготовка материалов к проведению анкетирования и экспертной оценке

Компьютерное моделирование движения ТП по проектируемой платной дороге с целью оценки её потребительских качеств

до

Л1

_i_

Проведение коротко-, средне- и долгосрочных прогнозов интенсивности и состава движения по маршрутам

ч 4

Формирование базы данных

Рисунок 1 - Основные этапы методики тарификации проезда

Этап 1. Реализуется в случае, когда требуется выбрать вариант нового строительства платной дороги или реконструкции существующей с целью перевода её в платную. На данном этапе основную роль играют инженерно-технические изыскания и подходы к оценке и выбору вариантов.

Этап 2. Ядром данного этапа является гравитационная модель, которая основана на предположении, что величина взаимодействия пропорциональна произведению показателей значимости (величины, количества) объектов и обратно пропорциональна расстоянию между ними:

(1)

и у

где Му — показатель взаимодействия между объектами; и у,

р,, р] — некоторая мера значимости объектов (например, численность населения

города г и;');

—расстояние между объектами.

к— коэффициент соответствия между р;, р; и ^;

В работе представлена реализация известной гравитационной модели в виде программного комплекса «МОДОС», который осуществляет моделирование автотранспортных корреспонденции.

Система «МОДОС», основанная на использовании современных методов моделирования, обеспечивает возможность визуальной оценки полученных значений внетранспортной экономической эффективности дорожных работ любых участков федеральных и территориальных автомобильных дорог.

Также данный комплекс позволяет производить прогноз основных экономических показателей районов пролегания дорог, влияющих на рост интенсивности и изменение состава транспортного потока для различных периодов: 1 год, 5 лет, 10-15 лет (коротко-, средне- и долгосрочный соответственно).

Этапы 3, 5. Существует ряд препятствий, не решаемых на основании традиционных подходов, базирующихся на вычислительных методах.

1. Заранее невозможно вычислить число пользователей платной дороги;

2. Неизвестно, как изменятся потребительские качества платной дороги при различном числе пользователей платной дороги.

Для преодоления первого препятствия целесообразно применение социологического опроса (анкетирования) потенциальных пользователей платной дороги или привлечение высококомпетентных экспертов.

Для решения второго вопроса необходимо:

а) найти возможность составить набор основных вариантов для анкеты;

б) провести сравнительный анализ платной и альтернативных ей дорог;

в) определить потребительские качества дорог при различном распределении интенсивности и состава транспортного потока;

г) определить непосредственно выгоду потребителя по сравнению с альтернативными дорогами в соответствующих натуральных показателях, в рублях и степени безопасности (в баллах).

Имитационное моделирование выполняет все вышеперечисленные задачи, и поэтому было выбрано в качестве метода оценки основных потребительских качеств для данного исследования.

На этапах 3 и 5 осуществляется планирование и проведение компьютерных экспериментов с семействами имитационных моделей системы ВАДС для оценки потребительских качеств платной и альтернативных ей дорог.

В настоящее время наиболее подходящей для целей данной диссертационной работы является теория имитационного моделирования сложной системы ВАДС (разработчики: Ерёмин В.М., Бадалян A.M.), в которой производится компьютерное моделирование движения каждого отдельного автомобиля по платной и альтернативным ей дорогам.

Этап 4. Целью моделирования является нахождение потребительских качеств дорог при различных составах движения, интенсивностях и других исходных данных.

Результат, полученный на этапах 3 и 5, представляет собой многомер-

ную матрицу параметров дороги и соответствующих им потребительских качеств. Такую матрицу удобнее всего хранить в виде базы данных (БД). Результатом совмещения возможностей (особенностей) базы данных и возможностей объектно-ориентированных языков программирования является система управления базой данных (СУБД). СУБД расширяет возможности обычной базы данных, прозрачно вводя долговременные данные, управление параллелизмом, восстановление данных, ассоциированные запросы и другие возможности.

Этап 6. По результатам имитационного моделирования платной и альтернативных ей дорог из базы данных отбираются соответствующие сравнительные наборы основных потребительских качеств для анкеты потенциального пользователя платной дороги и/или для экспертной оценки, на основании чего можно построить функцию перераспределения потоков в зависимости от платы за проезд. Набор данных для анкеты, состоит из следующих потребительских качеств (рекомендуемых нормативными документами Минтранса РФ):

- цена проезда по маршруту (руб.);

- сокращение пути (км);

- экономия топлива (%);

- экономия времени (мин);

- уровень безопасности движения (баллы);

- уровень удобства движения (баллы);

- дополнительные вспомогательные данные (опционально).

Этапы 7, 8. На основании материалов, подготовленных на этапе 6, выясняется мнение потребителей (путем проведения анкетирования) и/или экспертов. Анкетирование проводится на всех альтернативных дорогах. Потенциальным пользователям проектируемой платной дороги предлагается выбрать один из нескольких предложенных вариантов.

Эксперты отбирают наиболее предпочтительные варианты (если имеется несколько вариантов, вышедших за точку окупаемости проекта).

После того, как эксперты примут решение о предпочтении того или иного варианта, проводится повторное моделирование для уточнения потребитель-

ских качеств рассматриваемых дорог с учётом данных анкетирования.

Этапы 9, 10. По результатам этапов 7, 8 и на основании содержимого базы данных строится таблично заданная функция зависимости интенсивности на платной и альтернативных ей дорогах от величины платы за проезд.

Этап 11. На этом этапе предусмотрено несколько вариантов назначения платы за проезд с автоматическим расчетом возможных последствий.

1. Минимальная плата за проезд (Ст|„[руб./сут.]) определяет такую плату за проезд, которая удовлетворяла бы практически 100% пользователей выбранного маршрута. В качестве основного показателя такой платы предлагается использовать стоимость сэкономленного горючего при движении по платной дороге. Этот показатель определяется на основе компьютерного моделирования для различных типов автомобильных транспортных средств (АТС), движущихся в составах транспортных потоков с различными характеристиками. Данный показатель применяется для нахождения данных варианта №2 в анкете. Варианты с номерами выше двух формируются путем различного распределения интенсивности общего потока между пунктами А и Б по платному и альтернативному ему маршруту в зависимости от конкретной ситуации (например, 90% - по платному маршруту и 10% - по альтернативному маршруту; 80% - по платному маршруту и 20% - по альтернативному маршруту и т.д.)

2. Максимальный доход за сутки, полученный от оплаты за проезд пользователями платной автомобильной дороги находится из выражения:

к

Р1ШХ= (2)

/=и

где ^тах — максимальный доход за сутки [руб./сут.];

¡с

тахи=1 — функция максимума (предполагается, что пользователя, выбравшего конкретное значение С,, заведомо устроит и все меньшие размеры платы за проезд);

к — кол-во вариантов платы за проезд в анкете [шт.];

п — номер варианта;

N1 — кол-во выбравших вариант /' [чел.];

С,— величина тарифа за проезд варианта / [руб.].

Значение С,- соответствующее Ртах, из выражения (2) приблизительно равно той плате за проезд, которая приносит максимальный доход.

3. Расчет последствий от назначения платы за проезд, учитывающей социально-экономическую обстановку в регионе проложения платной автомобильной дороги, производится следующим образом: для заданного значения упомянутой платы приводятся величины суточного дохода и суточной интенсивности движения по платной дороге, получаемые из выражения:

(3)

где Рсут, — суточный доход; С,— заданная плата за проезд;

N1— соответствующая величине С/ интенсивность движения.

4. Оценить величину оплаты за проезд, обеспечивающую окупаемость строительства платной дороги в течение заданного периода эксплуатации для

каждого из вариантов, можно следующим образом. Из всех пар (-М/ > С/ ) выбираются только те, которые удовлетворяют неравенству:

(4)

у 1=П

где Рш — сумма, которую необходимо достичь к моменту достижения конца заданного периода эксплуатации (например, достижение точки окупаемости);

7} — периоды, в течение которых плата за проезд не меняется (рассчитываются по результатам этапа 2);

— заданный период эксплуатации (или период, за который не]

обходимо достичь заданной величины — Рзт).

Решением неравенства (4) являются наборы значений плат за проезд

С/. Каждый из таких наборов примем за субоптимальный. В общем случае таких наборов может быть несколько.

Ссуб.опт. = (Сп,...,СГ), (5)

где Ссуб.опт. — субоптимальная плата за проезд;

//,..., т — номера вариантов величины оплаты за проезд, удовлетворяющие неравенству (4);

— номер соответствующего периода эксплуатации, в течение которого плата за проезд не меняется.

5. Поскольку субоптимальных решений может быть несколько, то выбор одного из них в качестве оптимального, предлагается осуществлять менеджменту платной дороги. Мы считаем целесообразным принимать то решение, которое соответствует минимальному значению С/) Приу = 1; и предлагаем называть его умеренной платой за проезд (Сум).

Во всех вышеперечисленных случаях для заданных значений платы за проезд определяются значения потребительских качеств платной и альтернативных ей дорог, а также приводится их сравнительное значение.

В итоге, лица, принимающие решение (ЛПР), получают следующие данные:

- социально-экономическое обоснование инвестиций в проект;

- прогноз изменения ситуации на рассматриваемых дорогах с течением времени;

- виртуальную модель автомобильной дороги и движущегося по ней транспортного потока в любой момент времени (прогноз);

- данные анкетирования с экспертной оценкой;

- один или несколько предпочтительных вариантов платы за проезд (каждый из них обеспечивает окупаемость проекта за установленные сроки).

Полученные данные являются основанием для утверждения ЛПР платы за проезд по данной автомобильной дороге. 20

3. В рамках данной диссертационной работы предложен комлекс инструментальных средств для сбора и обработки исходных данных, проведения анкетирования и анализа полученных результатов.

На основании описанных в диссертационном исследовании теоретических положений, разработано инструментальное средство, реализующее предлагаемый подход к выбору платы за проезд, включающее в себя 4 главных пункта.

1. Базу данных имитационного комплекса, которая содержит многомерную (не менее 10 измерений) матрицу результатов работы имитационного расчетного комплекса (ИРК) — сравнительную информацию по потребительским качествам платной и альтернативных ей дорог:

- при различном составе движения;

- для различных категорий транспортных средств;

- для различных видов топлива;

- для различных коэффициентов сцепления;

- для различных значений интенсивности движения;

- для различных геометрических параметров дороги (таблица 1).

Все эти данные определяются как на текущее время, так и прогнозируются на различные периоды (5, 10, 15 лет) по результатам работы программного комплекса «МОДОС».

2. Из таблицы 1 видно, что каждому набору независимых переменных (факторов влияния) соответствует своя скорость движения. Каждая строка данной таблицы является результатом одного компьютерного эксперимента (имитационного моделирования).

3. Интерфейс пользователя базы данных имитационного комплекса для выбора исследуемой дороги.

4. Программу расчета искомых величин методом интерполяции таблично заданной многомерной функции независимых переменных (интенсивность и состав движения, радиус в плане, продольный уклон и др.).

5. Программу поддержки проведения анкетирования потенциальных

пользователей платной дороги. Пример анкеты приведен на таблице 2.

Таблица 1

Пример 2-мериого отображения фрагмента 10-мсрнои базы данных

Иезавчашые переменные____ Функция

№ Число полос Ограничение скорости Ширина обочины Коэффициент сцепления Ровность покры тия Ширина прое1-жей части Продольный уклон Радиус в плане Состав движения Интенсивность движения Ср. скорость движения

км/ч м см/км м %. м % лег. авт/ч км/ч

■■■;■ i' : 4*' "■у-:</ ' 1,$ ЙУ5' 200' y"-*5tX)::

2 4 60 1,5 0,2 100 3 0 200 0 1000 57,7

< з' .¡.-«гг-у-^: Й '100 у:'У :; :з о': ' 200 : 25 "'бо,з

4 4 60 1,5 0,2 100 3 0 200 25 1000 56,1

:' ' 4' "б0 '"■'¡^"Лх ■У': :о.2 'у:100: ■'у 'Уг ".у0; ...ЙУ0; • : ; ■ 50Ó

6 4 60 1,5 0,2 100 3 0 400 0 1000 62,6

;; Г У .У ум loo ЙУО' >У4СЮ: 25' Wyysot>:\

8 4 60 1,5 0,2 100 3 0 400 25 1000 61

: 9 ' 17.'6,1 ■ 100 • <200 ' +58,2 у'-

10 4 60 1.5 0,2 100 3 30 200 0 1000 53,5

и ¡■■'■Ж;*1, .уЬ'б0:': 1,5; 0.2 ■ - JOO : 3: 30'. ;; 200 У к-25'1 joo

12 4 60 1,5 0,2 100 3 30 200 25 1000 51,9

'13 '""í-i'iúo УУр "Лу.у 30 : :>' 400': í; 500

14 4 60 1.5 0,2 100 3 30 400 0 1000 58,4

15 --й<4: .............0.2 ууууг ' 30' У 400 "'500'- 6 :у;

16 4 60 1,5 0,2 100 3 30 400 25 1000 56,8

17 (о 1.5 ¡Ч'У^УОЖ Й'' m у®""'375'. у.-,; Г P: ;i500 г

Таблица 2

Пример анкеты потенциального пользователя платной дороги.

№ Цена проезда (за маршрут) Сокращение пути Средняя скорость движения Экономия топлива Затраченное время на маршрут Экономия времени по сравнению с альтернативной дорогой Уровень безопасности движения Уровень удобства движения

руб. км км/ч % мин мин баллы баллы

1 буду пользоваться альтернативной (бесплатной) дорогой

2 8 10 55,5 26 19,5 0 7 4

'■3-3 " у 9. ¿У 10 80 40 1

4 10 10 87 34 12,6 1 8 5

5 10 Ж-23 11,5 'уутууу. 8

6 16 10 97 18 11 12 9 6

я: ¥ 20 10 100 УУУШУ

8 40 10 106 17 10,2 20 9 8

9 :-'у4205-'' 10 115 26 9,5 10 10

Предлагаемая методика определения платы за проезд с использованием разработанного инструментального средства заключается в следующих основных положениях:

- проведение прогнозов изменения интенсивности состава движения (в случае необходимости) с помощью программного комплекса «МОДОС»;

- подготовка исходной информации для имитационного расчетного комплекса. Для заданного варианта платной и альтернативных ей дорог проводятся серии имитационных экспериментов с целью оценки потребительских качеств дорог;

- обработка результатов имитационных экспериментов и заполнение соответствующих полей в базе данных (конвертер);

- оценка конкретных значений потребительских качеств при заданных значениях влияющих факторов с помощью программы «Интерполяция». Результатом работы данной программы является набор вариантов заполнения анкеты для потенциального пользователя платной дороги;

- обработка результатов программы «Интерполяция» с помощью программы «Анкетирование» и выдача готовой анкеты для печати, содержащей конкретные данные для предоставления потенциальным пользователям и/или экспертам;

- оценка конкретных значений потребительских качеств при заданных значениях влияющих факторов с помощью программы «Интерполяция». Результатом работы данной программы является набор вариантов заполнения анкеты для потенциального пользователя платной дороги;

- обработка результатов программы «Интерполяция» с помощью программы «Анкетирование» и выдача готовой анкеты для печати, содержащей конкретные данные для предоставления потенциальным пользователям и/или экспертам;

- проведение анкетирования с занесением результатов опроса в программу «Анкетирование»;

- обработка результатов анкетирования и заполнение соответствующих полей в базе данных;

- определение значений платы за проезд, отвечающих 3 задачам, соответствующих формулам (2), (3), (4), (5), с помощью модуля «Анализ» программы «Анкетирование».

Главным результатом применения указанной методики являются значения платы за проезд, полученные исходя из 3 вышеуказанных целей (рисунок 3).

Компьютерная модель сравнения потребительских вариантов

РЯ

&

ВАРИАН Т №1: соответствует заявленным ПК на 98ал обеспечивает доход в 101%" цена эа маршрут: 8 рублой

ВАРИАНТ №6: соответствует заваленным ПК на 1'5'Л обеспечивает доход в 105%* цена за маршрут: 20 рубпей

ВАРИАНТ Ый7: соответствует заявленным ПК на 901«

обеспечивает доход а 110%* _цена за маршрут: «10 рублей

* Относительно точки окупаемости

Рисунок 3 - Пример получепных результатов после применения методики

Кроме того для каждого варианта платы выдаются массивы данных с соответствующими значениями потребительских качеств платной и альтернативных ей дорог.

Предлагаемый подход позиционируется автором как основной элемент системы поддержки принятия решения (СППР) по обоснованию выбора вариантов тарифа за проезд на платных автомобильных дорогах, поскольку описанная методика представляет собой, по существу, информационную систему сбора, обработки, хранения и представления информации, которая является фундаментом СППР по обоснованию выбора вариантов тарифа за проезд на платных автомобильных дорогах.

III. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ

1. Проведенный анализ существующих подходов к назначению платы за проезд на платных дорогах России показал, что в них либо неверно учитываются, либо совсем не учитываются сравнительные потребительские качества платной и альтернативных ей дорог.

2. Разработана модель определения и обоснования платы за проезд на платных дорогах России, опирающаяся на сравнительные потребительские качества платной и альтернативных ей дорог и данные анкетирования потенциальных пользователей платной автомобильной дороги.

3. Разработаны принципы сбора и обработки информации о предпочтениях потенциальных пользователей платной и альтернативных ей дорог в выборе маршрута движения.

4. Разработаны инструментальные средства для оценки влияния платы за проезд на перераспределение транспортных потоков, а, следовательно, на доходы от функционирования платной дороги.

5. Разработан подход и методика формирования базы данных потребительских качеств платной и альтернативных ей дорог, которая содержит необходимую информацию для проведения сравнительных оценок потребительских качеств.

6. Предложенная экономико-математическая модель позволяет менеджменту платной автомобильной дороги обосновывать выбор тарифа за проезд, с учетом социально-экономического состояния регионов, по которым она проходит. Для этого предлагается основные результаты исследования включить в соответствующую систему поддержки принятия решения в качестве базовых её элементов.

IV. ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Журналы рекомендованные ВАК для публикации научных работ:

1. Еремин В.М., Шевцов А.И., Панфилов А.И. Концепция создания базы данных с параметрами функционирования платного и альтернативного маршрутов для управления платной автомобильной дорогой // ДОРОГИ И МОСТЫ -сборник. 2010. вып. 23.-е. 65-71. URL:

http://www.rosdornii.ru/UserFiles/File/dim/23-l/05.pdf. 0421000109X0005

2. Еремин В.М., Шевцов А.И., Панфилов А.И. Учет социально-экономического состояния региона при назначении платы за проезд по платным автомобильным дорогам. - М.: Предпринимательство - 2010. №4.- с. 160-164.

3. Еремин В.М., Шевцов А.И. Концептуальный подход к назначению платы за проезд на автомобильных дорогах- М.: ВИНИТИ РАН. Транспорт: наука, техника, управление - 2010. №9.- с. 40-42.

Другие издания:

4. Еремин В.М., Шевцов А.И. Управление безопасностью движения на платных автомобильных дорогах. // Проблемы управления безопасностью сложных систем: Труды XII Международной конференции. Москва, декабрь 2004 г. / Под ред. Н.И. Архиповой и В.В. Кульбы. - М.: РГГУ, 2004. - с. 339-343.

5. Кузнецов Ю.В., Еремин В.М., Пуркин A.B., Ветрова В.В., Шевцов А.И. Методика прогнозирования сцепных качеств на сетях автомобильных дорог при применении противогололедных реагентов. // Проектирование автомобильных дорог. Сб. науч. тр. / МАДИ (ПТУ), 2004 - с. 91-97.

6. Еремин В.М., Орлов A.C., Шевцов А.И. Исследование виртуальной автотранспортной системы. / Философия искусственного интеллекта. Материалы Всероссийской междисциплинарной конференции, г. Москва, МИЭМ, 17-19 января 2005 г. - М.: ИФ РАН, 2005,- с. 97-98.

7. Еремин В.М., Черников В.В., Шевцов А.И. Парадигма оптимальности и парадигма компромисса в принятии управленческих решений (на примере выбора вариантов ремонта городских транспортных сооружений). // Теория и практика управления городом Москвой: состояние и перспективы развития. Материалы научно-практической конференции (26 октября 2005 года). Часть первая.- М.: Моск. городск. ун-т управления Правительства Москвы, 2006 - с. 97-106.

8. Матюшенко Т.Ф., Стефова Е.В., Шевцов А.И. Программный комплекс «ПРИОРИТЕТ» / Свидетельство о регистрации в отраслевом фонде алгоритмов и программ ФГНУ «Государственный координационный центр информационных технологий» №11807 от 20.11.2008 г., номер государственной регистрации № 50200802295.

9. Шевцов А.И., Панфилов А.И. Основные подходы к управлению платными автомобильными дорогами, применяемые за рубежом и в России // Моск. гос. индустр. ун-т. - Москва, 2010. - 51 с. - Библиогр.: 32 назв. - Рус. - Деп. в ВИНИТИ 20.10.10 № 603-В2010.

10. Еремин В.М., Шевцов А.И. Потребительские качества автодорог и определение размера платы за проезд- Спб.: ДОРОГИ. Инновации в строительстве - 2010. №3 - с. 27-29.

11. Матюшенко Т.Ф., Шевцов А.И. Учет параметров зоны тяготения автомобильной дороги при оценке эффективности инвестиций в строительство и реконструкцию на основе методов моделирования // Моск. гос. индустр. ун-т. - Москва, 2011. - 18 с. - Библиогр.: 4 назв. - Рус. - Деп. в «ИНФОРМАВТОДОР» 08.02.11 № 294-ад.

12. Еремин В.М., Шевцов А.И. Методика определения платы за проезд- Спб.: Мир дорог-2011. №55.-с. 14-15.

13. Еремин В.М., Шевцов А.И. Концептуальный подход к управлению платной дорогой посредством назначения платы за проезд- Спб.: Мир дорог - 2011. №56,- с. 40-41.

Шевцов Андрей Игоревич

ЭКОНОМИКО-МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОБОСНОВАНИЯ ВЫБОРА ВАРИАНТОВ СТОИМОСТИ ПРОЕЗДА ПО ПЛАТНЫМ АВТОМОБИЛЬНЫМ ДОРОГАМ

Автореферат

Подписано в печать 02.11.2011 г. Формат бумаги 60x84/16 Усл. печ. л. 1,0. Уч. изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 1077

Издательство ФГУП "ИНФОРМАВТОДОР", 129085, Москва, Звездный бульвар, д. 21, стр. 1 www.informavtodor.ru; е-пшИ: avtodor@infad.ru; тел.: (495) 747-9100, 747-9105, телефакс; 747-9113

Отпечатано в типографии издательства ФГУП "ИНФОРМАВТОДОР"