Организационно-экономические методы повышения эффективности функционирования транспортно-технологического комплекса уборки и утилизации снега тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Автореферат диссертации по теме "Организационно-экономические методы повышения эффективности функционирования транспортно-технологического комплекса уборки и утилизации снега"

005534842 Направа^_,

и-

ТЕЛУШКИНА Елена Константиновна

ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА УБОРКИ И УТИЛИЗАЦИИ СНЕГА

08.00.05-«Экономика и управление народным хозяйством», (область исследования: 01. «Экономика, организация и управление предприятиями, отраслями и комплексами - транспорт»)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук

10 ОКТ 2013

Москва - 2013

005534842

Работа выполнена на кафедре «Экономика автомобильного транспорта» ФГБОУ ВПО «Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет» (МАДИ).

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Ганчепко Ольга Ивановна, профессор кафедры «Экономика автомобильного транспорта» МАДИ

Официальные оппоненты: Панов Станислав Аврорович,

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Экономика» Международного университета природы, общества и человека «Дубна»

Чочуа Мераби Порфирьевич,

кандидат экономических наук, Генеральный директор ООО «ФГТК САТОРИ»

Ведущая организация: Открытое акционерное общество

«Научно- исследовательский институт автомобильного транспорта» (ОАО «НИИАТ»)

Защита состоится «29» октября 2013 г. в 14.00 часов на заседании диссертационного совета ВАК Минобрнауки РФ Д 212.126.01 при Московском автомобильно-дорожном государственном техническом университете (МАДИ) по адресу: 125319, ГСП-47, г.Москва, Ленинградский проспект, д. 64, зал заседаний Ученого Совета, ауд. 42.

Справки по телефону: (499) 155-93-24.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МАДИ.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять в адрес диссертационного совета университета. Копию отзыва просим прислать по e-mail: uchsovet@madi.ru

Автореферат разослан « ле » сентября 2013г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.126.01 кандидат экономических наук, доцент

Е. А. Чириканова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Современный процесс развития крупных городов сопровождается интенсивным развитием инфраструктуры города, расширением сети автомобильных дорог, увеличением численности автомобильного транспорта и ростом грузовых и пассажирских перевозок. Вопросу содержания и благоустройства территорий города отводится немаловажная роль, особенно, в зимнее время, когда выпадение снега еще больше затрудняет движение на городских дорогах. Ежегодно в зимнее время с автомобильных дорог на утилизацию вывозятся миллионы кубометров снега, на уборке задействованы тысячи единиц спецтехники и автосамосвалов, тратятся миллиарды рублей, поэтому вопрос сокращения времени уборки снега с автомагистралей города, минимизации затрат на его уборку остается актуальным.

На сегодняшний момент существует много работ ученых и специалистов в областях дорожного хозяйства, автомобильного транспорта, жилищно-коммунального хозяйства и благоустройства города, посвященных зимнему содержанию дорог. Проведенный анализ этих работ показал, что в них рассматриваются вопросы, связанные с оптимизацией работ за счет экономически целесообразных сроков их проведения, выбора эффективных технологий и средств механизации, рациональных схем размещения баз противогололедных реагентов, оптимального количества снегоуборочных машин. Вместе с тем в этих работах не нашли отражения вопросы, связанные с повышением эффективности работы транспортно-технологического комплекса на стадиях погрузки-транспортировки-разгрузки и утилизации снега, что и обусловило выбор цели данного исследования.

Основной причиной, сдерживающей очистку автомагистралей и автомобильных дорог от снега, является отсутствие комплексного подхода к организации управления транспортно-технологическим комплексом уборки снега.

Из-за неравномерности поступления автосамосвалов на стационарные сне-госплавные пункты (ССП) возникают значительные простои в ожидании разгрузки. Кроме этого, на работе ССП сказывается и отсутствие площадок для временного складирования. Кроме заявленного количества автосамосвалов организациями - исполнителями, в период интенсивных снегопадов, к уборке может привлекаться и дополнительное количество автосамосвалов за счет привлечения к уборке снега субподрядчиков. Анализ показывает, что многие ССП располагаются в местах, где затруднен подъезд к ССП, поэтому дорожная обстановка здесь сильно затруднена. Кроме этого, от стоящих в очереди автосамосвалов происходит сильное загрязнение воздуха выхлопными газами, что влияет на экологию окружающей среды. В результате из-за простоев автосамосвалов простаивает и снегоуборочная техника.

Таким образом, можно сделать вывод, что улучшение организации работы транспортно-технологического комплекса уборки снега нуждается в совершенствовании. Одним из возможных направлений является применение методов теории массового обслуживания и математического моделирования. Очереди -это свойство всех систем массового обслуживания (СМО), которые занимаются оценкой функционирования системы и поиском параметров, оптимальных по некоторым критериям.

Снегосплавные пункты (ССП) можно рассматривать как объект образования больших очередей, где потоком требований являются самосвалы со снегом, которые ожидают очереди поступления в обслуживающее устройство (обслуживающий канал). В данном случае под очередью подразумевается линейная цепочка выстроившихся один за другим автосамосвалов, нуждающихся в обслуживании. Объекты (автосамосвалы), подлежащие обслуживанию, назовем заявками или требованиями на обслуживание.

Транспортно-технологический комплекс уборки снега, можно представить как двухфазную систему массового обслуживания, состоящую из нескольких

однофазных систем, работающих последовательно (погрузка снега в автосамосвал и разгрузка на ССП).

Цель и основные задачи исследования.

Целью исследования является повышение эффективности работы транс-портно-технологического комплекса уборки снега в мегаполисе за счет совершенствования организации его работы на основе применения теории массового обслуживания, создания методов, алгоритмов и программно-моделирующих средств с использованием процесса имитационного моделирования.

Для достижения поставленной цели были рассмотрены и решены следующие задачи:

1. выполнен анализ объекта исследования (уборка, погрузка, перевозка и утилизация снега на ССП);

2. определены факторы, влияющие на работу транспортно-технологического комплекса;

3. разработана методика получения дополнительной информации о характеристиках входящего потока - автосамосвалов. Проведено натурное исследование параметров работы транспортно-технологического комплекса;

4. построена математическая модель функционирования транспортно-технологического комплекса уборки снега;

5. выбрана программа для проведения компьютерного эксперимента на имитационной модели;

6. осуществлена реализация разработанных методов и алгоритмов работы транспортно-технологического комплекса на примере стационарного сне-госплавного пункта «Шеногино»;

7. осуществлен расчет экономической эффективности системы разработанных мероприятий.

Результаты диссертационной работы были получены на основе комплексного использования методов теории массового обслуживания, имитационного моделирования и математической статистики.

Объект исследования: экономические методы управления транспортно-технологическим комплексом уборки снега с магистралей города (погрузка-транспортировка-разгрузка и утилизация на ССП).

Предметом для исследования выступает система организации функционирования транспортно-технологического комплекса уборки снега, модели, методы и алгоритмы, применяемые для осуществления поставленных целей и задач.

Научная новизна диссертации:

1) В комплексном анализе работы транспортно-технологического снегоуборочного комплекса, определившем состав и уровень экономических потерь вследствие его неэффективного функционирования;

2) В формировании концепции функционирования транспортно-технологического комплекса как логистической цепи процессов уборки и утилизации снега в крупных городах;

3) В разработке методики организации управления работой транспортно-технологического комплекса уборки и утилизации снега на основе двухфазной системы массового обслуживания;

4) В создании имитационной модели транспортно-технологического комплекса уборки и утилизации снега, учитывающей стохастический характер работы комплекса;

5) В разработке и реализации методики и алгоритма повышения экономической эффективности управления транспортно-технологическим комплексом уборки и утилизации снега в крупных городах за счет сокращения эксплуатационных расходов и социально-экономических потерь в сфере транспортной и экологической безопасности.

На защиту выносятся следующие положения:

- предложения по методам, моделям и алгоритмам, реализующим комплексный подход к работе транспортно-технологического комплекса;

- постановка задачи по оптимизации работы транспортно-технологического комплекса, которая возникает на этапе планирования, управления и организации работы комплекса.

- имитационная модель функционирования транспортно-технологического комплекса, учитывающая стохастический характер процесса уборки снега (погрузка-транспортировка-разгрузка и утилизация снега на ССП), реализованная программой АпуЬо§ю версии 6.4.1.

Достоверность научных положений, рекомендаций и выводов.

Достоверность положений и выводов диссертации подтверждена положительными результатами внедрения разработок, предложенных автором, в практику.

Практическая ценность и реализация результатов работы. Результаты, полученные на основе разработанных моделей, алгоритмов, подтверждают практическую значимость, эффективность и достоверность разработанных методов, улучшающих эффективность функционирования транспортно-технологического комплекса, а также могут быть применены в учебном процессе студентов МАДИ.

Апробация работы. Содержание отдельных разделов и диссертации в целом были доложены и получили одобрение на научно-технических конференциях и семинарах МАДИ (2009-2013 гг.).

Публикации. По результатам выполненных исследований автором подготовлено и опубликовано 7 научных статей общим объемом 3,1 пл., в т.ч. 3 в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.

Объем работы и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав основного текста (130 стр.), заключения, списка принятых сокращений, списка использованных источников (126) и 5 приложений.

Совокупность научных положений и практических результатов исследований, разработанные методы и алгоритмы прошли апробацию и внедрены для практического применения на предприятиях городского хозяйства.

Логическая структура диссертационной работы соответствует решению перечисленных задач в указанной последовательности.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Структура работы соответствует списку перечисленных задач, содержит описание разработанных методов и моделей.

Во введении приводится краткая характеристика диссертационной работы. Обосновывается актуальность выбранной темы, сформулированы цель и основные задачи исследования, научная новизна, практическая ценность и положения, выносимые на защиту.

В первой главе рассматриваются вопросы организации зимнего содержания автомобильных дорог и городских улиц в зарубежных странах и городах РФ (на примере Москвы). Проведенный анализ выявил общие проблемы и особенности, основными из которых являются следующие: на зимнее содержание автомобильных дорог выделяются большие денежные средства; с целью их экономии внедряются различные мероприятия, к основным из которых можно отнести перевод содержания дорог на подрядную систему их обслуживания с предварительным подбором организаций с мощным инженерно-техническим потенциалом и только на конкурсной основе. Во многих странах автомобильные дороги по содержанию их в зимних условиях разделены на классы (категории) в зависимости от их функционального назначения и интенсивности движения, для каждого класса разработаны нормы и регламент выполнения этих работ, на дорогах и интенсивным движением (> 2000-3000 авт/сут) в зимний период борьбу с гололедом осуществляют с применением химических противогололедных материалов. Москва является самым дорогим из четырех рассмотренных городов по обслуживанию дорог в зимний период.

Для Москвы и других крупных городов РФ, расположенных на одной с ней широте, характерны крайне высокая круглогодичная интенсивность автотранспорта всех видов при неподготовленности автомагистралей к интенсивному

зимнему движению, режимы и значительные объемы выпадающего снега, значительные объемы переработки снега и его загрязненность, большие площади убираемых дорожных покрытий, недостаточное количество снегоперерабаты-вающих мощностей, дефицит свободных площадей с подходящими условиями для временного хранения снежно-ледяных масс и для строительства новых стационарных снегосплавных пунктов (ССП).

Во второй главе проведен анализ транспортно-технологической базы уборки и утилизации снега и организационно-правовых основ функционирования рассматриваемого комплекса. Организация уборки снега в крупных городах РФ, в т.ч. и в Москве, осуществляется в соответствии с многочисленными нормативно-правовыми документами, в которых утверждены правила и порядок содержания городских территорий, утверждены регламенты и технологические карты на уборку, определен порядок проведения тендеров на право участия организаций в уборке снега.

Анализ размещения по административным округам столицы производственных мощностей по уборке и утилизации снега показал несоразмерность площадей административных округов и производственных мощностей, располагающихся на них. Наибольшее количество дорожно-уборочных машин и механизмов сосредоточено в Центральном АО (11,5%) и Восточном АО (11,1%), наименьшее - в Северо-Западном АО (4,1%), Зеленоградском АО (1,6%).

Наибольшими суммарными мощностями по утилизации снега на ССП характеризуются Южный АО (25,3%) и Восточный АО (22,4%), наименьшими -Зеленоградский АО (2,9%) и Центральный АО (4,1%). ССП размещены не с учетом экономической целесообразности, а исходя из имеющихся в наличии территорий, близких к канализационным коллекторам соответствующего диаметра и уровня наполнения сточных вод. Перед ССП в ожидании разгрузки скапливаются большие очереди автосамосвалов, что вызывает их значительные простои, и как следствие, вызывает увеличение сроков вывоза снега с автомагистралей и снижение производительности подвижного состава. Проведенный

анализ позволяет утверждать, что на возникновение очередей перед ССП оказывают влияние следующие факторы: нерациональное закрепление организаций, отвечающих за уборку снега с улиц и автомагистралей за ССП, недостаточное количество ССП и их неравномерное распределение по территории города, различные условия подъезда к ССП, неравномерность почасового поступления автосамосвалов на ССП, наличие автосамосвалов небольшой грузоподъемности, привлекаемых к уборке снега.

Анализ существующего состояния организации уборки снега также показал, что ускорение уборки снега, повышение эффективности организации и управления функционированием транспортно-технологическим комплексом не может быть достигнуто только за счет увеличения количества снегоуборочных машин и механизмов, ССП и мобильных снеготаялок. Данная проблема может быть решена за счет определения оптимального количества автосамосвалов, закрепленных за снегопогрузчиком и обоснованного количества снегопогрузчиков и автосамосвалов, привлекаемых к уборке снега.

Третья глава посвящена формированию концепции функционирования транспортно-технологического комплекса как логистической цепи процессов уборки и утилизации снега в крупных городах, разработке методики организации управления работой транспортно-технологического комплекса уборки и утилизации снега на основе двухфазной системы массового обслуживания, формированию имитационной модели транспортно-технологического комплекса уборки и утилизации снега, учитывающей стохастический характер работы комплекса и реализации математической модели системы управления параметрами функционирования транспортно-технологического комплекса.

Функционирование рассматриваемого транспортно-технологического комплекса по уборке снега представлено на рисунке 1.

г

АТП

■ - дробильная установка

Рисунок 1. Логистическая схема функционирования транспортно-технологического комплекса уборки снега

Автосамосвалы прибывают под погрузку к снегопогрузчику. Количество автосамосвалов, закрепляемых за снегопогрузчиком, определяется начальником смены исходя из его практического опыта работы. Прибытие автосамосвалов происходит неравномерно, что объясняется влиянием случайных факторов, таких как выпадение осадков и их количества, состоянием дорожного полотна, происходящими дорожно-транспортными происшествиями, интенсивностью транспортного потока, временем суток и временем ожидания разгрузки автосамосвалов у ССП. За каждым ССП, в зависимости от его производительности, закрепляются определенные организации, выигравшие тендер на уборку снега с территорий города. Маршруты следования от места погрузки до ССП водителями автосамосвалов выбираются, исходя из складывающейся дорожной ситуации.

Длина очереди на разгрузку ограничивается длиной улицы, подходящей к территории ССП. Возникающие большие очереди создают помехи для проходящего мимо автотранспорта. В аналогичных случаях, а также при поломках или плановом ремонте дробильных установок на ССП водители автосамосвалов могут быть перенаправлены на другой ССП.

На сегодняшний момент в системе Департамента ЖКХ и Б нет методик и моделей, позволяющих оптимизировать работу автотранспорта по уборке снега. Закрепление автотранспорта за ССП и выделение квот организациям осуществляется по сложившейся схеме. Основной целью для повышения эффективности организации управления процессом уборки снега явилась разработка методики организации управления работой транспортно-технологического комплекса уборки и утилизации снега на основе двухфазной системы массового обслуживания, формирование имитационной модели функционирования погрузки и утилизации снега и ее реализация. Схема функционирования двухфазной модели системы массового обслуживания представлена на рисунке 2.

Первой фазой является погрузка снега в автосамосвалы снегопогрузчиком, второй - разгрузка на ССП.

Случайный характер потока заявок и времени обслуживания приводит к тому, что система оказывается загруженной неравномерно: в какие-то периоды времени скапливается большое количество заявок (т.е. либо образуется очередь, либо заявки покидают СМО не обслуженными), а в другие периоды система работает с недогрузкой или простаивает. Каждая фаза представляет собой самостоятельную систему, и их нельзя разделить и исследовать отдельно одна от другой. Тесная связь их функционирования заключается в том, что процесс погрузки, транспортировки и утилизации снега образует единый комплекс организации уборки снега с автомагистрали города. Неравномерность поступления автосамосвалов на первую фазу в значительной степени обусловлено их временем обслуживания на второй фазе, поскольку рассматриваемая система от-

носится к замкнутой системе, поэтому факт обслуживания в первой фазе существенно зависит от состояния обслуживания во второй фазе. Организация работы транспортно-технологического комплекса в этих условиях может оптимизироваться только за счет количества автосамосвалов, участвующих в транспортировке снега.

1 - фаза

Входящий поток

Выходящий поток

Снего-

пог- (

рузчик

II - фаза Снегосплавный пункт

Входящий поток требований

Рисунок 2. Схема функционирования двухфазной СМО

В качестве основных показателей работы такой системы могут быть взяты характеристики: вероятность того, что обслуживающие аппараты свободны или заняты, математическое ожидание длины очереди на каждой фазе и др. в

зависимости от числа автосамосвалов, находящихся в системе при заданном ограничении времени ожидания на второй фазе. Полученные характеристики позволяют определить экономические показатели для выбора наилучшего варианта организации работы транспортно-технологического комплекса. На рисунке 3 представлена блок-схема методики моделирования функционирования транспортно-технологического комплекса городского хозяйства по уборке и утилизации снега.

Для разработки методики и апробации модели был выбран ССП «Шено-гино», как типичный из 28 ССП, расположенный в СЗАО г. Москвы, с подходящей к нему одной автомагистралью - Звенигородским шоссе. Для получения временных характеристик функционирования транспортно-технологического комплекса уборки снега, получения характеристик входящих потоков на 1-ой и Н-ой фазах СМО, определения закона распределения вероятностей поступления автосамосвалов в очередь автором были использованы данные специально-организованного наблюдения. Обработка данных позволили сделать выводы о том, что входящий поток автосамосвалов на ССП является пуассоновским нестационарным. Пуассоновский поток должен обладать свойствами ординарностью и отсутствием последействия. Ординарность потока состоит в том, что две машины не могут одновременно поступать в виде заявки на обслуживание. Отсутствие последействия - это независимость количества заявок, поступающих на ССП, в двух непересекающихся временных интервалах. Для интервалов времени между прибытиями автосамосвалов на ССП действует показательный закон распределения вероятностей. Проверка этого закона осуществлялась с помощью критерия согласия Пирсона. Функционирование транспортно-технологического комплекса характеризуется кроме входящего потока, распределениями времени нахождения в системе транспортных средств. Наличие гипотезы об отсутствии последействия в рассматриваемом потоке подтверждается рассчитанным значением эмпирического коэффициента корреляции.

Рисунок 3. Блок-схема методики моделирования функционирования транспортно-технологического комплекса городского хозяйства по уборке и утилизации снега.

По результатам обработки анкет были построены гистограммы распределения временных составляющих функционирования транспортно-технологического комплекса, представленные на рисунке 4. Следует отметить, что основные потери времени происходят на ССП в период ожидания разгрузки (в среднем 65,2 мин).

Учитывая нестационарность входящего потока, возникла необходимость применения имитационного моделирования. Процесс моделирования предоставляет возможность получить параметры функционирования рассматриваемой системы без проведения натурного эксперимента. Алгоритм моделирования работы транспортно-технологического комплекса построен таким образом, что на первом этапе моделировалась работа только ССП. Результаты, полученные на данном этапе моделирования, были использованы для моделирования работы всего транспортно-технологического комплекса, как двухфазной системы массового обслуживания.

Для процесса имитационного моделирования работы рассматриваемой системы была взята стандартная программа АпуГл^с версии 6.4.1., входящей в пакет прикладных программ используемых на кафедре АСУ МАДИ (ГТУ), схема которой представлена на рисунке 5.

Рисунок 5. Схема модели движения автосамосвалов

Холостой пробег

Ожидание погрузки

Погрузка д автосамосвал

Движение со снегом

1=13,Змин 50

t=14r2 мин

Тобщ.= 109,0 мин. 40

12

31

О- Б- 10 -15 -20

Гистограмма распределения

5 -10-15 - 20- 2.5

Гистограмма

- 5 -10-15-20 0-5 - 20- Я5-20

{Интервалы}

Гистограмма распределения распределения

I Гистограмма

расп ределени я в ремени времени холостого времени ожидания времени погрузки движения автосамосвала

Гистограмма времени ожидания разгрузки у ССД

пробега

со снегом на утилизацию

- = 13,3; X = =

_ Ц

Х = 5.9;

Рисунок 4. Гистограммы распределения временных составляющих транспортно-технологического комплекса

уборки снега с автомагистрали « Звенигородское ш.»- ССП Шеногино

В модели можно выделить пять подсистем.

1 - Подсистема генерации заявок - автосамосвалов. Генерация заявок выполняется двумя элементами Source. Первый элемент sourceSmall используется для генерации заявки моделирующей автомобиль с грузоподъемностью менее 20 тонн. Второй элемент sourceBig позволяет получить заявку - автомобиль с грузоподъемностью более 20 тонн

2 - Подсистема погрузки снега на самосвал. Данная подсистема реализована на базе двух элементов Queue и Delay. Первый элемент служит для моделирования очереди к снегопогрузчику, а второй элемент моделирует работу погрузчика снега.

3 - Подсистема моделирования движения самосвалов к пункту разгрузки снега. Данная подсистема реализована на базе элемента Delay.

4 - Подсистема утилизации снега. Моделирования процесса утилизации реализовано в СМО с вытеснением заявок по истечении времени ожидания обслуживания в очереди. Вытесненная заявка - самосвал поступает на мобильную снеготаялку или перенаправляется на другой ССП.

5 - Подсистема возврата самосвалов для повторной загрузки снегопогрузчиком. Данная подсистема реализована на базе элемента задержки Delay.

Вариативным параметром для СМО является число самосвалов курсирующих в системе в течение периода моделирования.

В процессе моделирования работы транспортно-технологического комплекса уборки снега фиксируются следующие параметры прохождения заявки-автосамосвала: число полных рабочих циклов прохождения заявки в СМО (количество ездок за смену); время ожидания обслуживания в очереди; время работы снегопогрузчика; среднее время простоя снегопогрузчика; средняя длина очереди к снегопогрузчику.

Исходными данными для процесса моделирования замкнутой двухфазной системы являются:

- вводимое время ограничения ожидания разгрузки у ССП принято 15 мин. как время, характеризующееся минимальной длиной очереди в ожидании разгрузки у ССП (результат, полученный в ходе моделирования работы ССП).

- максимальное число автосамосвалов, закрепляемых за снегопогрузчиком, принято равным 10;

- модельное время измеряется в минутах;

- цикл моделирования 8 часов;

- шаг моделирования составляет один автосамосвал на испытание.

В результате моделирования были получены следующие теоретические зависимости:

1 - график зависимости количества отказов в обслуживании автосамосвалов со снегом на ССП от времени ожидания в очереди под разгрузку (рисунок 6);

2- график зависимости среднего времени простоя автосамосвалов в очереди у ССП от ограничения времени ожидания в очереди (рисунок 7);

3-график зависимости времени простоя снегопогрузчика и автосамосвала в ожидании погрузки от количества закрепляемых за снегопогрузчиком автосамосвалов (рисунок 8);

4- график зависимости числа ездок от количества закрепляемых автосамосвалов за снегопогрузчиком (рисунок 9).

Анализ полученных результатов показал, что по мере увеличения времени ожидания разгрузки у ССП росло среднее время простоя автосамосвалов в очереди (см. рисунок 7), увеличивалось число автосамосвалов в очереди на разгрузку, а количество отказов в обслуживании сокращалось (см. рисунок 6). Минимальное время простоя снегопогрузчика в ожидании автосамосвалов и минимальное время простоя автосамосвалов в ожидании погрузки соответствовало 4 автосамосвалам, закрепляемым за снегопогрузчиком (см. рисунок 8), при этом число ездок автосамосвалами в течение смены в среднем достигало максимального значения 12(см. рисунок 9).

Рисунок 6. Зависимость количества отказов в обслуживании автосамосвалов со снегом на ССП от времени ожидания в очереди под разгрузку.

X

10 30 30 Ю ЪО 60 70 80 90 к, мин

Рисунок 7. Зависимость среднего времени простоя автосамосвалов в очереди у ССП от времени ожидания в очереди

время простоя, мин

ф {простоя погрузчика ■ г в очереди

Рисунок 8. Зависимость времени простоя снегопогручика и автосамосвала в ожидании погрузки от количества закрепляемых автосамосвалов

число ездок

12

♦

О 1 2 В 4 5 6

кол- во авт. 9 10

Рисунок 9. Зависимость числа ездок от количества закрепляемых автосамосвалов за снегопогрузчиком

Результаты моделирования работы системы транспортно-технологического комплекса показали, что ограничение времени ожидания разгрузки у ССП позволяет оптимизировать затраты рассматриваемого комплекса за счет закрепления за снегопогрузчиком оптимального числа автосамосвалов, что приводит к увеличению количества ездок и как, следствие, к повышению производительности подвижного состава.

В четвертой главе дается экономическое обоснование предлагаемого метода повышения эффективности функционирования транспортно-технологического комплекса уборки снега. В таблице 1 приводятся результаты расчетов показателей работы автосамосвалов и снегопогрузчика при существующей организации и варианте с применением теории массового обслуживания (ТМО) при ограничении времени ожидания разгрузки 15 минут, которому соответствуют максимальная производительность автосамосвала и снегопогрузчика при их минимальных эксплуатационных затратах.

Расчеты, проведенные автором и представленные в таблице 1, позволили получить сравнительные показатели себестоимости уборки 1м3 снега по таким этапам уборки снега, как погрузка, транспортировка и утилизация при существующем варианте и в предлагаемом варианте.

Таблица 1

Сравнительные показатели себестоимости обработки 1 м3 снега

Этапы уборки снега Себесто и мость, руб/ м3 Изменение в % Примечание

Существующий вариант Предлагаемый вариант

Подметание и формирование валков 70,00 70,00 По данным ДЭУ-4

Погрузка снега 48,90 22,26 -54,5 Рассчитано автором по [97]

Транспортировка снега 365,79 210,26 -42,5 Рассчитано автором по [96,100,101]

Утилизация снега на канализационных сетях 60,00 60,00 По данным ОАО «Мо-сводоканал» [86], с учетом коэффициента инфляции

Итого: 544,69 362,52 -33,4

Для изучения динамики изменения себестоимости погрузки и транспортировки снега на ССП в зависимости от ограничения времени ожидания разгрузки снега у ССП было также проведено имитационное моделирование функционирования рассматриваемой двухфазной системы массового обслуживания при ограничении времени ожидания разгрузки у ССП 25, 35, 45, и 55 минут. На основе обработки результатов моделирования были рассчитаны себестоимости погрузки и транспортировки снега на ССП, оптимальное количество автосамосвалов, закрепляемых за снегопогрузчиком и среднее количество ездок за смену в зависимости от ограничения времени ожидания разгрузки снега у ССП. Итоговые данные расчетов представлены в таблице 2.

Таблица 2

Изменение себестоимости погрузки и транспортировки снега на утилизацию в зависимости от ограничения времени ожидания разгрузки у ССП

Ограничение времени ожидания у ССП, мин Себестоимость, руб/м* Суммарная себестоимость, руб/мЗ Изменение себестоимости по отношению к начальному значению, % Оптимальное количество автосамосвалов, ед Число ездок за смену, ед.

погрузки снега транспортировки снега

15,0 22,26 210,26 232,52 - 4,0 12,00

25,0 23,72 232,60 256,32 +10,20 4,0 10,60

35,0 22,69 273,80 296,49 + 27,50 6,0 8,50

45,0 22,98 300,00 322,98 + 38,90 5,0 8,80

55,0 23,92 319,50 343,42 + 47,70 4,0 9,25

Анализ полученных результатов позволил сделать следующие выводы:

- с увеличением времени ожидания разгрузки у ССП затраты на погрузку и транспортировку 1 м Зснега увеличиваются. Так, например, при 55 минут ожидания разгрузки у ССП суммарная себестоимость погрузки и транспортировки снега на утилизацию возрастает на 47,70 % по отношению к начальному значению - 15 минутам.

- оптимальное количество автосамосвалов, закрепляемых за снегопогрузчиком, колеблется в диапазоне 4-6 единиц;

- количество ездок, совершаемых автосамосвалами в течение смены при их оптимальном количестве, колеблется в диапазоне 8,5-12,0 ездок

Произведенные расчеты показали, что предлагаемый методический подход позволяет сократить количество автосамосвалов, задействованных на уборке снега на 38%, количество снегопогрузчиков - на 54%.

Сопутствующим эффектом предлагаемого методического подхода является результат повышения скоростей движения автотранспорта, которое обуславливается максимальной производительностью снегопогрузчика и автосамосвала, уменьшением числа привлекаемых автосамосвалов, что ведет к сокращению транспортно-эксплуатационных расходов из-за снижения потерь времени транспортным потоком, снижению потерь времени пребывания пассажиров в пути, сокращению ущерба от дорожно-транспортных происшествий, сокращению ущерба от повышенного выброса вредных веществ в атмосферу при движении автомобилей на пониженных скоростях при занятой снегопогрузчиком полосе автомагистрали.

В таблице 3 представлены показатели эффектов от реализации предлагаемого варианта с применением теории массового обслуживания.

Таблица 3

Социально-экономический эффект от реализации методики управления

комплексом городского хозяйства мегаполиса

Эффект Значение, руб/м3

Экономический (Ээкон) Экономия эксплуатационных затрат автосамосвала 155,53

Экономия эксплуатационных затрат снегопогрузчика 26,64

Социальный (Эсоц) Снижения потерь времени транспортным потоком 5426,00

Снижения потерь времени пассажирами 2907,00

Снижения ущерба от дорожно-транспортных происшествий 37,20

Сокращения ущерба от повышенного выброса вредных веществ в атмосферу при движении автомобилей на пониженных скоростях 15,20

Анализ полученных результатов в ходе применения предлагаемого методического подхода позволяет сделать вывод о преобладании величины полученного социального эффекта над экономическим.

Достигнутый экономический эффект включает экономию эксплуатационных затрат транспортно-технологического комплекса по уборке снега, за счет оптимизации количества закрепляемых за снегопогрузчиком автосамосвалов при условии ограничении очереди на разгрузку у ССП. Социальный эффект достигается за счет снижения потерь времени транспортным потоком, снижения потерь времени пассажирами, снижения ущерба от дорожно-транспортных происшествий и сокращения ущерба от повышенного выброса вредных веществ в атмосферу при движении автомобилей на пониженных скоростях при разном времени очистки полосы автомагистрали снегопогрузчиком.

ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ По результатам проведенных исследований можно сделать следующие выводы, имеющую научную и практическую значимость:

1. Изучены особенности зимней уборки магистралей северных мегаполисов. Изучены проблемы и особенности зимней уборки г. Москвы, к которым можно отнести: режимы и значительные объемы выпадающего снега; значительные объемы переработки снега; загрязненность вывозимого на утилизацию снега; большие площади убираемых дорожных покрытий; высокая интенсивность автотранспорта всех видов при недостаточной подготовленности автомагистралей к зимнему движению; недостаточное количество пунктов для утилизации снега в черте города и отсутствие свободных площадей для временного складирования снежно-ледяных масс и для строительства новых стационарных снегосплавных пунктов.

2. Выполнен анализ существующей организации управления комплексом городского хозяйства по вывозу и утилизации снега в Москве: методы, технологии, организация и нормативно-правовая база уборки и утилизации снега. Выполненный анализ показал, что для повышения эффективности качества

уборки снега целесообразно усовершенствовать правила проведения тендеров между участниками торгов, перераспределить закрепление улиц и магистралей за стационарными снегосплавными пунктами, определить ответственность заказчика и исполнителя за выполненную работу, усовершенствовать учет по количеству утилизированного снега.

3. Разработан и реализован методический подход системы управления параметрами транспортно-технологического комплекса уборки снега. Доказана адекватность разработанной методики и решена задача оптимизации работы автосамосвалов и стационарных снегосплавных пунктов на основе применения теории массового обслуживания и математического моделирования на примере стационарного снегосплавного пункта «Шеногино» и подходящей к нему автомагистралью Звенигородским шоссе.

4. Разработанный автором методический подход к оптимизации управления организацией работой транспортно-технологического комплекса уборки снега, учитывающий его стохастический характер, может быть распространен на любые города и населенные пункты и даже на те, где отсутствует принудительная система утилизации снега. В этом случае может рассматриваться и оптимизироваться только первая фаза предлагаемой модели.

5. Выполнен расчет социально-экономического эффекта с учетом предлагаемых мероприятий по организации управления работы транспортно-технологического комплекса уборки снега городского хозяйства на примере Москвы.

Основные положения диссертационной работы изложены в следующих публикациях:

1. Телушкина, Е. К. Проблемы внедрения новой техники для содержания территорий мегаполиса / Е.К. Телушкина // Строительные и дорожные машины. - 2007. -№2. - С. 13-17. (входит в перечень рецензируемых журналов ВАК)

2. Телушкина, Е. К. Совершенствование стратегии развития уборки снега в г. Москве / Е. К. Телушкина // Вестник Московского автомобильно-дорожного технического университета (МАДИ). - 2012. - № 2(29). - С. 12-14. (входит в перечень рецензируемых журналов ВАК)

3. Телушкина, Е. К. Моделирование работы транспортно-технологического комплекса уборки снега / Е. К. Телушкина // Вестник Московского автомобильно-дорожного технического университета (МАДИ). — 2013. - № 1(32). -С. 25-29. (входит в перечень рецензируемых журналов ВАК)

4. Телушкина, Е. К. Оптимизация деятельности транспортного комплекса в зимнее время / Е. К. Телушкина // Финансово-экономические проблемы автомобильного транспорта: сборник научных трудов МАДИ. - М., 2005. -Вып. 10.-С. 13-17

5. Телушкина, Е. К. Экономические и технические аспекты внедрения новой техники для содержания территорий мегаполиса / Е.К. Телушкина // Финансово-экономические проблемы автомобильного транспорта: сборник научных трудов МАДИ,- М., 2007. - Вып. 12. - С. 40-50

6. Ганченко, О. И., Телушкина, Е. К. Проблемы зимней уборки магистралей в г. Москве. / О. И. Ганченко, Е. К. Телушкина // Финансово-экономические проблемы автомобильного транспорта: сборник научных трудов МАДИ. -М., 2010.-Вып. 16.-С. 36-42

7. Ганченко, О. И., Телушкина, Е. К. Некоторые подходы к оптимизации функционирования транспортно-технологического комплекса в мегаполисах / О. И. Ганченко, Е. К. Телушкина // Финансово-экономические проблемы автомобильного транспорта: сборник научных трудов МАДИ - М., 2010. - Вып. 16.-С. 42-49

Подписано в печать: 23.09.2013 Тираж: 100 экз. Заказ № 979 Отпечатано в типографии «Реглет» Москва, Ленинградский проспект д.74 (495)790-47-77 www.reglet.ru