Моделирование городских пассажирских перевозок тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Автореферат диссертации по теме "Моделирование городских пассажирских перевозок"

На правах рукописи

Сорокин Анатолий Александрович

МОДЕЛИРОВАНИЕ ГОРОДСКИХ ПАССАЖИРСКИХ ПЕРЕВОЗОК

08.00.13 - Математические и инструментальные методы экономики

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук

Ставрополь - 2005

Работа выполнена в ГОУ ВПО "Ставропольский государственный университет"

Научный руководитель: почетный работник

высшего профессионального образования РФ, доктор технических наук, профессор Минаков Владимир Федорович

Официальные оппоненты: доктор экономических наук, доцент

Гурнович Татьяна Генриховна

кандидат экономических наук Бурым Андрей Владимирович

Ведущая организация: Кубанский государственный университет

Защита состоится 26 января 2006 г. в 10-00 часов на заседании диссертационного совета ДМ.212.256.06 при Ставропольском государствен КС ^ университете по адресу: 355009, Россия, г. Ставрополь, ул. Пушкина. 1, Ставропольский государственный университет.

С диссертацией можно ознакомиться в бибгиотеке ГОУ ВГЮ "Ставропольский государственный университет".

Автореферат разослан декабря 2005 года

Ученый секретарь диссертационного совета, к.т.н., доцент

В.Х. Кужев

Л&&6А

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Надежная и эффективная работа городского и пригородного пассажирского гранспорта (ГПТ) является важнейшим фактором социально-политической и экономической стабильности. ГПТ обеспечивает основную часть трудовых поездок населения, оказывая непосредственное влияние на эффективность функционирования системы городского хозяйства, предприятий, организаций, учреждений и всех отраслей экономики регионов и страны. Пассажирский транспорт - один из важных факторов обеспечения жизнедеятельности более чем 1300 городских поселений России. Ежедневно им перевозится свыше 120 млн. пассажиров. Транспортная подвижность жителя города России в среднем составляет около 450 поездок в год и продолжает расти. На долю ГПТ приходится более 85-90% всех этих поездок в городах. Все более значительное влияние на состояние транспортного сектора большинства городов, особенно на загрузку улично-дорожной сети, оказывает процесс активной автомобилизации населения. На личных автомобилях совершается до 10-15% поездок.

Несмогря на усилия органов местного самоуправления и транспортных предприятий по адаптации к рыночным преобразованиям в последние годы в указанной сфере появились следующие проблемные тенденции:

■ прогрессирующее физическое и моральное старение парка транспортных средств, резко увеличивающее текущие затраты на их эксплуатацию;

■ сокращение численности подвижного состава большой вместимости и рост количества автобусов малой вместимости;

■ сокращение провозных возможностей муниципального транспорта, частично компенсируемое ростом привлечения автобусов частного сектора и автомобилизацией населения;

■ снижение качества транспортного обслуживания населения при росте его подвижности;

■ рост транспортных затрат населения, оплачивающего свой проезд, и как следствие - широкое распространение всех форм уклонения от оплаты проезда;

■ повышение бюджетных расходов на обеспечение работы ГПТ и др. Негативные тенденции могут, в случае, если они не будут разрешены,

повлечь за собой в течение ближайших 3-5 лет следующие последствия:

■ сдерживание экономического роста в стране в связи с отсутствием потенциальных возможностей по обеспечению требуемой подвижности населения, а также мобильности трудовых ресурсов как фактора развития производства;

■ государство вынуждено будет осуществить значительные вложения для вывода отрасли из кризиса, или, не исключено, для воссоздания заново,

■ потеря устойчивости и ррзуп^ енижацие безопасности

функционирования системы:

РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ| БИБЛИОТЕКА

_,_-Л» 4

* вытеснение общественного транспорта личными автомобилями, что повлечет за собой ряд проблем: резкое обострение эколо! ических проблем, рос г потерь от дорожно-транспортных происшествий, нехватка улично-дорожной сети и другие.

Масштаб социально-экономических последствий сложиншихся тенденций выводит проблему зэ рамки внутригородских. Для решения названной проблемы администрации городов пытаются предпринимать меры по оздоровлению обстановки, зачастую у них не хватает финансовых ресурсов, их решения не всегда имеют теоретическое обоснование, а часю противоречат научным методам построения, оценки и оптимизации системы городского пассажирского транспорта.

Городской пассажирский транспорт является сложной социально-экономической системой, так как включает большое число взаимосвязанных и взаимодействующих между собой компонентов, имеющих определенную структуру, формирующих единое целое и направленных на решение сложных задач. Для исследования данной системы объективно необходимо использование экономико-математических методов, что в конечном итоге позволит повысить обоснованность принимаемых управленческих решений.

Состояние изученности проблемы. Значительный вклад в разработку проблем становления и развития системы городского пассажирского транспорта внесли отечественные ученые: Хорович Б.Г., Коссой Ю.М., Гудков В.А., Островский Н.Б., Седов А.И, Дугин С.А., Спирин И.В., Ефремов И.С.. Кобозев В.М., Юдин В.А., Ваксман С.А., Курганов В.М., Парахина В.Н. и другие. В их работах изложены общие принципы организации и обеспечения эффективной работы автотранспортных формирований, выполняющих перевозки пассажиров. Отдельные вопросы экономико-математического моделирования городского пассажирского транспорта рассмотрены в работах: Миротина Л.Б., Михайлова A.C., Хрущева М.В., Бережной Е.В., Буреш О.В., Зотова В.Б., Тельновой H.H. и других.

В настоящее время в ходе реформ большое значение приобретают региональные подходы к формированию новых экономических отношений, учитывающих особенности территорий, При этом принципы построения и функционирования любой транспортной региональной модели имеют признаки общности и требуют знаний объективных закономерностей функционирования рынка транспортных услуг. Необходимость развития методических основ формирования эффективной системы пассажирского транспорта обусловила актуальность научных исследований пассажирской транспортной системы города и является основанием выбора темы диссертационной работы.

Цель и задачи исследования. Целью настоящего исследования явилось изучение и развитие инструментария экономико-математических методов анализа и оценки деятельности системы городского пассажирского транспорта, а также апробация их в масштабах города.

Поставленная цель предполагает решение следующих задач:

■ исследование современного состояния, резервов и путей повышения эффективности функционирования городского пассажирского транспорта;

• выявление критериев эффективности функционирования системы гранспортного обслуживания населения;

■ проведение сопоставительного анализа и выбора методов и моделей исследования системы пассажирского транспорта как сложной социально-экономической системы;

■ экономико-математическое моделирование и анализ функционирования системы пассажирского транспорта г. Ставрополя с целью выявления тенденций развития и направлений модернизации;

■ определение трендов и циклов развития сферь; городских пассажирских перевозок;

" конструирование имитационной модели для оценки показателей транспортной сети города (времени ожидания пассажиров начала обслуживания);

■ разработка оптимизационной модели количества и вица подвижного состава на маршруте;

■ формирование методики анализа и совершенствования систем городского пассажирского транспорта.

Объектом исследования послужили экономико-математические модели объективных экономических процессов и факторов, определяющих принципы формирования, функционирования и развития системы пассажирского транспорта в современных условиях.

Предметом исследования явились показа! ели и характеристики социально-экономических процессов функционирования и развития системы городского пассажирского транспорта в современных условиях, их взаимосвязи, полученные методами экономико-математического моделирования.

Теоретической и методологической основой исследования явились труды отечественных и зарубежных экономистов и математиков в области экономико-матемашческих методов, математической статистики, системного анализа, а также материалы по организации и совершенствованию городского управления, законодательные и нормативные документы, концепции и программы развития системы пассажирского транспорта. В ходе исследования использовались данные государственных статистических органов и автотранспортных предприятий города, а также результаты научно-исследовательских работ по анализу системы ГПТ. Для решения поставленных в работе задач применялись современные методы экономико-математического моделирования с использованием информационных технологий.

Диссертационная работа выполнена в рамках специальности 08.00.13 -Математические и инструментальные методы экономики: п. 1.8 "Математическое моделирование экономической конъюнктуры, деловой активности, определение трендов, циклов и тенденций развития" и н. 2.2

"Конструирование имитационных моделей как основы экспериментальных машинных комплексов и разработка моделей экспериментальной экономики для анализа деятельности сложных социально-экономических и финансовых систем и определения эффективных направлений развития социально-экономической и финансовой сфер".

Научная новизна исследования заключается в развитии методов экономико-математического моделирования и инструментария их применения в системе городского пассажирского транспорта как социально-экономической системы. В ходе исследования получены следующие наиболее значимые теоретические и практические результаты:

■ раскрыты теоретические и методические основы анализа процессов, происходящих в системе городского пассажирского транспорта как объекта экономико-математического моделирования и элемента городской инфраструктуры;

■ выполнен анализ современных подходов к математическому моделированию социально-экономических процессов в системе городского пассажирского транспорта, их достоинств, недостатков и эффективности использования, послуживший основой для классификации и выбора перспективного направления;

■ разработана многомерная классификация моделей системы городского пассажирского транспорта, в соответствие с которой выделены в частности три укрупненных класса экономико-математических моделей, позволившая произвести группировку экономико-математических моделей различной направленности и создающая меюдологическую основу для анализа систем ГПТ;

• установлена математическая зависимость степени воздействия величины затраченного на передвижение времени на производительность труда;

■ выделены тенденции, цикличность и сезонность объемов перевозок пассажиров городским электротранспортом, позволившие установить периоды спада и подъема, а также выявить причинно-следственные связи;

■ сконструирована имитационная модель функционирования остановки пассажирского транспорта, сосюмща» из грех основных модулей, позволяющая повысить обоснованность принятия решений но оптимизации маршрутных расписаний;

■ разработана оптимизационная модель для определения рационального сочетания вида и количества транспорта, позволяющая обосновать экономическую целесообразность маршрута в целом:

■ разработана методика анализа и совершенствования системы ГПТ, отличающаяся комплексным подходом к формированию отдельных звеньев системы на основе применения экономико-математических методов и моделей.

Практическая значимость проведенного исследования состоит в том, что реализация предложений по повышению эффективности функционирования системы пассажирского транспорта будет способствовать

снижению себестоимости, росту производительности, повышению качества автотранспортного обслуживания населения, позволит выявить текущие и перспективные резервы роста прибыли пассажирского транспорта.

Изложенные в диссертационной работе основные положения, выводы и рекомендации носят научно-практический характер и могут быть иснользованы практическими работниками, занимающимися организацией перевозки пассажиров на уровне предприятий города, а также региональными структурами управления для регулирования сферы городской транспортной инфраструктуры, для разработки рекомендаций по повышению экономической эффективности функционирования автотранспортных предприятий и их подразделений на текущий и перспективный периоды.

Апробация работы. Основные результаты исследований и вытекающие из них рекомендации докладывались и получили одобрение на научно-методических конференциях Ставропольского государственного университета (2003, 2004, 2005 гг.), Северо-Кавказского государственного технического университета (2003, 2005 гг.), Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова (2004 г.), Северо-Кавказского гуманитарно-технического института (2003, 2004, 2005 гг.), Невинномысского филиала института управления, бизнеса и права (2004 г.), Ставропольского государственного аграрного университета (2005 г.).

На основании выполненного диссертационного исследования были разработаны методические рекомендации, модели экономической оценки автотранспортного обслуживания в современных экономических условиях.

По результатам исследования опубликованы 15 печатных работ общим объемом 2,01 п. л.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений.

Содержание работы изложено на 170 страницах и включает 29 шблиц, 28 рисунков, 5 приложений.

Во введении обоснована актуальность темы диссертационного исследования, сформулированы цель, задачи, предмет и объект исследования, охарактеризована научная новизна, показана практическая значимость полученных результатов.

В первой главе исследована роль пассажирского гранспорта и его влияние на развитие современных городов, выявлены критерии его эффективности. Городской пассажирский транспорт рассматривается как сложная социально-экономическая система. Проанализированы основные подходы к использованию экономико-математических моделей при формировании систем пассажирского обслуживания городского населения.

Во второй главе проведена классификация экономико-математических моделей, применимых для формирования, анализа, модернизации системы городского пассажирского транспорта. Выполнен анализ областей и степени эффективности применения моделей различных классов, применимых к системе городского пассажирского транспорта.

В третьей главе произведен анализ инструментальных средств программной реализации моделей системы городского пассажирского транспорта. На основе статистических данных разработаны эконометрические модели для оценки параметров системы ГПТ. На основе теории массового обслуживания разработана имитационная модель функционирования остановки пассажирского транспорта. Предложена методика анализа и совершенствования системы городского пассажирского транспорта.

В заключении сформулированы основные выводы и результаты проведенного диссер!ационного исследования.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ В первой главе рассматривается экономическая сущность функционирования пассажирского транспорт, который является одним из компонентов юродской инфраструктуры. Проведенные в последние несколько лет реформы в этой отрасли городского хозяйс гва не способствовали кардинальному улучшению ситуации. Проведенный анализ выявил следующие устойчивые тенденции: сокращение количества транспортных средств большой вместимости, рост износа муниципального транспорта, рост с каждым годом количества новых маршрутов маршрутных такси, сокращение числа маршрутов, обслуживаемых транспортом средней и большой вместимости.

Перевозки пассажиров муниципальным транспортом остаются убыточными. Результаты финансово-хозяйственной деятельности предприятий ГПТ приведены в таблице 1.

__Таблица 1 - Доходы и расходы предприятий ГПТ г. Стазрополя

_ _ год

Предприятие

Доходы (тыс. руб.)

Автобусный парк 13 923 14 419 18 065 1 17 220 | 23 887 26 304 27 247 20 927

Троллейбусный парк 12 524 13 394 21 005 30 133 | 35 263 45 304 58 281 49 337

Расходы (тыс. руб.)

Автобусный парк 38 146 40 567 | 39 997 31 555 40 102 46 442 58 382 ! 54 893

Троллейбусный парк 32 033 39 968 | 40 122 50 452 56 726 80 163 99 540 | 96 836

Кредиторская тадолженность (тыс. руб.)

Автобусный | 1 |20000 парк | | | 26 900 2 297 | 5 536 19 919 31 000

Троллейбусный | 8166 | ]0020 ! 14 380 парк ! | | 11 756 15 094 27 729 1 61 647 66 200

Неудовлетворительное техническое состояние подвижного состава приводит к его длительным простоям, связанным с ремонтами и их ожиданиями. Причины тому низкая оснащенность ремонтных цехов оборудованием, запасными частями и материалами. Новое оборудование не

закупалось в течение 10-15 лет. Муниципальный городской транспорт работает в настоящее время за счет использования гой производственной базы, которая была создана в предшествующие годы.

В сложившейся ситуации, которая характеризуется невозможностью обеспечения потребностей населения в передвижениях силами муниципальных автотранспортных предприятий, с 1995 года в городах динамично развивается коммерческий транспорт (маршрутные гакси). Вместе с тем, ряду маршрутов, обслуживающих значительные потоки пассажиров, требуются транспортные средства средней и большой вместительности. Привлеченные на эти маршруты частные автобусы (в основном ПАЭ-3205) не способны обеспечить доступность транспортных услуг, особенно в часы пик. Объемы перевозок пассажиров в г. Ставрополе характеризуются данными, приведенными в таблице 2.

Таблица 2 - Объем перевозок пассажиров в г. Ставрополе по видам

транспорта

Динамика объемов перевозок пассажиров

Вид транспорта Объем перевозок (тыс. пасс.)

1997 г. ! 1998 г. Г1999 г. 2000 г. 2001 г. 2002 г. | 2003 г. 2004 г.

Автобус 105 444 1 102 831 69 950 31 586 43 689 39 457 | 35 628 ' 40 531

Троллейбус 100 839 ] 97 311 99 074 84 308 95 941 93 460 ' 73 920 ' 79 256

Маршрутное такси 20 628 24 0'2 15 200 19 703 26 524 29 238 27325 35 910 |

Итого: 226 9!) 224 154 183 224 135 603 166 154 162 155 136 702 1 155 697

Вид транспорта

Динамика объемов перевозок по видам транспорта в рабочие дни

Автобус ¡Троллейбус I Маршрутное ; такси

Объем перевозок (тыс. пасс.)

1979 г.

244,46

1984 г.

144.63

Итого:

287.57

183,23

389,09

т

470.80

1989 г.

332,76

256,16

1994 г.

309,04

285",34

2002 г.

162,0

534,92

594.38

208,4

192,4

562,8

Распределение пассажиропотоков по дням недели

Вид

! транспорта рабочий лень предвыходной день 1 выходной 1екь 1

| Автобус 162,0 129,2 ! 132,6 !

| 1роллейбус 208,4 109,5 | ! '6,4

| Маршрутное 192,4 194,8 156.0 1

I такси

' Итого 562,8 433,5 | 405.0

Для комплексного анализа функционирования ГПТ необходимо определить систему адекватных критериев (показателей). Проведенный аналитический обзор позволил обобщить и систематизировать критерии оценки эффективности пассажирского транспорта.

В соответствии с поставленными задачами, рассмотрена следующая система показателей, характеризующих функционирование городского пассажирского транспорта:

■ показатели, характеризующие обобщенные результаты

функционирования системы; • показатели, характеризующие уровень обеспеченности транспортом

и качество транспортного обслуживания населения; ■ показатели, характеризующие эффективность предприятий-операторов, а также специфику функционирования отдельных маршрутов.

На наш взгляд, данный подход к классификации показателей отражает все аспекты функционирования системы Г1ГГ.

Существующая зависимость производительности труда 01 затрат времени на трудовые передвижения создает проблемы для некоторых предприятий, территориально расположенных за городской чертой или в районах плохой транспортной доступности. При этом транспортную усталость необходимо рассматривать непосредственно во взаимосвязи с характеристиками труда. Изменение производительности труда работающих, в зависимости от затраченного на фудовые перемещения времени, подтверждается исследованиями, результаты которых представлены на рисунке 1. Так, повышение длительности трудовых поездок на 10 минут сверх лимита (40 мин для крупных и крупнейших городов, 30 мин для остальных) приводит к снижению производительности труда на 3-4%.

95 90 85 80

» - - * верхняя граница (*-Зи) I - - - - нижних граница (-3о)

» мат ожи;шнис

>45

время передвижения мин

Рисунок 1 - Зависимость производительности труда от времени, затраченного на передвижения В диссертации получена зависимость производительности труда от времени, затраченного на передвижение:

Птр= 100 - 0,0352781*7- 0,0020382* f

(1)

Погрешность модели для трех исследованных предприятия составляет менее 1%.

Время, затраченное на передвижения, можно представить в виде следующей зависимости:

Т = Т.....+т + Г„. ,+г

(2)

где, Тпеш/ - время на подход к остановке; Тож - время ожидания; Тпср -время поездки; Тпеш2 - время передвижения до места назначения.

Основная сложность в определении затраченного на проезд времени состоит в определении численных значений составляющих в частности, времени ожидания пассажиром начала обслуживания.

Городской пассажирский транспорт - разновидность сложной социально-экономической системы, для объективной оценки которой необходимо построение комплекса экономико-математических моделей, I учитывающих различные аспекты функционирования пассажирского

транспорта. В моделях систем такого рода дополнительно необходимо учитывать три принципа: абстрагирования, многомодельности, иерархического построения. В соответствии с принципом многомодельности никакая единственная модель не может с достаточной степенью адекватности описать различные аспекты сложной системы. В работе проведена классификация моделей и анализ математического аппарата, используемого для построения моделей пассажирского транспорта.

Применение теории системного подхода при моделировании системы ГГГГ позволяет учесть взаимодействие различных факторов (материальных, сервисных, финансовых, информационных) и тенденций развития рынка пассажирских услуг, которые определяют содержание моделируемых процессов и позволяют провести классификацию взаимосвязанных экономико-математических моделей, входящих в комплекс. Предложена матричная классификация моделей, в ноле следующих групп признаков: применяемого при построении экономико-математических моделей математического аппарата, уровня моделей (локальные, глобальные), оцениваемых параметров (единичные, комплексные). В частности в работе экономико-математические модели системы пассажирского транспорта предлагается разделить на три класса согласно применяемого магматического аппарата: аналитические и эконометрические модели оценки параметров; имитационные модели оценки параметров; оптимизационные модели выбора параметров системы с учетом ограничений на гехнико-экономические и социальные показатели.

Во второй главе исследованы подходы к моделированию системы городского пассажирского транспорта. В соответствие с выделенными * классами моделей произведен анализ подходов к моделированию.

Первый класс моделей позволяет провести оценку и прогнозирование значений параметров ГПТ. При исследовании функционирования сложной социально-экономической системы, такой, как пассажирский транспорт, необходимо построение моделей его функционирования, выявление тенденций, сезонности и цикличности, с возможностью дальнейшего построения прогнозных моделей. В работе, на основе статистических данных, проведено построение экономезрических моделей. Для построения моделей пассажиропотоков использовался математический аппарат динамических рядов. Проведенные в работе исследования показали, что в случае, когда модель ряда априори неизвестна, тучше проявляют себя

методы, настроенные на более широкий класс рядов, в частности метод "Гусеница"-88А. Данный метод позволяет выделить главные компоненты временных рядов: трендовые, периодические составляющие, шум.

В соответствии с алгоритмом метода Тусеница"-88А исследование можно разбить на четыре этапа.

Этап 1. Развертка одномерного ряда в многомерный.

Этап 2. Анализ главных компонент: сингулярное разложение выборочной ковариационной матрицы.

Этап 3. Отбор главных компонент. В результате получено разложение матрицы ряда по ортогональным составляющим (главным компонентам).

Визуальное и аналитическое изучение собственных векторов, так и главных компонент, полученных в результате линейной филь фации, дает много интересной и научно-значимой информации о структуре изучаемого процесса и свойствах составляющих его слагаемых. В частности, среди главных компонент можно выделить: относящиеся к тренду (медленно меняющиеся), периодические, шумовые. Для нахождения периодических составляющих чрезвычайно большую визуальную информацию дает изучение двумерных зависимостей.

Этап 4. Процедура восстановления является ключевым элементом метода. Восстановление проводится по набору главных компонент. Таким образом, получается искомое приближение матрицы ряда или интерпретируемую часть этой матрицы.

Исследование на сезонность объемов перевозок пассажиров является особенно актуальным в целях обоснования необходимого количества подвижного состава как в целом по маршрутной сети, так и для каждого маршрута.

Второй класс моделей позволяет произвести оценку параметров системы ГИТ на основе теории массового обслуживания и имитационных моделей. Так, математическую модель остановочного пункта (остановки) пассажирского транспорта можно представить в виде системы массового обслуживания (СМО). Остановка в нашем исследовании отображена как многоканальная СМО с ожиданием без ограничения на длину очереди и с ограничением на время ожидания в очереди. Характеристики функционирования многоканальной СМО с ожиданием без ограничения на длину очереди и с ограничением на время ожидания в очереди оценены на основе следующих зависимостей:

1) Показатель (коэффициент) нагрузки СМО (трафик):

2) Среднее число заявок в очереди:

N ■ Р-К

™ я! (и+ /?Х" +2^)*■••*[« +(*-»)« Р '

3) Вероятность того, что заявка будет обслужена:

(3)

й к\ п\(п + Р)(п + 2Р)*...*[п + (к-п)Р]/ если (/ -1) 1(пц) < Тож <, I <>3.

4) Вероятность ухода заявки из очереди необслуженной:

5) Среднее время ожидания заявки в очереди:

Тож * У^р,, если 0 < Тож <

п/л

104 -

»И

если -—' £ Тож < —, / > 3

С)

6) Приведенная интенсивность потока уходов:

Р-СО/Ц.

(8)

где X - интенсивность потока заявок (пассажиры); ц - интенсивность потока обслуживания; к - количество каналов под обслуживанием; п -количество каналов обслуживания; Тож - ограничение на время ожидания в очереди; р - вероятность состояния системы; со - интенсивность потока уходов; К - среднее число занятых каналов.

Третий класс моделей позволяет осуществлять оптимальный выбор параметров системы ГПТ с учетом ограничений на технико-экономические и социальные показатели.

В третьей главе произведено исследование системы городского пассажирского транспорта на базе экономико-математических моделей.

Для автоматизации моделирования выполнена сравнительная оценка возможностей современных программных средств, используемых для исследования и анализа систем ГПТ. Рассмотрены пакеты компьютерных программ математико-статистической обработки данных

(профессиональные, универсальные, специальные), а также ежлемы имитационного моделирования (VENSIM, PILGRIM, Rational Rose, GPSS World и др.).

На наличие тренда, цикличности и сезонности был исследован временной ряд объема перевозки пассажиров электротранспортом за период с января 1996 по июль 2005 года. Выделение составляющих исследуемого временного ряда проводилось автоматизировано, в среде программ

Са1егрШаг88А и А^оББА. Результаты исследования и их сопоставление представлены в таблице 3.

Таблица 3 - Результаты идентификации компонент временного ряда

выделение тренда выделение периодик

компонента метод Кендстла метод нулей метод игиких частот метод Фурье коэф корреляции

1 0.000000 0 0.999578 - -

2 0 268373 ^ 4 0.931141 Р(1.2)=2.000000 -

3 0.006593 4 0.988193 Р(2,3)=0.000000 0.943576

6 0.752552 19 0.016267 Р(5,6)-20.000000 -

7 0.762759 19 0.002439 Р(6,7)=0.000000 0.782520

9 0.006865 25 0.340118 Р(8,9)-22.000000 -

П 0752552 37 0.011135 Р(12,13)-7 000000

14 0.742389 37 0.016840 Р(13,14)=0 000000 0.761577

24 0.003374 16 0.438149 Р(23,24)=6.000000 -

33 0.845760 26 0.003184 Р(32,33)=8 000000 -

34 0.783295 26 0.016042 Р(33,34)=0.000000 0.800238 —

Все используемые методы в качестве трендовой составляющей позволили выявить 1-ую компоненту, компоненты 2,3,6,7.13,14,33,34 являются периодиками.

Результаты выделения трендовых составляющих для динамики объемов перевозок пассажиров городским электротранспортом на протяжении 115 месяцев в среде программ СагегрШаг88А и АиЮБвА представлены на рисунке 2.

- исходный

• циклииеская составляющая

--трендовая составляющая

-сезонная составляющая

5 20000

-5000 -1

6 II 16 21 26 11 36 41 46 51 56 61 66 71 76 81 86 *91 96 101 106 11 1. |

номер месяца

Рисунок 2 - Выделение неслучайных компонент временного ряда объема перевозок пассажиров электротранспортом (январь 1996 - июль 2005) Анализ графического отображения результатов позволяет сделать вывод о нес!абильности состояния перевозок пассажиров транспортом. В исследуемом ряду наблюдаются нарастающие колебания с убывающей тенденцией. Как циклическая была определена пара компонент 2,3 с длинной в 28 месяцев В качестве сезонной составляющей выявлены пары

6,7, соответствующие полугодичным колебаниям, что обусловлено спадом объемов перевозок в январе и июле; 13,14 соответствующие колебаниям в 4 месяца; 33,34 с колебанием в 3 месяца.

Для определения показателей обслуживания населения и эффективности существующей транспортной сети города в некоторых случаях рационально использовать имитационные модели, основанные на математическом аппарате систем массового обслуживания, поскольку аналитическое описание протекающих процессов затруднено в связи с большим количеством влияющих факторов.

Оценка параметров остановочного пункта системы ГПТ была реализована посредством построения имитационной модели, поскольку непосредственное вычисление вероятностных характеристик по перечисленным формулам (3-8) весьма затруднительно. Разработанный алгоритм сконструированной имитационной модели, представлен на рисунке 3.

Для описания модели остановочного пункта использован модульный принцип. Исходная модель состоит из трех основных компонентов.

Первый компонент - модуль формирования потока пассажиров на остановке. На формирование параметров модуля существенное влияние оказывают социально-экономические характеристики населения города и градостроительные факторы.

Второй компонент - модуль параметров пассажирской транспортной сети. На формирование параметров модуля оказывает влияние расписание движения пассажирского транспорта через остановочный пункт и параметры транспортных средств.

Третий компонент - модуль выбора вида транспорта и маршрута следования. На формирование параметров модуля существенное влияние оказывают тарифы и качественные параметры обслуживания пассажиров, а также прохождение маршрута через основные пассажиропоглощающие зоны.

Для реализации алгоритма модели использовалась система (пакет) GPSS WORLD, что обусловлено ее достоинствами: доступность встроенного языка; простота и удобство интерфейса; осуществимость расширения и модернизация создаваемых моделей; возможность графического отображения результатов моделирования.

Разработанная имитационная модель позволяет получить оценки времени ожидания в зависимости от значений параметров маршрутной сети в конкретном городском районе.

Исходными данными для модели является база данных, коюрая включает в себя результаты периодических статистических обследований: численность населения, количество мест приложения труда и обучения, структуру населения, уровень доходов, параметры маршрутной сети.

г

Одна заявка на время работы

Систе&иое , время (24 чес») 1

О

■ Задание ся^лймого тмпа транспорта

Отмяк а времени появления пассажира для

последующих проверок

Ждем 20 с»*

(для исключения «

Проверка на наличие транспорта на остьноете (йвнятость есть усгройствв ВиэЯор)

- Проиркв на наличие мео5дадиього типа трвникдета

" Проверка не ттчие свободных мест е транатостнэм среднее

- Пассе жир свдитсн не «умный тмч транспорте

1! !

Всего 3 оида транспорта, и до присвоены значения

1 - троллейбус

2 автобус

3 - маршрутов тшол

Поййгачме троллей?«»

( \ ^—1ровер*а ч

Присоединение к

КЛРСИСТВ !

«тгап«1»гЪ ТИР

Приезд на селено в« у Занимается 2 месте тройства

Пассажиры заходят 9 течение 2и се*

Освобождаете устройство Ви551гр

■ /ни^толение гая»и • системе

- Проверка времени

ОМ4ДОИЯ ОНО

боАЬвеЮ«**? Е али иет - »дат датьве

р ш

- Провес*« есть ли на огчноеке мвр « рутно» течем?

/рГ\

' Выжод из очереди ОРЭЗ

V

- Пассе«® сад-тея & м^перу^ное г к опаздывает

1! □

е:

- Про веста времени очмдания Онс богъяе 1 £ мин-' Если нет-/-«дет да/ъае

Пассавир утедлт с остановки вывлраа другл'* стсоб дэбеатьее до месте-наэпа^ек»'» «г счереди

' Уничтожение залдеи

/ Уничтожение звяв*^

— Занимается место в

о

- Пассажир ,мягд*тт о течение 2С сек

- Отъезд 0*в0б0/кда^тя

•»СТРОЙСТВО кТгапгро^»)

Уничтожение 'ьш/1

8 ОвГМмГ

Рисунок 3 - Обобщенный алгоритм имитационной модели остановочного пункта ГПТ

В работе для оценки экономической целесообразности функционирования маршрута была разработана оптимизационная модель.

где С - маршрутная прибыль; а, - постоянные затраты; Ь, -эксплуатационные затраты; с, - затраты на персонал, руб./час; ,¥, -количество транспортных средств каждого типа; ¿у - пробег транспортной единицы; - время в наряде транспортной единицы; Р - маршрутная выручка;тариф на проезд; К - маршрутный коэффициент использования вместимости; (),, - количество перевезенных пассажиров за рейс; ц, -номинальная вместимость транспортного средства; /' модели транспортных средств; у - количество транспортных средств; I - длинна маршрута; г, -количество оборотных рейсов; гр - период работы транспорта на маршруте; !„ - нормативное время работы; - время оборота; 2 - интервал движения транспортных средств.

Согласно принципам иерархичности и многомодельности в работе показана целесообразность использования сочетания моделей имитационных и оптимизационных в многоуровневых системах моделирования, когда выходная информация моделей предшествующих уровней является входной для моделей последующих. К моделям первого уровня относятся эконометрические модели. В качестве модели второго уровня в данном случае выступает имитационная модель остановки, оптимизационная модель является моделью третьего уровня.

Предложенная трехуровневая система моделей обеспечивает:

■ основу для построения прогнозных моделей на основе выявленных тенденций, сезонности и цикличности, что является базой для принятия управленческих решений;

• оценку уровня транспортной доступности городских районов, выявление проблемных зон в транспортной сети, обеспеченность видами транспорта;

■ учет комплекса аспектов функционирования остановки: подход пассажира на остановку, ожидание, выбор вила транспорта и маршрута следования, загруженность транспортных средств;

■ обоснование принимаемых решений по оптимизации работы подвижного состава: выбора вида транспорта для работы на определенном маршруте, режимов работы транспорта:

■ оптимизацию интервалов движения по часам суток, обоснование выбора подвижного состава для маршрута;

' 2' I =1*Г '

Обеспечивающая К - шах

■ расчет в соответствии с усшновленными тарифами величины прибыли по маршруту, в соответствии с выбранным видом и маркой подвижного состава. Результаты моделирования позволяют повысить обоснованность принимаемого решения по модернизации маршрутной сети и режимов работы подвижного состава.

На основе разработанной трехуровневой системы моделей произведен расчет сетевого ишервала по маршруту №15, в качестве вида транспорта рассматривался автобус ПАЗ-3205, как наиболее широко используемый тип городского подвижного сос(ава. Для расчет были использованы наиболее характерные затраты на одно транспортное средство в размере 120 рублей в час.

_ Таблица 3 - Сетевой интервал движения по часам суток_

Время

суток,

Будний лень

Прямое

Сетевой интервал, мин. Предвыходной лень

Обратное ] Прямое

Выходной день

Обратное | Прямое I Обратное

I направление направление направление направление1 направление] направление

06 00-07 00 07 00-08 00 10 10 10

4 6 5 6 10

08 00-09 00 ( 4 6 , 5 6 8

09 00-10.00 8 8 , 8

10 00-11.00 8 8 | 8

П.00-12.00 7 6 I 8

12 00-13 00 5 6 | 8

13 00-14,00 5 6 8

14.00-15.00 8 8 10

15 00-16.00 8 8 10

Мб.00-17.0(Г 8 | 6 8 | 6 10

17.00-18 00 6 | 4 6 10

18.00-19.00 8 8 10

19.00-20.00 - -

Таблица 4 - Результаты применения расчетных интервалов движения по

Результат Будний лень Предвыходной день Выходной день

требуемое количество подвижного состава, ед. 25 22 18

изменение суммарного пробега 4,1% - 8,5% - 25 %

корректировка коэффициента использования вместимости - + 2,5% + 5%

изменение маршрутных затрат 1- 4,1% - 8,5% - 25%;

изменение среднего количества перевозимых пассажиров в расчете на одно транспортное средство - +10% ^ 20%;

изменение дневной прибыли ориентировочно в расчете на одно транспортное средство ■+ 10% + 20%

Годовой эффект: Свыше 800.000 рублей

В качестве исходных данных применялись результаты обследования пассажиропотоков 2002 года, так же было наложено ограничение на время ожидания, равное 10 минут. Расчет был произведен для полной вместимости подвижного состава данного типа (45 человек). Результаты расчета представлены в таблице 3. Применение данных интервалов движения позволяет получить результаты представленные в таблице 4.

В работе предложена методика разработки и совершенствования системы ГТГГ города, что в современных условиях повышения мобильное!и городского населения, роста уровня автомобилизации, уровня урбанизации городов представляется в техническом и организационном отношениях весьма трудоемким и многоэтапным процессом.

В соответствии с разработанной методикой, весь процесс анализа и совершенствования системы ГПТ представляется в виде последова!ельности пяти этапов.

Первый этап заключается в сборе и подготовке данных для изучения текущего состояния городской маршрутной сети, проведении обследований пассажиропотоков, а также анализе возможностей городских автотранспортных предприятий.

Второй этап - непосредственный анализ данных статистических обследований. На данном этапе предполагается определение основных направлений модернизации, если она необходима.

В основе третьего этапа лежит построение, либо корректировка системы маршрутов между транспортными районами города (их центрами тяжести), т.е. теоретически возможной системы, не учитывающей, однако, на данном этапе в полной мере всех эксплуатационных условий ("загрузки отдельных участков магистралей, возможностей размещения остановочных пунктов, возможность использования того или иного вида транспорта в различных районах и др.). На данном этапе предусматривается анализ полученной принципиальной схемы маршрутов по следующим признакам:

■ сходимость ее с существующей маршрутной системой города;

■ проверка полученной беспересадочности сообщений;

■ анализ целесообразности сохранения или 01каза от определенных маршрутов, либо звод новых;

■ изменение отдельных маршрутов.

Четвертый этап предусматривает выбор подвижного состава для города с учетом городских особенностей: рельефа местности, типа городской застройки, исторически сформировавшимися традициями. Закрепление маршрутов (видов транспорта) за предприятиями, осуществляющими дорейсовое и послерейсовое обслуживание, с учетом минимальных пробегов и режимов работы транспорта.

Пятый этап является основой для определения технико-экономических показателей функционирования автотранспортных предприятий и перевозчиков: определения оптимальных сроков замены и списания подвижного состава; формирования номенклатуры запасных частей; подписания договоров на поставку узлов и агрегатов; создания ремонтной

зоны на территориях АТП с согласованием прохождения ТО транспорта различной формы собственности на базе данных предприятий; нормирования расходов ГСМ по видам транспорта и маршрутам с учетом режимов работы и сезонности.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. Отсутствие у муниципальных транспортных предприятий возможностей для обеспечения потребностей населения в перевозках привело к формированию частного сектора, и как негативный моменг -- к снижению количества транспорта средней и большой вместимости.

2. Современные темпы развития городского пассажирского транспорта не адекватно сочетаются с темпами развития городской инфраструктуры, не отвечают современным потребностям населения, уровню урбанизации юрода. В этой связи необходимо уточнение методологической основы анализа и совершенствования систем пассажирского транспорта.

3. Проведен содержательный анализ задач повышения эффективности управления системой городского пассажирского транспорта, выбрана система показателей, характеризующих ее функционирование. В качестве основного социально-значимою показателя выбрано время, затраченное на ежедневные передвижения.

4. Увеличение времени передвижений сверх допустимых норм ведет к формированию транспортной усталости, что в свою очередь сказывается на производительное!и труда. Получена математическая зависимость, позволившая определить степень влияния превышения затрат времени на производительность труда, которая может являться в качестве одного ич показателей функционирования пассажирского транспорта.

5. Проведена классификация экономико-математических моделей сисчемы пассажирского транспорта, позволяются всесторонне проанализировать процессы, протекающие в системе ШТ. Рассмотрена применимость использования различных моделей и методов экономико-математического моделирования.

6. Проведено исследование объемов перевозок пзссажиров электротранспортом, посредством методов анализа временных рядов Выделенные тенденции свидетельствуют о нестабильноеiи состояния данного сектора пассажирских перевозок. Очевидно, что это вызвано сокращением количества подвижного состава и его сверхнормативным сроком эксплуатации, а также снижением конкурентоспособности данного сектора пассажирских перевозок.

7. Разработана имитационная модель функционирования ос'ановочпого пункта, которая может являться компонентом комплексной модели системы пассажирского транспорта города, позволяющая получить численное значение времени ожидания пассажиров начала обслуживания. Использование данной модели на практике позволит определить оптимальные интервалы движения транспорта по часам суток

Имитационную модель остановки целесообразно применять совместно с оптимизационной моделью функционирования маршрута для сочетания социальной необходимости с экономической целесообразностью Разработана методика анализа и совершенствования системы пассажирского транспорта с учетом использования экономико-матемагических методов и моделей на различных этапах, достоинством которой является проведение анализа на каждом этапе реализации.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В

СЛЕДУЮЩИХ НАУЧНЫХ РАБОТАХ: Сорокин A.A. Проблемы пассажирского транспорта: федеральный и региональный аспект // Материалы III научной конференции профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студен юв Северо-Кавказского гуманитарно-техническою института. - Ставрополь: СевКавГТИ, 2003, - с. 52-53. - 0,08 п.л.

Сорокин A.A. Проблемы финансово-хозяйственной деятельности муниципальных транспортных предприятий города Ставрополя // Материалы XXXII научно-технической конференции по результатам работы профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов СевКавГТУ за 2002 год. - Ставрополь, СевКавГТУ, 2003, Том третий. Экономические науки. - с. 29-30. - 0,06 п.л. Сорокин A.A. Линец Г.И. Состояние и динамика пассажирских перевозок в Ставропольском крае // Материалы III научной конференции профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов Северо-Кавказского гуманитарно-технического института. С гаврополь: СевКавГТИ, 2003. - с. 98-101. -0,2 п.л., в т.ч. авт. 0,15 п.л. Сорокин A.A., Понедельников В.В. Финансовое положение предприяшй городского пассажирского транспорта//Проблемы развшия региональной финансовой системы: Материалы региональной научно-практической конференции. - Ставрополь: Издательство: СГУ, 2003. - с. 168-170. - 0,07 п.л., в т.ч. авт. 0,05

Сорокин A.A. Автоматизированные системы диспетчерского управления пассажирским транспортом /У Ломоносов - 2004: Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых по фундаментальным наукам, МГУ им. М.В. Ломоносова 12-15 апреля 2004. Сборник тезисов/гл. ред. В.Н. Сидоренко. - М.: ТЕИС, 2004. с. 463-464. - 0,1 п.л.

Сорокин A.A. Оптимизация маршрутной сети как эффективного инструмента системы пассажирского обслуживания города // Устойчивое развитие региона в условиях экономической интеграции России в мировое хозяйство: Материалы 49 научно - методической конференции "Университетская наука - региону". - Ставрополь: Изд-во СГУ, 2004. -с.218-219. - 0,07 п.л.

Сорокин A.A. Касторнова Т.А. Пассажирский транспорт - механизм развития социально - экономической инфраструктуры города I1

Устойчивое развитие региона в условиях экономической интеграции России в мировое хозяйство: Материалы 49 научно - методической конференции "Университетская наука - региону". - Ставрополь: Изд-во СГУ, 2004. - с.89-90. - 0,07 п.л. в т.ч. авт. 0,05 п.л.

8. Сорокин A.A. Касторнова Т.А. К вопросу об оценке эффективности функционирования городского пассажирского транспорта // Научные труды IV международной конференции "Новые технологии в управлении, бизнесе и праве"'. - Невинномысск: Издательство Института управления, бизнеса и права (г. Ростов-на-Дону, Невинномысский филиал), 2004. -с.228-229. - 0,1 п.л. в т.ч., авт. 0,8 п.л.

9. Сорокин A.A. Автоматизированные системы оплаты проезда в общественном транспорте // Вестник СевКавГТИ. Сборник научных трудов, Вып. IV, т. 2. - Ставрополь: СевКавГТИ, 2004. - с. 292-296. - 0,23 п.л

!0 Сорокин A.A. М но гоф а к гор н ы е модели системы городского пассажирского транспорта // Информационные системы, технологии и модели управления производством: Сборник материалов международной научно-практической конференции. - Ставрополь: Кавказский край, 2005. -с.125-127. - 0,2 п.л.

11 Сорокин A.A. Модель взаимодействия видов городского пассажирского транспорта // Информационные системы, технологии и модели управления производством: Сборник материалов международной научно-практической конференции. - Ставрополь: Кавказский край, 2005. с 127-129.-0,2 п.л.

12. Сорокин A.A. Минаков В.Ф. ¿Модель остановки городского общественного транспорта // Материалы IX региональной конференции "Вузовская наука - Северо-Кавказкому региону". Ставрополь: СевКавПУ. 2005. Том первый. Естественные и точные науки. Технические и прикладные науки. - с. 152-153. - 0.06 п.л., в т.ч. авт. 0,04 п. л.

13. Сорокин A.A. Минаков В.Ф. Моделирование системы городскою пассажирского транспорта // Материалы IX региональной конференции "Вузовская наука - Северо-Кавказкому региону". Ставрополь, СевКавГТУ, 2005. Том первый. Естественные и точные науки. Технические и прикладные науки. - с. 153. - 0,07 п.л., в т.ч. азт. 0,05 п. л.

14. Сорокин A.A. Минаков В.Ф. Выделение грендовых составляющих временных рядов на базе метода "Гусеница'-SSA // Материалы IV межвузовской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Молодые ученые - южному региону". - Ставрополь: СевКавГТИ, 2005. - с. 177-182. - 0,25 п.л., в т.ч. авт. 0,2 п.л.

15. Сорокин A.A. Минаков В.Ф.Структура имитационной модели остановки в системе пассажирских перевозок // Материалы IV межвузовской па>чно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых СевКавГТИ. - Ставрополь: СевКавГТИ, 2005. - с. 182-185. - 0,25 п.л., в т.ч. авт. 0,2 п.л.

Печатается в авторской редакции

Подписано в печать 10 12.2005г.

Формат 60x84 1/16 Бумага офсетная.

Уел псч. л. 1,0. Усл. изд. л. 0,93. Заказ 1390. Тираж 100.

Отпечатано в гииографии ООО "Ставропольбланкиздат"' 355035 г. Ставрополь, ул Ленина, 211. Тел. (8-8652)26-70-47

Диссертация: содержание автор диссертационного исследования: кандидата экономических наук, Сорокин, Анатолий Александрович

ВВЕДЕНИЕ.

1 АНАЛИЗ КОНЦЕПЦИЙ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПАССАЖИРСКОГО ТРАНСПОРТА.

1.1 Анализ системы городского пассажирского транспорта.

1.2 Социально-экономическая эффективность системы ГПТ.

1.3 Городской пассажирский транспорт как сложная система.

1.4 Классификация экономико-математических методов и моделей.

Выводы по первой главе.

2 ИССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛЕЙ УПРАВЛЕНИЯ ГОРОДСКИМ ПАССАЖИРСКИМ ТРАНСПОРТОМ.

2.1 Аналитические и эконометрические модели оценки параметров.

2.2 Имитационные модели оценки параметров.

2.3 Оптимизационные модели выбора параметров системы с учетом ограничений на технико-экономические и социальные показатели

Выводы по второй главе.

3 МОДЕЛИРОВАНИЕ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ ГОРОДСКОГО ПАССАЖИРСКОГО ТРАНСПОРТА.

3.1 Сравнительный анализ программных средств исследования и анализа системы ГПТ.

3.2 Анализ объемов перевозки пассажиров городским пассажирским транспортом с применением современных компьютерных технологий.

3.3 Моделирование остановочного пункта системы ГПТ в среде пакета GPSS World.

3.4 Оптимизационная модель вида и количества подвижного состава.

3.5 Методика анализа и совершенствования маршрутной системы городского пассажирского транспорта.

Выводы по третьей главе.

Диссертация: введение по экономике, на тему "Моделирование городских пассажирских перевозок"

Эффективная и надежная работа городского и пригородного пассажирского транспорта (ГГГГ) является важнейшим фактором социально-политической и экономической стабильности. ГПТ обеспечивает основную часть трудовых поездок населения, оказывая непосредственное влияние на эффективность функционирования системы городского хозяйства, предприятий, организаций, учреждений и всех отраслей экономики регионов и страны. Пассажирский транспорт - один из важных факторов обеспечения жизнедеятельности более чем 1300 городских поселений России. Ежедневно им перевозится свыше 120 млн. пассажиров. Транспортная подвижность жителя города России в среднем составляет около 450 поездок в год и продолжает расти. На долю ГПТ приходится более 85-90% всех этих поездок в городах. Все более значительное влияние на состояние транспортного сектора большинства городов, особенно на загрузку улично-дорожной сети, оказывает процесс активной автомобилизации населения.

Несмотря на усилия органов местного самоуправления и транспортных предприятий по адаптации к рыночным преобразованиям в последние годы в указанной сфере появились следующие проблемные тенденции: прогрессирующее физическое и моральное старение парка транспортных средств, резко увеличивающее текущие затраты на их эксплуатацию; сокращение численности подвижного состава большой вместимости и рост количества автобусов малой вместимости; сокращение провозных возможностей муниципального транспорта, компенсируемое ростом привлечения автобусов частного сектора и автомобилизацией населения; снижение качества транспортного обслуживания населения при росте его подвижности; рост транспортных затрат населения, оплачивающего свой проезд; повышение бюджетных расходов на обеспечение работы ГПТ и др. Негативные тенденции могут, в случае, если они не будут разрешены, повлечь за собой в течение ближайших 3-5 лет следующие последствия: сдерживание экономического роста в стране в связи с отсутствием потенциальных возможностей по обеспечению требуемой подвижности населения, а также мобильности трудовых ресурсов как фактора развития производства; государство вынуждено будет осуществить значительные вложения для вывода отрасли из кризиса, или, не исключено, для воссоздания заново; потеря устойчивости и резкое снижение безопасности функционирования городских хозяйственных систем; вытеснение общественного транспорта личными автомобилями, что повлечет за собой ряд проблем: резкое обострение экологической обстановки, рост потерь от дорожно-транспортных происшествий, нехватка улично-дорожной сети и другие.

Масштаб социально-экономических последствий сложившихся тенденций выводит проблему за рамки внутригородских. Для решения названной проблемы администрации городов пытаются предпринимать меры по оздоровлению обстановки, зачастую у них не хватает финансовых ресурсов, их решения не всегда имеют теоретическое обоснование, а часто противоречат научным методам построения, оценки и оптимизации системы городского пассажирского транспорта.

Городской пассажирский транспорт является сложной социально-экономической системой, так как включает большое число взаимосвязанных и взаимодействующих между собой компонентов, имеющих определенную структуру, формирующих как единое целое и направленных на решение сложных задач. Для исследования данной системы объективно необходимо использование экономико-математических методов, что в конечном итоге позволит повысить обоснованность принимаемых управленческих решений.

Состояние изученности проблемы. Значительный вклад в разработку проблем становления и развития системы городского пассажирского транспорта внесли отечественные ученые: Хорович Б.Г., Коссой Ю.М., Гудков В.А., Островский Н.Б., Седов А.И., Дугин С.А., Спирин И.В., Ефремов И.С., Кобозев В.М., Юдин В.А., Ваксман С.А., Курганов В.М., Парахина В.Н. и другие. В их работах изложены общие принципы организации и обеспечения эффективной работы автотранспортных формирований, выполняющих перевозки пассажиров. Отдельные вопросы экономико-математического моделирования городского пассажирского транспорта рассмотрены в работах: Миротина Л.Б., Михайлова A.C.,

Хрущева М.В., Бережной Е.В., Буреш О.В., Зотова В.Б., Тельновой H.H. и других.

В настоящее время в ходе реформ большое значение приобретают региональные подходы к формированию новых экономических отношений, учитывающих особенности территорий. При этом принципы построения и функционирования любой транспортной региональной модели имеют признаки общности и требуют знаний объективных закономерностей функционирования рынка транспортных услуг. Необходимость развития методических основ формирования эффективной системы пассажирского транспорта обусловила актуальность научных исследований пассажирской транспортной системы города и является основанием выбора темы диссертационной работы.

Цель и задачи исследования. Целью настоящего исследования явились анализ и развитие инструментария экономико-математических методов анализа и оценки деятельности системы городского пассажирского транспорта, а также апробация их в масштабах города.

Поставленная цель предполагает решение следующих задач: исследование современного состояния, резервов и путей повышения эффективности функционирования городского пассажирского транспорта; выявление критериев эффективности функционирования системы транспортного обслуживания населения; проведение сопоставительного анализа и выбора методов и моделей исследования системы пассажирского транспорта как сложной социально-экономической системы; экономико-математическое моделирование и анализ функционирования системы пассажирского транспорта г. Ставрополя с целью выявления тенденций развития и направлений модернизации; определение трендов и циклов развития сферы городских пассажирских перевозок; конструирование имитационной модели для оценки показателей транспортной сети города (времени ожидания пассажиров начала обслуживания); разработка оптимизационной модели количества и вида подвижного состава на маршруте; развитие методики анализа и совершенствования систем городского пассажирского транспорта.

Объектом исследования послужили экономико-математические модели объективных экономических процессов и факторов, определяющих принципы формирования, функционирования и развития системы пассажирского транспорта в современных условиях.

Предметом исследования явились показатели и характеристики социально-экономических процессов функционирования и развития системы городского пассажирского транспорта в современных условиях, их взаимосвязи, полученные методами экономико-математического моделирования.

Теоретической и методологической основой исследования явились труды отечественных и зарубежных экономистов и математиков в области экономико-математических методов, математической статистики, системного анализа, а также материалы по организации и совершенствованию городского управления, законодательные и нормативные документы, концепции и программы развития системы пассажирского транспорта. В ходе исследования использовались данные государственных статистических органов и автотранспортных предприятий города, а также результаты научно-исследовательских работ по анализу системы ГПТ. Для решения поставленных в работе задач применялись современные методы экономико-математического моделирования с использованием информационных технологий.

Диссертационная работа выполнена в рамках специальности 08.00.13 -Математические и инструментальные методы экономики: п. 1.8 "Математическое моделирование экономической конъюнктуры, деловой активности, определение трендов, циклов и тенденций развития" и п. 2.2 "Конструирование имитационных моделей как основы экспериментальных машинных комплексов и разработка моделей экспериментальной экономики для анализа деятельности сложных социально-экономических и определения эффективных направлений развития социально-экономической и финансовой сфер".

Научная новизна исследования заключается в развитии методов экономико-математического моделирования и инструментария их применения в системе городского пассажирского транспорта как социальноэкономической системе. В ходе исследования получены следующие наиболее значимые теоретические и практические результаты: раскрыты теоретические и методические основы анализа процессов, происходящих в системе городского пассажирского транспорта как объекта экономико-математического моделирования и элемента городской инфраструктуры; разработан многомерный подход к классификации моделей системы городского пассажирского транспорта, в соответствие с которым выделены в частности три укрупненных класса экономико-математических моделей, позволивший произвести их группировку и создающий методическую основу для анализа систем ГПТ; установлена математическая зависимость степени воздействия величины затраченного на передвижение времени на производительность труда, которую предлагается рассматривать как один из показателей эффективности функционирования систем ГПТ; выделены тенденции, цикличность и сезонность объемов перевозок пассажиров городским электротранспортом, позволившие установить периоды спада и подъема, а также выявить причинно-следственные связи; сконструирована имитационная модель функционирования остановки пассажирского транспорта, состоящая из трех основных модулей, позволяющая повысить обоснованность принятия решений по оптимизации маршрутных расписаний; разработана оптимизационная модель для определения рационального сочетания вида и количества транспорта, позволяющая обосновать экономическую целесообразность маршрута в целом; усовершенствована методика анализа и совершенствования системы ГПТ, отличающаяся комплексным подходом к формированию отдельных звеньев системы на основе применения экономико-математических методов и моделей.

Практическая значимость проведенного исследования состоит в том, что реализация предложений по повышению эффективности функционирования системы пассажирского транспорта будет способствовать снижению себестоимости, росту производительности, повышению качества автотранспортного обслуживания населения, позволит выявить текущие и перспективные резервы роста прибыли пассажирского транспорта.

Изложенные в диссертационной работе основные положения, выводы и рекомендации носят научно-практический характер и могут быть использованы практическими работниками, занимающимися организацией перевозки пассажиров на уровне предприятий города, а также региональными структурами управления для регулирования сферы городской транспортной инфраструктуры, для разработки рекомендаций по повышению экономической эффективности функционирования автотранспортных предприятий и их подразделений на текущий и перспективный периоды.

Апробация работы. Основные результаты исследований и вытекающие из них рекомендации докладывались и получили одобрение на научно-методических конференциях Ставропольского государственного университета (2003, 2004, 2005 гг.), Северо-Кавказского государственного технического университета (2003, 2005 гг.), Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова (2004 г.), Северо-Кавказского гуманитарно-технического института (2003, 2004, 2005 гг.), Невинномысского филиала института управления, бизнеса и права (2004 г.), Ставропольского государственного аграрного университета (2005 г.).

На основании выполненного диссертационного исследования были разработаны методические рекомендации, модели экономической оценки автотранспортного обслуживания в современных экономических условиях.

По результатам исследования опубликованы 15 печатных работ общим объемом 2,01 п. л., в том числе авторских 1,76 п. л.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений.

Диссертация: заключение по теме "Математические и инструментальные методы экономики", Сорокин, Анатолий Александрович

Выводы по второй главе

1. Эконометрические и аналитические модели позволяют произвести оценку ряда параметров (критериев оценки) системы ГПТ, а в частности определить тенденции, цикличность и сезонность пассажиропотоков, установить периоды спада и подъема, а также выявить причинно-следственные связи между параметрами системы.

2. Использование эконометрических моделей при оценке пассажиропотоков позволяет оценить цикличность, сезонность, а также отделить сигнал от шума. Наибольший интерес представляет изучение сезонности перевозок пассажиров, что в свою очередь служит основой для определения неравномерности перевозок в пределах недели, месяца, года.

3. Использование моделей на основе аппарата систем массового обслуживания (СМО), наряду с оценкой отдельных параметров системы ГПТ, позволяет сконструировать имитационные модели для анализа достаточно большой совокупности параметров системы.

4. Оптимизационные модели наиболее эффективно использовать на завершающем этапе анализа системы ГПТ. В качестве входных параметров в данных моделях используют результаты, полученные на основе исследования эконометрических, аналитических и имитационных моделей.

5. Использование комплексной системы моделей для анализа системы позволяет повысить обоснованность принятия решений по совершенствованию системы ГПТ.

3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ ГОРОДСКОГО ПАССАЖИРСКОГО ТРАНСПОРТА

3.1. Сравнительный анализ программных средств исследования и анализа системы ГПТ

Как уже отмечалось в первой и во второй главах, система ГПТ является сложной системой, которая может быть представлена комплексной системой экономико-математических моделей и соответственно для решения задач, возникающих в системе ГПТ, можно использовать различный математический аппарат, а в частности математическое программирование, эконометрику, теорию игр, теорию систем массового обслуживания, имитационное моделирование и т.д.

Для разработки математико-статистических моделей, описывающих экспериментальные данные, используются методы классической статистики: факторный и дискриминантный анализ, многомерное шкалирование, кластерный и дисперсионный анализ, множественная пошаговая регрессия и др. Анализ массива данных, с использованием названных методов, существенно облегчается с применением компьютерных программ математико-статистической обработки данных, позволяющих полно и всесторонне анализировать собранную информацию.

В работах [47-51, 57-61] перечислены основные достоинства, обеспечиваемые пользователю пакетами статистической обработки данных. Компьютерные программы дают пользователю возможность грамотно и разносторонне провести анализ статистических данных, не углубляясь в специальные и достаточно сложные математические расчеты.

Стандартные статистические методы обработки данных включены в состав электронных таблиц, таких как EXCEL, LOTUS 1-2-3, QUATTROPRO, и в математические пакеты общего назначения, например MATHCAD, MAPLE, MATLAB. Но, гораздо большими возможностями обладают специализированные статистические пакеты, позволяющие применять самые современные методы математической статистики для обработки данных. По официальным данным Международного статистического института, число статистических программных продуктов приближается к тысяче. Среди них есть профессиональные статистические пакеты, предназначенные для исследователей, использующие методы математической статистики, и есть пакеты, с которыми могут работать специалисты, не имеющие глубокой математической подготовки.

Электронная таблица Microsoft Excel по-прежнему лидирует со значительным отрывом от своих конкурентов. Ее выдающиеся инструментальные средства для анализа, моделирования, построения диаграмм, предоставления рабочих таблиц, составления приложений и работы в Internet оставили далеко позади аналогичные средства пакетов 1-2-3 фирмы Lotus и Corel Quattro Pro. Microsoft Excel является наиболее простым средством анализа данных, кроме того, он сосредоточил в себе элементы моделирования и визуализации данных, построение графиков и различных диаграмм. Но его возможности по сравнению с пакетами статистической обработки данных ограничены.

Число статистических пакетов, получивших распространение в России, достаточно велико и спрос на них продолжает возрастать. Из зарубежных пакетов это STATGRAPHICS, SPSS, SYSTAT, BMDP, SAS, CSS, STATISTICA, S-PLUS и др. Из отечественных можно назвать такие пакеты, как STADIA, ЭВРИСТА, МИЗОЗАВР, ОЛИМП:Стат-Эксперт, Статистик-Консультант, САНИ, КЛАСС-МАСТЕР и др.

Основную часть имеющихся пакетов составляют специализированные пакетов и пакеты общего назначения.

Специализированные пакеты обычно содержат методы из одного - двух разделов статистики или методы, используемые в конкретной предметной области (контроль качества промышленной продукции, расчет страховых сумм и т.д.). Чаще всего встречаются пакеты для анализа временных рядов (например, ЭВРИСТА, МИЗОЗАВР, ОЛИМГГ.Стат-Эксперт), регрессионного и факторного анализа. Обычно эти пакеты содержат весьма полный набор традиционных методов в своей области, а иногда включают также и оригинальные методы и алгоритмы, созданные разработчиками пакета. Как правило, пакет и его документация ориентированы на специалистов, хорошо знакомых с соответствующими методами. Применять такие пакеты целесообразно в тех случаях, когда требуется систематически решать задачи из этой области, для которой предназначен специализированный пакет, а возможностей пакетов общего назначения недостаточно.

Пакеты общего назначения (универсальные). Особое место на рынке занимают так называемые статистические пакеты общего назначения. Отсутствие прямой ориентации на специфическую предметную область, широкий диапазон статистических методов, дружелюбный интерфейс пользователя привлекает в них не только начинающих пользователей, но и специалистов. Универсальность этих пакетов особенно полезна: на начальных этапах обработки, когда речь идет о подборе статистической модели или метода анализа данных; когда поведение статистических данных выходит за рамки использовавшейся ранее модели; в процессе обучения основам статистики.

Именно пакеты общего назначения составляют большинство продаваемых на рынке статистических программ. К таким пакетам относятся системы STADIA и SPSS, а также пакеты STATGRAPHICS, STATISTICA, S-PLUS и др.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты диссертации представляют новое решение актуальной задачи применения и совершенствования методов экономико-математического моделирования и анализа функционирования системы городского пассажирского транспорта для получения оценки его деятельности с целью повышения эффективности функционирования системы.

Методология основана на сочетании качественных и количественных методов исследования. Разработанные модели и примененные методы позволяют повысить эффективность и обоснованность принимаемых решений в области повышения эффективности и качества ГПТ.

Полученные результаты использованы при разработке рекомендаций по совершенствованию системы управления городским пассажирским транспортом:

1. Отсутствие у муниципальных транспортных предприятий возможностей для обеспечения потребностей населения в перевозках привело к формированию частного сектора, и как негативный момент - к снижению количества транспорта средней и большой вместимости.

2. Современные темпы развития городского пассажирского транспорта не адекватно сочетаются с темпами развития городской инфраструктуры, не отвечают современным потребностям населения, уровню урбанизации города. В этой связи необходимо уточнение методической основы анализа и совершенствования систем пассажирского транспорта.

3. Проведен содержательный анализ задач повышения эффективности управления в системе городского пассажирского транспорта, выбрана система показателей, характеризующих ее функционирование. В качестве основного социально-значимого показателя выбрано время, затраченное на ежедневные передвижения.

4. Увеличение времени передвижений сверх допустимых норм ведет к формированию транспортной усталости, что в свою очередь сказывается на производительности труда. Получена математическая зависимость, позволившая определить степень влияния превышения затрат времени на производительность труда, которая может являться в качестве одного из показателей функционирования пассажирского транспорта.

5. Проведена классификация экономико-математических моделей системы пассажирского транспорта, позволяющая всесторонне проанализировать процессы, протекающие в системе ГПТ. Рассмотрена применимость использования различных моделей и методов экономико-математического моделирования.

6. Проведено исследование объемов перевозок пассажиров электротранспортом, посредством методов анализа временных рядов. Выделенные тенденции свидетельствуют о нестабильности состояния данного сектора пассажирских перевозок. Очевидно, что это вызвано сокращением количества подвижного состава и его сверхнормативным сроком эксплуатации, а также снижением конкурентоспособности данного сектора пассажирских перевозок.

7. Разработана имитационная модель функционирования остановочного пункта, которая может являться компонентом комплексной модели системы пассажирского транспорта города, позволяющая получить численное значение времени ожидания пассажиров начала обслуживания. Использование данной модели на практике позволит определить оптимальные интервалы движения транспорта по часам суток.

8. Имитационную модель остановки целесообразно применять совместно с оптимизационной моделью функционирования маршрута для сочетания социальной необходимости с экономической целесообразностью.

9. Доработана методика анализа и совершенствования системы пассажирского транспорта с учетом использования экономико-математических методов и моделей на различных этапах, достоинством которой является проведение анализа на каждом этапе реализации.