Разработка моделей и методов управления городскими пассажирскими перевозками на основе логистического подхода тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Автореферат диссертации по теме "Разработка моделей и методов управления городскими пассажирскими перевозками на основе логистического подхода"

КИРЬЯНОВ АЛЕКСАНДР ЛЬВОВИЧ

РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ И МЕТОДОВ УПРАВЛЕНИЯ ГОРОДСКИМИ ПАССАЖИРСКИМИ ПЕРЕВОЗКАМИ НА ОСНОВЕ ЛОГИСТИЧЕСКОГО ПОДХОДА

Специальность 08.00.05 Экономика и управление народным хозяйством: логистика; экономика, организация и управление предприятием, отраслями, комплексами (транспорт)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук

Санкт-Петербург 2006

Работа выполнена на кафедре логистики и организации перевозок ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный инженерно-экономический университет»

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ

доктор технических наук, профессор Лукинский Валерий Сергеевич

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ

доктор технических наук, профессор Герами Виктория Дарабовна

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ

ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет»

заседании диссертационного совета Д 212.219.01 при ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный инженерно-экономический университет» по адресу: 191002, Санкт-Петербург, ул. Марата, д.27, ссуд. 324.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета по адресу: 196084, Санкт-Петербург, Московский пр, д. 103а.

Автореферат разослан « № » г%М&С1рА'2006 г.

кандидат экономических наук, доцент Заводова Ольга Валентиновна

Защита состоится « п

часов на

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор экономических наук,

профессор

В.С. Боголюбов

200GQ

Z030

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Важнейшая роль в жизни городов, в первую очередь больших, принадлежит пассажирскому транспорту, особенно его маршрутизированным видам, обеспечивающим массовое участие людей в общественно-трудовых процессах и потреблении материальных и культурных ценностей.

В современных условиях необходимо констатировать, что для большинства крупных городов России характерно напряженное обеспечение перевозок пассажиров. Стало правилом сокращение количества работающих на линии транспортных средств и обслуживаемых маршрутов, неудовлетворение спроса на перевозки, переполнение транспорта в «часы пик», что выражение в общем снижении качества транспортного обслуживания населения. При этом следует подчеркнуть взаимосвязь экономических и социальных аспектов функционирования пассажирского транспорта, поскольку качество обслуживания во многом определяет, с одной стороны, условия жизни людей (в первую очередь через затраты времен на передвижение) и, с другой стороны, эффективность общественного производства (через транспортную усталость в трудовых поездках). Таким образом, наряду с нормализацией экономических условий работы транспортных предприятий и пополнением парка подвижного состава необходима реализация современных подходов к организации перевозочных процессов.

Проблеме прогнозирования и планирования пассажиропотока, закономерностям транспортной подвижности населения, развитию комплексных систем транспортного обслуживания посвящено большое количество публикаций таких авторов как Афанасьев JI.JI., Белинский А.Ю., Болонен-ков Г.В., Громов H.H., Дынкин А. Г., Ефремов И.С., Зенгбуш М.В., Кобозев В.М., Островский Н.Б., Персианов В.А., Рюгер 3. Спирин И.В., Юдин В.А. и др. В современных условиях наиболее перспективным является логистический подход, позволяющий удовлетворить требования конечных потребителей к качеству услуг при снижении общих затрат и на основе современных методах управления. Вот почему исследования таких авторов как Герами В.Д., Горева А.Э., Гудкова В.А., Зырьянова В.В., Курганова В.М., Ми-ротина Л.Б., Ольховского С.Ю., Улицкой Н.М., Яворского В.В. и др. в области пассажирского транспорта отражают интегральный подход к управлению системой городских перевозок. Однако, ряд положений теории логистики до настоящее времени не применяется при управлении пассажирским транспортом и пассажиропотоками, что и определило актуальность проводимого исследования. При этом следует отметить, что около 50% пассажиров из числа перевозимых транспортом общего пользования обслуживаются автобусами, поэтому именно пассажирскому автомобильному транспорту в первую очередь уделяется внимание в настоящем исследовании.

Цель и задачи исследования. Цель исследования состоит в разработке методического подхода к управлению пассажирскими перевозками в круп-

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ ,' БИБЛИОТЕКА I

ном городе на основе моделей и методов логистики.

Реализация поставленной цели обусловила необходимость решения ряда взаимосвязанных задач:

- анализ состояния и выявление тенденций развития пассажирского транспорта в России;

- определение особенностей функционирования пассажирского транспорта в крупных городах, а так же анализ и систематизация опыта зарубежных стран при организации пассажирских перевозок в мегаполисе;

- анализ и систематизация основных подходов к управлению пассажирскими перевозками, основанных на гравитационной модели и логистической концепции;

- построение обобщенного алгоритма моделирования маршрутной сети крупного города;

- определение основных характеристик интеллектуального транс-портно-пассажирского потока;

- разработка методического подхода применения логистических моделей и методов к управлению пассажирскими перевозками.

Объектом исследования послужили транспортные компании, оказывающие услуги по перевозке пассажиров в крупном городе.

Предметом исследования являются методы и модели организации перевозочной деятельности на общественном пассажирском транспорте, а так же управления пассажиропотоком.

Теоретической и методологической основой исследования послужили системный анализ, кибернетика, методы исследования операций (линейное программирование, теория надежности, теория вероятности, марковские случайные процессы), теория логистики, методы экономико-математического моделирования и др.

В качестве инструментов исследования в диссертационной работе нашли применение социологические методы, методы статистической обработки информации, сетевые модели, методы логического анализа и синтеза.

Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:

1. Разработан методический подход и предложен алгоритм моделирования и расчета вариантов построения маршрутной сети и комплексной системы транспортного обслуживания, в основу которого, в отличие от существующих подходов, положена оптимизация с использованием многокритериальных оценок, итерационная процедура расчета, системный подход и современные логистические концепции управления потоками.

2. Сформирована качественная модель транспортно-пассажирского потока, предполагающая управление на основе системного, ситуационного и кибернетического подхода и характеризующаяся графом в виде марковского случайного процесса, описывающего перемещения пассажира в сети городского транспорта с учетом многовариантности принятия решения на основе временного и (или) стоимостного критерия в узлах разветвления.

3. Предложено использовать метод аналогий, основанный на анализе информации о развитии пассажирских перевозок в крупных городах мира, которые по своей структуре и расположению могут рассматриваться в качестве аналогов исследуемого объекта (мегаполиса), что позволяет при ограниченных финансовых ресурсах получать альтернативные решения в области пассажирских перевозок без дорогостоящих натурных исследований.

4. Разработан новый подход к группировке маршрутов городского пассажирского транспорта с использованием логистического ABC - XYZ анализа. В основу дифференциации по группам ABC положен критерий интенсивности пассажиропотока, по группам XYZ - вероятность возникновения отказов, что позволяет выявить методы управления и систему мероприятий отдельно для каждой из выявленных групп маршрутов.

5. Для адекватного описания маршрутов движения автомобильного пассажирского транспорта предложена имитационная модель на основе логистической концепции «точно в срок», позволяющая определить расписание движения подвижного состава на линии и оценить вероятность выполнения перевозок.

Практическая значимость работы заключается в том, что были определены основные признаки городов - аналогов для Санкт-Петербурга, а так же сформированы структурные единицы метода аналогий, которые подтверждены приведенными сведениями о развитии городского пассажирского транспорта.

Для укороченного маршрута движения автобуса приведен пример составления расписания на основе имитационного моделирования и определены какие из факторов перевозки влияют на получаемый результат.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ общим объемом 1,18 п.л. (авт. 1,06).

Структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы, приложения.

Во введении обоснована актуальность проблемы, поставлена цель и сформулированы основные задачи исследования, определены предмет и объект исследования, раскрыта научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе - «Состояние, тенденции развития и пути решения проблем пассажирского общественного транспорта России» - приведены результаты анализа состояния пассажирского транспорта России и Санкт-Петербурга, определены основные тенденции, характерные для крупных городов, выявлено место гравитационной модели и логистического подхода при управлении и организации пассажирского сообщения, обоснована необходимость дальнейшего совершенствования концептуальных предпосылок формирования логистического управления общественным транспортом.

Во второй главе - «Разработка методического подхода к управлению городским пассажирским транспортом как социально-экономической сис-

темой» — разработан алгоритм моделирования и расчета вариантов построения маршрутной сети и комплексной системы транспортного обслуживания, предполагающий использование метода аналогий, системного подхода, прогнозирование пассажиропотока и логистических концепций, моделей и методов, выявлены особенности управления интеллектуальным транспорт-но-пассажирским потоком, определены структурные единицы метода аналогий.

В третьей главе - «Совершенствование системы управления городским пассажирским транспортом на основе моделей и методов теории логистики» - продифференцированы маршруты городского пассажирского транспорта на основе ABC - XYZ анализа по критериям интенсивности пассажиропотока и вероятности возникновения сбоя, выявлены методы управления группами маршрутов общественного автобусного транспорта, определены особенности реализации имитационного моделирования и теории резервирования для городского пассажирского транспорта, реализован подход к составлению расписания движения подвижного состава на маршруте.

В заключении сформулированы основные выводы и рекомендации по использованию результатов исследования.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Пассажирский транспорт является элементом социальной инфраструктуры, обеспечивающей потребности широкого круга населения в передвижениях и поэтому имеющий большую общественную значимость. При этом доля пассажирских перевозок автобусами в России, остается стабильно большой и составляет порядка 48 - 50 % от общего объема, что связано в первую очередь с доступностью и простотой организации маршрутов данного вида общественного транспорта. При этом следует отметить, что работа по перевозке пассажиров достаточно неравномерна, так на внутригородское и пригородное сообщение приходиться более 90%.

Таким образом, автомобильный транспорт играет существенную роль в удовлетворении спроса на перевозки пассажиров в городах, населенных пунктах и пригородах. При организации пассажирских перевозок в крупном городе следует учитывать особенности функционирования и градостроительные характеристики современного мегаполиса, а так же возможность и необходимость использования современных подходов, основанных в первую очередь на теории логистики, при формировании программы дальнейшего развития общественного транспорта.

По состоянию на сентябрь 2004 года в Санкт-Петербурге действовало 1048 маршрутов городского, пригородного и междугороднего сообщения, из них 817 маршрутов обслуживали город и пригород, 185 - только пригородную зону и на 46 выполнялись междугородние перевозки. При этом формирование маршрутной сети Санкт-Петербурга ведется в основном по функциональному признаку.

Функциональная характеристика маршрутов зависит от их топологии и преобладающих передвижений населения с учетом географических особенностей территории и истории развития транспортной системы. При этом выделяют четыре основных функции маршрутов (табл. 1):

Таблица 1

Характеристика функциональной структуры наземных видов пассажирско-

го транспорта общего пользования Санкт-Петербурга

Функциональная группа Вид транспорта Итого

Трамвай Троллейбус Социальный автобус Коммерческий автобус

Межрайонные маршруты 34 36 57 246 374

Внутрирайонные маршруты 14 8 65 117 204

Маршруты на связях города и пригорода. 1 0 26 95 122

Пригородные маршруты 0 0 239 57 296

Итого 49 44 387 515 994

При формировании вариантов построения маршрутной сети и комплексной системы транспортного обслуживания была разработана блок -схема, включающая алгоритм оптимизации на основе многокритериальных оценок (рис. 1). Схема отражает итерационную процедуру расчета, базируется на системном подходе и современных логистических концепциях управления потоками.

Концептуальной основой построения алгоритма, принципиально отличающего его от разработок других авторов, является положения о том, что интегрированная транспортная система города - это социально- экономическая система, одним из основных элементов которой являются люди, формирующие пассажиропоток и способные принимать решение по выбору маршрутов передвижения и вид транспорта, т.е. обеспечивающие в определенной степени саморегулирование, самоорганизацию и самообучение.

Наиболее значимыми блоками разработанного алгоритма, отражающие взгляд автора на рассматриваемую проблему, являются: I • Применение схем управления пассажирским транспортом, реа-

лизуемые в городах - аналогах (блок 3), учитывая при этом отставание в социально-экономическом плане нашей страны от стран с развитой рыноч-' ной экономикой составляет по разным оценкам около 10-20 лет, можно

предположить, что вектор развития пассажирского транспорта будет иметь большое количество сходных характеристик.

• Применение системного подхода (блок 4), то есть рассмотрение пассажиропотока в качестве социально-экономической системы с активным элементом - человеком, который принимает решение при каждом переме-

щении, то есть обладает свободой воли в определенных условия (наборе маршрутов, видах транспорта, транспортных средств и т.п.)

Рис. 1. Блок-схема для моделирования и расчета вариантов построения маршрутной сети города Примечание: ПП - пассажиропоток; ТС - транспортная сеть; МС - маршрутная сеть

• Прогнозирование пассажиропотоков (блок 5), при этом необходимо использовать модели и методы, учитывающие не только перспективное демографическое и градостроительное положение в регионе, но и поведенческие предпочтения потоков людей (модели выбора маршрута, вида транспорта и т.п.).

• Управление маршрутными перевозками должно быть основано на концепциях, методах и моделях логистики (блок 8), что позволит наиболее полно и эффективно использовать имеющийся потенциал. Реализация таких основополагающих логистических концепций «точно в срок» и «от двери до двери» основано в первую очередь на повышении надежности перевозки. Таким образом, дифференцированный подход к управлению перевозками (например, на основе метода ABC) позволит уделять больше внимания и средств маршрутам с высокой вероятностью возникновения отказов. Имитационное моделирование является наиболее точным методом описания ситуации, возникающей на маршрутах, позволяющих реализовы-вать концепцию «точно в срок» для пассажирских перевозок.

Особое внимание в системе городского пассажирского транспорта должно быть уделено активному элементу - пассажиру. В этом случае рассматриваемая система проявляет набор свойств и характеристик, которые принципиально отличают ее поведение от функционирования технических систем (классический подход к управлению пассажирским транспортом) с жестко заданными параметрами, а именно:

- саморегулирование (ответ системы на изменение среды реакцией своих подсистем);

- самообучение (способность изменять программы и способы действия);

- самоорганизация (возможность изменение своей внутренней структуры).

Свойства, проявляемые самообучающейся системой, приводят к усложнению корреспондирующих взаимоотношений, то есть можно говорить об интеллектуальном транспортно-пассажирском потоке. Управление рассматриваемым потоком должно бьпъ основано на таких широко распространенных моделях и методах как:

- транспортная задача (то есть распределение транспортных средств по маршрутам);

- теория массового обслуживания;

- марковские процессы;

- сетевые модели;

- имитационное (статистическое) моделирование;

- кибернетический подход.

В общем случае функционирование интеллектуального транспортно-пассажирского потока можно представить в виде графа состояний (рис. 2). Граф характеризует перемещение из пункта А в пункт Б, которое сводится к

двум принципиально различным вариантам: во-первых, с использованием личного автомобиля (ветвь АБ), и, во-вторых, на общественном транспорте (движение по различным траекториям через пункты 1,2 и 3). При этом следует учитывать, что, выбирая общественный транспорт, количество возможных вариантов движения зависит от доступности различных видов транспорта для перемещения в заданном направлении

Рис. 2. Граф состояний интеллектуального транспортно-пассажирского потока

Граф представляет собой принципиальный подход применения теории марковских случайных процессов для описания интеллектуального транспортно-пассажирского потока и включает минимально возможный набор состояний. Например, на графе не указана возможность использования легкового такси практически между двумя любыми пунктами.

Рассматриваемый граф включает следующие основные интенсивности переходов из одного состояния в другое Ц/)у:

- использование личного транспорта или легкового транспорта от пункта отправления А до пункта назначения без промежуточных пересадок

(40 аб);

- пешее перемещение от пункта оправления А до остановки общественного социального и (или) коммерческого транспорта А]);

- движение с использованием одного из видов транспорта к пункту 3

(МО в);

- движение с использование одного из видов транспорта к пересадочному узлу 2, где принимается решение о необходимости и целесообразности смены вида транспорта, маршрута (Х.(/)12);

- движение из пункта 2 напрямую к пункту назначения (Х(023) или

через промежуточный пункт 3 (МОгв)-

Пассажир принимает решение о выборе траектории перемещения под влиянием таких формализованных факторов как:

- время начала движения из пункта А;

- необходимое время прибытия в пункт Б;

- ожидаемое время в пути на участках рассматриваемых маршрутов;

- стоимость поезда;

при этом не стоит забывать, что особую группу факторов образуют трудно учитываемые качественные показатели, как, например, удобство поездки.

Для каждого состояния можно составить дифференциальное уравнение Колмогорова, позволяющие определить вероятность состояния. Отличие предлагаемой модели состоит в том, что для каждого узлового пункта (рис. 2 пункты А, 1,2) активный элемент - пассажир имеет возможность принимать решение о выборе варианта перемещения, например, в виде соответствующей вероятности. Тогда, для пункта А уравнение имеет вид:

^=~(sAhmAB+sMx(t) а, )■л со

где Sab - вероятность выбора варианта перемещения напрямую из А в Б;

Sai ~ вероятность выбора варианта перемещения с использованием общественного транспорта, при этом Sab + Sai = 1.

Таким образом, для каждого узлового пункта рассматриваются две вероятностно-статистические модели, подробно описанные в работах ряда отечественных учетных:

1) выбор маршрута перемещения, которая основана на последовательной цепочке итераций сравнения и выбора между рассматриваемым и «эквивалентным» маршрутом, представляющим «кластер» (группу) ранее выбранных маршрутов;

2) оценка затрат времени на перемещение для каждого варианта, предполагающая вычисление времени ожидания и распределения поездок для совокупности параллельных маршрутов L от начального узла.

Проведенные исследования показали, что для формирования графа состояний интеллектуального транспортно-пассажирского потока в настоящее время используются натурные исследования, которые в общем случае могут отражать только текущую ситуацию в системе городских пассажирских перевозок, перспективное же положение этими методами предугадать практически невозможно. Поэтому наиболее достоверно, на наш взгляд, использовать данные не только проводимых обследований, но и отражающие развитие ситуации в городах - аналогах.

Таким образом, необходимо выявить мегаполисы, которые по своей структуре и расположению могут рассматриваться в качестве аналогов исследуемого объекта в частности, Санкт-Петербурга.

Определяющими признаками для выбора городов мира стали наличие, во-первых, водной преграды на территории города и, во-вторых, метрополитена в совокупности с другими видами транспорта. В соответствии с указанными критериями были выбраны Лондон, Париж, Гамбург и Нью-Йорк, дополнительно с точки зрения учета российской специфики органи-

зации пассажирского сообщения использовались сведения о Москве.

Применение метода аналогий позволяет говорить о основных направления совершенствования городских пассажирских перевозках, которые необходимо исследовать и учитывать в дальнейшем проектировании маршрутной сети, в частности:

- тенденции изменения пассажиропотока при соответствующей демо- , графической, социально-экономической, политической ситуации;

- наличие и возможность производства современного подвижного состава, оборудованного гибридными или экологически чистыми двигателя- к ми, и оснащенные средствами связи в виде ГИС и т.д.;

- развитие инфраструктуры, отвечающей облику города и несущей дополнительную функциональную нагрузку;

- выбор вида транспорта (монорельсовая железная дорога, метробасы, скоростные трамваи и др.), особенно в части связи новых и пригородных районов с центральной частью города;

- опыт управления и координации различных видов транспорта в условиях города, а так же создание диспетчерских пунктов, позволяющих оперативно корректировать работу общественного пассажирского транспорта в режиме реального времени и др. (рис. 3).

Рис. 3. Структурные единицы метода аналогий При управлении существующей маршрутной сетью следует учитывать наиболее современные подходы, основанные в первую очередь на мо- « делях и методах теории логистики.

В работе предложено в качестве идеологии дифференциации маршрутов общественного пассажирского транспорта использовать логистический ' ABC - XYZ анализ. Проведенные исследования показали, что методы управления необходимо было сгруппировать по степени уменьшения затратоем-кости, выраженной как в стоимостном, так и временном выражении (рис. 4).

Группа I включает методы, позволяющие с определенной степенью достоверности реализовать логистическую концепцию «точно в срок». При

этом имитационное моделирование хотя и затратоемкий, но значительно более точный метод определения времени движения транспортного средства на маршруте с учетом случайных задержек в пути.

№ группы Метод управления городским пассажирским транспортом

I 1. Имитационное моделирование 2. Оценка времени прохождения маршрута

II 1. Резервирование подвижного состава за конкретным маршрутом 2. Резервирование подвижного состава за группой маршрутов

III 1. Мониторинг движения транспортных средств в режиме реального времени 2. Контроль за выполнением расписания движения на промежуточных пунктах маршрута 3. Выборочный контроль соблюдения расписания на маршруте 4. Контроль времени прибытия транспортных средств на конечные пункты маршрута

IV 1. Установка оборудования оперативного информирования пассажиров о дорожной ситуации 2. Обеспечение оперативной информацией диспетчерские пункты 3. Отчеты о изменении дорожной ситуации в течение суток, составляемые по результатам работы

Рис. 4. Методы управления пассажиропотоками на городском пассажир-

ском транспорте

Основу методов группы II составляет теория резервирования, позволяющая повысить надежность функционирования системы. Отличие первого метода от второго заключается в количестве обслуживаемых маршрутов от одного до п (в ряде случаев п может быть тождественно всем маршрутам, обслуживаемым пассажирским автотранспортным предприятием).

Контроль за временем выполнения подвижным составом расписания движения (группа III) может выполняться как на всем участке маршрута (первый метод), так и только на конечном (-ых) пунктах маршрута (четвертый метод).

Для принятия оперативных решений при управлении пассажиропотоками следует отслеживать изменение в дорожной ситуации (группа IV). Своевременное информирование пассажиров о возникающих сбоях позволяет перенастроить поток на другие способы или маршруты передвижения. Собранные статистические данные вносят корректировку в разрабатывае-

мое расписание движения подвижного состава.

При этом группы Ш и IV предполагают, что менее затратоемкие методы включаются в более затратоемкие.

В качестве признаков дифференциации маршрутов городского пассажирского транспорта в работе были использованы: объем пассажиропотока и вероятность возникновения сбоев работы подвижного состава на линии. При этом, учитывая идеологию методов анализа ЛВС и XYZ, предполагается, что для маршрутов группы АХ применяются методы управления требующие наибольших затрат времени, средств, информации (рис. 5). Римская цифра на рис. 5 определяет группу методов, тогда как арабская - сам метод.___

Пассажиропоток

Интенсивный (группа Л) Средний (группа В) Незначительный (группа С)

Метод управления пассажирским транспортом

Вероятность возникновения сбоев Низкая (группа Z) 1.2 Ш.З IV.3 1.2 III.4 IV.3 1.2 1П.4 IV.3

Средняя (группа Y) 1.1 II.2 III.2 IV.1 1.2 II.2 Ш.З IV.2 1.2 III.4 IV.3

Высокая (группа X) 1.1 II.1 III.1 IV. 1 1.1 ИЛ III.2 ГУ. 2 1.2 11,2 Ш.З IV.2

Рис. 5. Разбиение маршрутов городского пассажирского транспорта по методам ABC и XYZ (методы управления приведены согласно обозначениям,

используемым на рис. 4)

Высокая вероятность возникновения сбоев предполагает, что практически независимо от дня недели, времени суток и пассажиропотока выполнение маршрута по стабильному расписанию не возможно, при этом ситуация изменяется достаточно динамично.

При средней вероятности возникновения отказов можно установить явную зависимость от определенных показателей (например, время суток, закрытие железнодорожного переезда), и сбой системы прогнозируем.

Отказы в работе системы городского пассажирского транспорта при низкой вероятности не являются систематическими, происходят достаточно редко и не приводят к социально-значимым последствиям.

Неравномерность пассажиропотока для групп маршрутов имеет следующие особенности:

- предельная нагрузки на городской пассажирский транспорт в часы пик и высокая в межпиковый период в обоих направлениях маршрута перевозки (группа А);

- для утренних часов характерна высокая, иногда предельная нагрузка в одном направлении (к узловому пункту), а для вечерних часов наблюдается обратная тенденция. При этом в межпиковое время загрузка транспортных средств средняя или низкая в обоих направлениях (группа В);

- относительно высокая загруженность транспортных средств в часы пик с резким падением числа перевезенных пассажиров в межпиковое время (группа С).

Моделирование внутригородских пассажирских перевозок основано на большом количестве ограничений и условий и является сложным многоплановым процессом (рис. 6).

Рис. 6. Этапы формирования расписания движения автобуса на маршруте При моделировании времени работы автобуса на маршруте организованы два цикла: первый необходим для определения времени выполнения автобусом перевозки в одном направлении при заданных условиях; второй - для расчета количества возможных поездок за время работы. На основе полученных результатов определяется график выпуска подвижного состава на линию и необходимость резервирования.

Иллюстрация возможностей метода имитационного моделирования для пассажирского транспорта была выполнена для условного маршрута движения автобуса (рис. 7, табл. 2 и 3).

Рис. 7. Схема условного маршрута движения автобуса между пунктами:

АС - автобусная станция В процессе вычислений было выполнено 300 реализаций, при этом для каждого пункта маршрута определялось время прибытия и отправления с вероятностью 90%.

График функции распределения времени прибытия на автобусную станцию при выполнении первого рейса (при начале работы в 6-00) приведен на рис. 8.

Таблица 2

Скорость движения автобуса между пунктами маршрута_

- ■ № перегона Межпиковое время Час пик Время пик

V, км/ч сг V, км/ч а

I 18 2 10 3 10-12

II 20 3 12 4 13-15

III 16 1 6 2 12-18

IV 18 2 10 3 10-14

от (до) АС 22 1 - - -

Закон распределения нормальный гамма-распределение -

Таблица 3

Время простоя автобуса на остановочных пунктах

№ остановки Время выхода, мин. Время отправления, мин.

1* 1,5 1,4

2 1,6 2,5

3 2,4 3,0

4 1,5 3,0

5' 1,5 2,5

"для первых пунктов маршрута рассматривается только время отправления (первым пунктом маршрута в прямом направлении будет 1, в обратном- 5)

620:10 623.02 625:55 628:48 631:41 6.34:34 6:3726 6 40:19 6:43:12

Рис. 8. График функции распределения времени прибытия на автобусную станцию при выполнении первого рейса При заданных условиях с вероятность 90% время выполнения первого рейса составит 34 мин. 43 сек.

Таким образом, было определено расписание движения автобуса на маршруте в прямом и обратном направлении, а так же изменение времени ездки в зависимости от времени суток.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Проведенный анализ статистической информации показал, что в последние годы транспортная подвижность населения увеличивается за счет роста железнодорожного и воздушного сообщения, тогда как положение предприятий автомобильного общественного транспорта остается стабильно трудным. При этом наибольшее влияние на социально - экономическую ситуацию оказывает организация городских перевозок, что объясняется структурой городского и сельского населения, первые из которых составляют 73,4% от обшей количества жителей России. В то же время сложившаяся ситуация в автобусостроении показывает, что потребность в качественном и современном подвижном составе теоретически может быть удовлетворена отечественными производителями.

2. Оценка основных особенности организации пассажирского сообщения показала, что для крупного города характерна следующая особенность: формирование видов транспорта зависит от градостроительных характеристик города, истории развития транспортной сети и преобладающих направлений передвижения населения. Для Санкт-Петербурга преобладают маршруты, обеспечивающие подвоз к станциям метрополитена, на долю которого приходиться 810 млн. поездок в год (то есть 36,6% от общего объема пассажирских перевозок). Структура наземного общественного городского пассажирского транспорта формируется за счет автобусных коммерческих и социальных, троллейбусных и трамвайных маршрутов.

3. Анализ пассажиропотоков, маршрутной сети, системы организации пассажирского общественного транспорта показал, что в основу современного подхода к управлению пассажирскими перевозками должен быть положен системный подход, анализ поведения пассажира и мотивации его передвижений, а так же модели и методы теории логистики.

4. Разработанный алгоритм моделирования и расчета вариантов построения маршрутной сети и комплексной системы транспортного обслуживания включает три основные составляющие: системный анализ, исследование городов-аналогов и современные логистические концепции управления потоками и может быть реализован в виде итерационной процедуры. При этом концептуальной основой построения алгоритма, принципиально отличающего его от разработок других авторов, является рассмотрение пассажиропотока состоящего из активных элементов - пассажиров, способных принимать решение по выбору маршрутов передвижения и вид транспорта, т.е. обеспечивающие в определенной степени саморегулирование, самоорганизацию и самообучение.

5. Пассажиропоток рассматривается как самообучающаяся система, управление которой основывается на решении транспортной задачи, теории

массового обслуживания, марковских случайных процессах, сетевых моделях, имитационном (статистическом) моделировании, кибернетическом подходе. Выбор маршрута движения пассажир осуществляет на основе временных и стоимостных параметров, анализируя возможные пути перемещения. Таким образом, можно говорить о интеллектуальном транспорт-но-пассажирском потоке.

6. Реализация метода аналогий при анализе транспортной системы Санкт-Петербурга позволило выделить города, которые по ряду признаков могут считаться аналогами, а именно при выборе учитывалось наличие, во-первых, водной преграды на территории города и, во-вторых, метрополитена в совокупности с другими видами транспорта. Таким образом, сведения о развитии и структуре пассажирского транспорта таких крупных городов как Лондон, Париж, Гамбург и Нью-Йорк, а так же Москвы показали, что перспективным является построение интегрированной системы транспортного обслуживания под управлением единого координатора перевозок и развитие скоростных видов транспорта.

7. Дифференциация маршрутов движения пассажирского транспорта на основе ABC - XYZ анализа позволило выявить группы с различными методами управления. Для группы AZ предложены наиболее затратоемкие методы, а именно имитационное моделирование, резервирование подвижного состава для одного маршрута, мониторинг движения транспортного средства в режиме реального времени, а так же установка оборудования оперативного информирования пассажиров о дорожной ситуации. При этом реализуется логистическая концепция «точно в срок» и повышается надежность выполнения перевозки. Критериями дифференциации маршрутов послужили интенсивность пассажиропотока и вероятность возникновения сбоев, которые могут быть изменены или дополнены другими критериями, например, престижность маршрута.

8. Реализация логистической концепции «точно в срок» предполагается на основе имитационного моделирования и теории резервирования. Для моделирования перевозочного процесса требуется формирование информационной базы, отражающей изменение временных характеристик прохождения маршрута в часы пик и в межпиковое время. Исследование подходов к резервированию автобусов показало, что необходимо учитывать не только «чистый» резерв, определяемый в зависимости от количества работающих на маршруте автобусов, но и внутрипроизводственный, возникающий после оптимизации выпуска транспортных средств на основе решения задачи линейного программирования.

9. Апробация подхода к определению расписания движения на маршруте на основе имитационного моделирования показала возможность использования предложенного метода для реализации поставленной цели, при этом полученный результат наиболее полно отражает вероятность возникновение сбоев при выполнении перевозок.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Кирьянов A.JI. Предпосылки организации системы продаж ОАО «Торгово-финансовая компания КАМАЗ» в направлении создания единой логистической системы // Логистика: современные тенденции развития: П Международная научно-практическая конференция 10, 11 апреля 2003: Тез. докл. - СПб.: СПбГИЭУ, 2003. - 0,22 п.л.

2. Лукинский B.C., Кирьянов А.Л. Формирование новых подходов к управлению пассажирскими перевозками // Современное экономическое и социальное развитие: проблемы и перспективы. Ученые и специалисты Санкт-Петербурга и Ленинградской области - Петербургскому экономическому форуму: Тез. докл. - СПб.: СПбГУЭФ, 2004 г. - 0,18/ 0,09 п.л.

3. Кирьянов А.Л. Логистический подход к управлению пассажирскими перевозками // Логистика: современные тенденции развитая: III Международная научно-практическая конференция 22, 23 апреля 2004: Тез. докл. - СПб.: СПбГИЭУ, 2004. - 0,11 пл.

4. Кирьянов А.Л., Шульженко Т.Г. Применение методов типологи-зации объектов при построении интегрированных систем общественного транспорта крупных городов // Современное экономическое и социальное развитие: проблемы и перспективы. Ученые и специалисты Санкт-Петербурга и Ленинградской области - Петербургскому экономическому форуму: Тез. докл. - СПб.: СПбГУЭФ, 2004. - 0,11/ 0,06 п.л.

5. Кирьянов А.Л. Проблемы развития городского пассажирского транспорта // Экономика и менеджмент на транспорте: Сб. научн. тр. Выпуск 3. - СПб.: СПбГИЭУ, 2004. - 0,22 п.л.

6. Малевич Ю.В., Пластуняк И.А., Кирьянов А.Л. Использование метода аналогий при исследовании внутригородских пассажирских перевозок // Экономика и менеджмент на транспорте: Сб. научн. тр. Вып. 3. -СПб.: СПбГИЭУ, 2004. - 0,28/0,10 п.л.

7. Пластуняк И.А., Кирьянов А.Л. Методика моделирования городских пассажирских перевозок // Логистика: современные тенденции развития: IV Международная научно-практическая конференция 21, 22 апреля 2005: Тез. докл. - СПб.: СПбГИЭУ, 2005. - 0,17/0,09 п.л.

8. Кирьянов А.Л. Разработка блок - схемы моделирования вариантов системы транспортного обслуживания населения // Экономика и менеджмент на транспорте: Сб. научн. тр. Вып. 4. - СПб.: СПбГИЭУ, 2005. -0,17 п. л.

Подписано в печать Формат 60x84 Уц Печ л.-^д Тара» V<o¿> эр Заказ S.

ИзПК СПбГИЭУ. 191002, Сангг-Пстербург, уя. Марата, 31

горе А-209 0 То^о '

Диссертация: содержание автор диссертационного исследования: кандидата экономических наук, Кирьянов, Александр Львович

Введение

1. Состояние, тенденции развития и пути решения проблем пассажир- 8 ского общественного транспорта России

1.1. Состояние и перспективы развития пассажирских перевозок

1.2. Роль пассажирского транспорта в социально-экономической 19 жизни крупного города (на примере Санкт-Петербурга)

1.3. Место логистического подхода при организации пассажир- 28 ских перевозок в крупном городе

2. Разработка методического подхода к управлению городским пасса- 38 жирским транспортом как социально-экономической системой

2.1. Построение обобщенного алгоритма моделирования мар- 38 шрутной сети крупного города на основе логистического подхода

2.2. Формирование качественной модели интеллектуального 47 транспортно-пассажирского потока

2.3. Метод аналогий при формировании программы развития 62 общественного пассажирского транспорта крупного города

3. Совершенствование системы управления городским пассажирским 75 транспортом на основе моделей и методов теории логистики

3.1. Методика формирования маршрутов общественного транс- 75 порта на основе ABC - XYZ анализа

3.2. Методы управления городским пассажирским транспортом 85 для реализации логистической концепции «точно в срок»

3.3. Проблемы реализации имитационного моделирования для 95 городского пассажирского транспорта

Диссертация: введение по экономике, на тему "Разработка моделей и методов управления городскими пассажирскими перевозками на основе логистического подхода"

Актуальность темы исследования. Важнейшая роль в жизни городов, в первую очередь больших, принадлежит пассажирскому транспорту, особенно его маршрутизированным видам, обеспечивающим массовое участие людей в общественно-трудовых процессах и потреблении материальных и культурных ценностей.

В современных условиях необходимо констатировать, что для большинства крупных городов России характерно напряженное обеспечение перевозок пассажиров. Стало правилом сокращение количества работающих на линии транспортных средств и обслуживаемых маршрутов, неудовлетворение спроса на перевозки, переполнение транспорта в «часы пик», что выражение в общем снижении качества транспортного обслуживания населения. При этом следует подчеркнуть взаимосвязь экономических и социальных аспектов функционирования пассажирского транспорта, поскольку качество обслуживания во многом определяет, с одной стороны, условия жизни людей (в первую очередь через затраты времен на передвижение) и, с другой стороны, эффективность общественного производства (через транспортную усталость в трудовых поездках). Таким образом, наряду с нормализацией экономических условий работы транспортных предприятий и пополнением парка подвижного состава необходима реализация современных подходов к организации перевозочных процессов.

Проблеме прогнозирования и планирования пассажиропотока, закономерностям транспортной подвижности населения, развитию комплексных систем транспортного обслуживания посвящено большое количество публикаций таких авторов как Афанасьев Л.Л., Белинский А.Ю., Болоненков Г.В., Громов Н.Н., Дынкин А. Г., Ефремов И.С., Зенгбуш М.В., Кобозев В.М., Островский Н.Б., Персианов В.А., Рюгер 3. Спирин И.В., Юдин В.А. и др. В современных условиях наиболее перспективным является логистический подход, позволяющий удовлетворить требования конечных потребителей к качеству услуг при снижении общих затрат и на основе современных методах управления. Вот почему исследования таких авторов как Герами В.Д., Горева А.Э., Гудкова В.А., Зырьянова В.В., Курганова В.М., Миротина Л.Б., Ольховского С.Ю., Улицкой Н.М., Яворского В.В. и др. в области пассажирского транспорта отражают интегральный подход к управлению системой городских перевозок. Однако, ряд положений теории логистики до настоящее времени не применяется при управлении пассажирским транспортом и пассажиропотоками, что и определило актуальность проводимого исследования. При этом следует отметить, что около 50% пассажиров из числа перевозимых транспортом общего пользования обслуживаются автобусами, поэтому именно пассажирскому автомобильному транспорту в первую очередь уделяется внимание в настоящем исследовании.

Цель и задачи исследования. Цель исследования состоит в разработке методического подхода к управлению пассажирскими перевозками в крупном городе на основе моделей и методов логистики.

Реализация поставленной цели обусловила необходимость решения ряда взаимосвязанных задач:

- анализ состояния и выявление тенденций развития пассажирского транспорта в России;

- определение особенностей функционирования пассажирского транспорта в крупных городах, а так же анализ и систематизация опыта зарубежных стран при организации пассажирских перевозок в мегаполисе;

- анализ и систематизация основных подходов к управлению пассажирскими перевозками, основанных на гравитационной модели и логистической концепции;

- построение обобщенного алгоритма моделирования маршрутной сети крупного города;

- определение основных характеристик интеллектуального транспортно-пассажирского потока;

- разработка методического подхода применения логистических моделей и методов к управлению пассажирскими перевозками.

Объектом исследования послужили транспортные компании, оказывающие услуги по перевозке пассажиров в крупном городе.

Предметом исследования являются методы и модели организации перевозочной деятельности на общественном пассажирском транспорте, а так же управления пассажиропотоком.

Теоретической и методологической основой исследования послужили системный анализ, кибернетика, методы исследования операций (линейное программирование, теория надежности, теория вероятности, марковские случайные процессы), теория логистики, методы экономико-математического моделирования и др.

В качестве инструментов исследования в диссертационной работе нашли применение социологические методы, методы статистической обработки информации, сетевые модели, методы логического анализа и синтеза.

Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:

1. Разработан методический подход и предложен алгоритм моделирования и расчета вариантов построения маршрутной сети и комплексной системы транспортного обслуживания, в основу которого, в отличие от существующих подходов, положена оптимизация с использованием многокритериальных оценок, итерационная процедура расчета, системный подход и современные логистические концепции управления потоками.

2. Сформирована качественная модель транспортно-пассажирского потока, предполагающая управление на основе системного, ситуационного и кибернетического подхода и характеризующаяся графом в виде марковского случайного процесса, описывающего перемещения пассажира в сети городского транспорта с учетом многовариантности принятия решения на основе временного и (или) стоимостного критерия в узлах разветвления.

3. Предложено использовать метод аналогий, основанный на анализе информации о развитии пассажирских перевозок в крупных городах мира, которые по своей структуре и расположению могут рассматриваться в качестве аналогов исследуемого объекта (мегаполиса), что позволяет при ограниченных финансовых ресурсах получать альтернативные решения в области пассажирских перевозок без дорогостоящих натурных исследований.

4. Разработан новый подход к группировке маршрутов городского пассажирского транспорта с использованием-логистического ABC - XYZ анализа. В основу дифференциации по группам ABC положен критерий интенсивности пассажиропотока, по группам XYZ - вероятность возникновения отказов, что позволяет выявить методы управления и систему мероприятий отдельно для каждой из выявленных групп маршрутов.

5. Для адекватного описания маршрутов движения автомобильного пассажирского транспорта предложена имитационная модель на основе логистической концепции «точно в срок», позволяющая определить расписание движения подвижного состава на линии и оценить вероятность выполнения перевозок.

Практическая значимость работы заключается в том, что были определены основные признаки городов - аналогов для Санкт-Петербурга, а так же сформированы структурные единицы метода аналогий, которые подтверждены приведенными сведениями о развитии городского пассажирского транспорта.

Для укороченного маршрута движения автобуса приведен пример составления расписания на основе имитационного моделирования и определены какие из факторов перевозки влияют на получаемый результат.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ общим объемом 1,18 пл. (авт. 1,06).

Структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы, приложения.

Диссертация: заключение по теме "Экономика и управление народным хозяйством: теория управления экономическими системами; макроэкономика; экономика, организация и управление предприятиями, отраслями, комплексами; управление инновациями; региональная экономика; логистика; экономика труда", Кирьянов, Александр Львович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Проведенный анализ статистической информации показал, что в последние годы транспортная подвижность населения увеличивается за счет роста железнодорожного и воздушного сообщения, тогда как положение предприятий автомобильного общественного транспорта остается стабильно трудным. При этом наибольшее влияние на социально - экономическую ситуацию оказывает организация городских перевозок, что объясняется структурой городского и сельского населения, первые из которых составляют 73,4% от общей количества жителей России. В то же время сложившаяся ситуация в автобусостроении показывает, что потребность в качественном и современном подвижном составе теоретически может быть удовлетворена отечественными производителями.

2. Оценка основных особенности организации пассажирского сообщения показала, что для крупного города характерна следующая особенность: формирование видов транспорта зависит от градостроительных характеристик города, истории развития транспортной сети и преобладающих направлений передвижения населения. Для Санкт-Петербурга преобладают маршруты, обеспечивающие 'подвоз к станциям метрополитена, на долю которого приходиться 810 млн. поездок в год (то есть 36,6% от общего объема пассажирских перевозок). Структура наземного общественного городского пассажирского транспорта формируется за счет автобусных коммерческих и социальных, троллейбусных и трамвайных маршрутов.

3. Анализ пассажиропотоков, маршрутной сети, системы организации пассажирского общественного транспорта показал, что в основу современного подхода к управлению пассажирскими перевозками должен быть положен системный подход, анализ поведения пассажира и мотивации его передвижений, а так же модели и методы теории логистики.

4. Разработанный алгоритм моделирования и расчета вариантов построения маршрутной сети и комплексной системы транспортного обслуживания включает три основные составляющие: системный анализ, исследование городов-аналогов и современные логистические концепции управления потоками и может быть реализован в виде итерационной процедуры. При этом концептуальной основой построения алгоритма, принципиально отличающего его от разработок других авторов, является рассмотрение пассажиропотока состоящего из активных элементов - пассажиров, способных принимать решение по выбору маршрутов передвижения и вид транспорта, т.е. обеспечивающие в определенной степени саморегулирование, самоорганизацию и самообучение.

5. Пассажиропоток рассматривается как самообучающаяся система, управление которой основывается на решении транспортной задачи, теории массового обслуживания, марковских случайных процессах, сетевых моделях, имитационном (статистическом) моделировании, кибернетическом подходе. Выбор маршрута движения пассажир осуществляет на основе временных и стоимостных параметров, анализируя возможные пути перемещения. Таким образом, можно говорить о интеллектуальном транспортно-пассажирском потоке.

6. Реализация метода аналогий при анализе транспортной системы Санкт-Петербурга позволило выделить города, которые по ряду признаков могут считаться аналогами, а именно при выборе учитывалось наличие, во-первых, водной преграды на территории города и, во-вторых, метрополитена в совокупности с другими видами транспорта. Таким образом, сведения о развитии и структуре пассажирского транспорта таких крупных городов как к*

Лондон, Париж, Гамбург и Нью-Йорк, а так же Москвы показали, что перспективным является построение интегрированной системы транспортного обслуживания под управлением единого координатора перевозок и развитие скоростных видов транспорта.

7. Дифференциация маршрутов движения пассажирского транспорта на основе ABC — XYZ анализа позволило выявить группы с различными методами управления. Для группы AZ предложены наиболее затратоемкие методы, а именно имитационное моделирование, резервирование подвижного состава для одного маршрута, мониторинг движения транспортного средства в режиме реального времени, а так же установка оборудования оперативного информирования пассажиров о дорожной ситуации. При этом реализуется логистическая концепция «точно в срок» и повышается надежность выполнения перевозки. Критериями дифференциации маршрутов послужили интенсивность пассажиропотока и вероятность возникновения сбоев, которые могут быть изменены или дополнены другими критериями, например, престижность маршрута.

8. Реализация логистической концепции «точно в срок» предполагается на основе имитационного моделирования и теории резервирования. Для моделирования перевозочного процесса требуется формирование информационной базы, отражающей изменение временных характеристик прохождения маршрута в часы пик и в межпиковое время. Исследование подходов к резервированию автобусов показало, что необходимо учитывать не только «чистый» резерв, определяемый в зависимости от количества работающих на маршруте автобусов, но и внутрипроизводственный, возникающий после оптимизации выпуска транспортных средств на основе решения задачи линейного программирования.

9. Апробация подхода к определению расписания движения на маршруте на основе имитационного моделирования показала возможность использования предложенного метода для реализации поставленной цели, при этом полученный результат наиболее полно отражает вероятность возникновение сбоев при выполнении перевозок.