Выбор рационального варианта развития и размещения объектов локомотивного хозяйства на полигоне сети тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Диссертация: содержание автор диссертационного исследования: кандидата технических наук, Назаров, Абдурахман Пирмухамедович

Введение .4

I. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ И МЕТОДИКА ЕЕ РЕШЕНИЯ.

1.1. Состояние теории и практики размещения объектов локомотивного хозяйства.10

1.2. Выбор критерия оптимальности при решении задач развития и размещения объектов локомотивного хозяйства.28

1.3. Постановка задачи и методика ее решения.31

1.4. Выводы.

П. РАСЧЕТ ЗАТРАТ ПРИ ВЫБОРЕ ВАРИАНТОВ РАЗВИТИЯ И

РАЗМЕЩЕНИЯ ОБЪЕКТОВ ЛОКОМОТИВНОГО ХОЗЯЙСТВА.

2.1. Общее положение.39

2.2. Затраты, связанные со строительством и содержанием объектов локомотивного хозяйства.

2.2.1. Определение капитальных вложений на строительство объектов локомотивного хозяйства.40

2.2.2. Эксплуатационные расходы, связанные с содержанием объектов локомотивного хозяйства.50

2.3. Затраты, вызванные отклонениями работы участков от условий нормального технологического процесса.

2.3.1. Затраты, связанные с регулированием локомотивов на участке их обращения. 57

2.3.2. Затраты, связанные с простоями локомотивов на станциях.62

2.3.3. Затраты, связанные с неплановыми ремонтами локомотивов и случайными неисправностями локомотивов в пути следования. 66

2.4. Выводы.77

Ш. РАЗМЕЩЕНИЕ ОБЪЕКТОВ ЛОКОМОТИВНОГО ХОЗЯЙСТВА НА

УЧАСТКЕ ОБРАЩЕНИЯ ЛОКОМОТИВОВ.

3.1. Постановка задачи и методика ее решения.79

3.2. Алгоритм определения мощности объектов локомотивного хозяйства.84

3.3. Решение численных примеров и анализ полученных результатов по размещению ОЛХ на УОЛ. 89

3.4. Выводы.100

1У. РАЦИОНАЛЬНОЕ РАЗВИТИЕ И РАЗМЕЩЕНИЕ ОБЪЕКТОВ ЛОКОМОТИВНОГО ХОЗЯЙСТВА НА ПОЛИГОНЕ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ.

4.1. Формирование расчетной схемы полигона железной дороги.102^

4.2. Алгоритм: выбора рационального варианта развития и размещения ОЛХ на полигоне железной дороги.107

4.3. Информационное обеспечение методики выбора рационального варианта развития и размещения

ОЛХ.117

4.4. Решение численных примеров и анализ подучен

ТОО тел ных результатов.и

4.5. Выводы.151

Диссертация: введение по экономике, на тему "Выбор рационального варианта развития и размещения объектов локомотивного хозяйства на полигоне сети"

В условиях ускоренного развития народного хозяйства, быстрого роста общественного производства и усложнения межхозяйственных связей возрастают требования к совершенствованию планирования и управления на всех уровнях народного хозяйства. Хотя в этом направлении, как было отмечено на ХХУ1 съезде КПСС, имеются определенные успехи, однако дальнейшее совершенствование организации и управления народным хозяйством в соответствии с объективными потребностями нашего развития продолжает оставаться актуальной задачей /I/.

В общей системе планирования народного хозяйства СССР важное значение имеет планирование работы и развития транспорта. Транспорт объединяет все отрасли народного хозяйства и районы в единое целое. Производственный процесс любой отрасли народного хозяйства завершается только тогда, когда продукция с места ее производства будет доставлена к местам потребления /2/.

Повышение материального и культурного уровня жизни трудящихся, увеличение объема выпуска промышленной и сельскохозяйственной продукции, освоение природных ресурсов в новых отдаленных районах страны, специализация и кооперирование, концентрация и централизация производства приводят к постоянному увеличению объема работы всех видов транспорта.

Важная роль в единой транспортной системе страны отведена железнодорожному транспорту.

По объему выполняемой работы железнодорожный транспорт имеет наибольший удельный вес в общем объеме перевозок грузов по сравнению с другими видами транспорта.

Для освоения возрастающего потока необходимо постоянно осуществлять меры по развитию пропускных и провозных способностей железнодорожных направлений.

Важное место в системе мер по усилению мощности железнодорожных линий отводится повшению пропускных способностей объектов локомотивного хозяйства и совершенствованию организации работы локомотивов особенно сейчас, когда состояние локомотивного хозяйства влияло на эксплуатационную деятельность железных дорог.

Следует отметить, что удельный вес затрат локомотивного хозяйства в общих эксплуатационных расходах железных дорог составляет около 40%, а по контингенту эксплуатационных работников -более 20% общей численности работников, занятых на перевозках. На долю локомотивного парка приходится 10,2% всех основных производственных фондов железных дорог. При этом ежегодные затраты на строительство объектов локомотивного хозяйства составляют 3-4% от общих капитальных вложений по железнодорожному транспорту. Поэтому правильное использование этих средств имеет большое экономическое значение, так как уменьшение этих затрат приводит к снижению себестоимости транспортной продукции. Это может быть достигнуто прежде всего путем оптимального управления локомотивным хозяйством дороги.

Данная сложная проблема включает две связанных между собой задачи: оптимальное планирование развития и размещения объектов локомотивного хозяйства (ОЛХ) и организация рационального функционирования локомотивного хозяйства. Каждая из двух задач является большим и сложным исследованием и может рассматриваться самостоятельно. В частности, вопросы оптимального планирования развития и размещения ОЛХ могут быть рассмотрены при заданных формах и методах эксплуатации и ремонта локомотивов. И, наоборот, для данного варианта развития и размещения ОЛХ возможно установить оптимальную организацию работы локомотивов и их ремонта, т.е. рациональное функционирование локомотивного хозяйства.

Целью настоящей диссертационной работы является исследование вопросов рационального развития и размещения объектов локомотивного хозяйства дороги, для заданных способов организации работы локомотивов и их ремонта.

В общем виде задача формулируется следующим образом.

Цусть имеется железная дорога с разветвленной сетью и известны: начальные размеры движения грузовых поездов, характер и темпы их роста во времени; начальные показатели технической вооруженности объектов локомотивного хозяйства (наличие существующих ОЛХ и их мощности) и возможные пункты размещения новых ОЛХ; тип и серия эксплуатируемых локомотивов; способы организации работы локомотивов, обеспечивающие заданный объем перевозок; функция определения затрат на выполнение перевозок, развития и размещения ОЛХ.

Требуется определить такой вариант развития существующих и строительства новых ОЛХ с выбором числа объектов, пунктов их размещения и их мощности, а также числа и протяженности участков обращения локомотивов (УОЛ), при котором в течение принятого расчетного периода выполняются заданные объемы работы с наименьшими затратами.

Определить экономически обоснованный оптимальный план развития и размещения ОЛХ - это значит указать для каждого объекта из всех объектов системы ОЛХ рациональное техническое состояние в любой момент расчетного периода.

При решении таких задач целесообразно выделение главного элемента в рассматриваемой системе. В качестве главного элемента в нашей задаче выступают основные депо и пункты их размещения.

Варианты размещения основных депо определяются количеством заданных раздельных пунктов, на которых в принципе можно их разместить.

В пределах железной дороги число таких раздельных пунктов исчисляется десятками и более. Это свидетельствует о многовариантности задачи выбора рационального варианта развития и размещения основных депо на полигоне железной дороги.

Кроме того, для железнодорожного транспорта характерным является непрерывный рост объема перевозок во времени, который приводит к постоянному увеличению объема работы.

В этих условиях каждое мероприятие по развитию ОЛХ надо планировать так, чтобы выбранная расчетная мощность объектов явилась оптимальной в течение всего расчетного периода.

При решении динамических задач большое внимание уделяется выбору продолжительности расчетного периода. В зависимости от объема работы и возможных мероприятий по развитию мощности продолжительность расчетного периода для разных объектов будет различной.

Для таких объектов, как, например, железнодорожные линии, развитие которых осуществляется по различной схеме, за продолжительность расчетного периода рекомендуется принимать такое время, к концу которого техническое состояние объектов должно быть одинаковым.

Для объектов локомотивного хозяйства, техническое оснащение которых в сравниваемых вариантах на перспективу неодинаково, продолжительность расчетного периода принимается по соответствующим рекомендациям, учитывающим характер работы объекта.

Для каждого варианта размещения основных депо на полигоне железной дороги и в каждом отрезке времени в пределах расчетного периода решается задача выбора оптимального числа и размещения пунктов технического обслуживания локомотивов - ПТОл.

Комбинация размещения ПТОл на полигоне железной дороги составляется на основе заданных раздельных пунктов, на которых реально возможно его разместить. На полигоне железной дороги число таких раздельных пунктов составляет несколько десятков.

Следовательно, задача выбора оптимального числа и пунктов размещения ПТОл для каждого намеченного варианта размещения основных депо на полигоне железной дороги многовариантная.

Таким образом, проблема выбора рационального варианта развития и размещения ОЛХ на полигоне железной дороги, включающая в себя многовариантные задачи выбора рационального варианта развития и размещения основных депо и выбора оптимального варианта развития и размещения ПТОл по характеру многовариантности относится к сложным задачам.

Для решения данной сложной задачи применены принципы системного анализа, сущность которых заключается в том, что система (полигон железной дороги) разбивается на ряд подсистем (участки обращения локомотивов). Методы анализа подсистем проще, чем всей системы и за счет этого обеспечивается снижение сложности решения общей задачи. Результаты анализа подсистем используются для исследования системы.

При системном подходе решения задачи предполагается три основных этапа: декомпозиция, анализ подсистем и их объединение.

Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения и 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", Назаров, Абдурахман Пирмухамедович

4.5. Выводы

1. Выбор рационального варианта развития и размещения основных депо на полигоне железной дороги сведен к комбинаторной задаче. Для ее реализации в качестве математического аппарата применен комбинаторный метод направленного отбора вариантов, разработанный к.т.н. В.А.Паршиковым. Согласно принятому методу расчеты ведутся в два этапа. На первом этапе на основе предварительно заданного максимально возможного числа основных депо и пунктов их размещения рассматриваются комбинации размещения с уменьшающимся количеством основных депо. На втором этапе расчета, начиная с минимального их количества исследуются комбинации размещения с возрастающим количеством основных депо.

Расчеты ведутся до получения рационального варианта решения на каждом этапе.

Рациональный вариант развития и размещения основных депо на сети железной дороги выбирается в результате сопоставления значений суммарных приведенных затрат, полученных на каждом этапе расчета.

2. Расчеты по развитию и размещению основных депо производились на расчетной схеме сети железной дороги. В работе разработаны основные принципы формирования расчетной схемы сети, обеспечивающие сохранение конфигурации основной схемы, точное отражение информации об объеме работы и о технических характеристиках системы существующих ОЛХ, а также о потенциально возможных пунктах размещения новых ОЛХ.

3. Проведенные расчеты по разработанной методике показали возможность получения рационального варианта развития и размещения ОЛХ на полигоне железной дороги.

4. Анализ полученных результатов показал, что решение задачи существенно зависит от значений исходных данных и прежде всего максимально допустимой расчетной мощности основного депо., коэффициента эффективности капитальных вложений и коэффициента., показывающего изменения уровня цен на строительные материалы и строительно-монтажные работы. При повышении значения максимально допустимой расчетной мощности основного депо уменьшается потребное число основных депо. Пункты размещения основных депо остаются неизменными. Потребная мощность отдельных депо получается больше, чем в исходном варианте. При снижении значения максимально допустимой расчетной мощности основного депо, наоборот, увеличивается необходимое число основных депо. Пункты размещения основной части основных депо остаются неизменными. Потребная мощность отдельных депо получается меньше, чем в исходном варианте.

Система ПТОл на сети железной дороги существенно зависит от значения коэффициента эффективности капитальных вложений и коэффициента, показывающего уровень цены на строительные материалы и строительно-монтажные работы, и практически не зависит от значения коэффициента, учитывающего удорожание реконструктивных мероприятий. При повышении значения коэффициента эффективности капитальных вложений уменьшается необходимое число дополнительных ПТОл (получаемых при анализе каждого УОЛ) или целесообразность их открытия отдаляется на более поздние сроки. При этом увеличиваются числа этапов развития системы ПТОл с одновременным увеличением числа новых ПТОл (получаемых при анализе полигона железной дороги в целом).

При повышении значения коэффициента, показывающего .уровень цен на строительные материалы и строительно-монтажные работы, отпала необходимость и в дополнительном, и в новом ПТОл.

Заключение

Проведенное исследование по выбору рационального варианта развития и размещения объектов локомотивного хозяйства на полигоне железной дороги позволило сделать следующие осноЕные выводы.

1. Освоение все возрастающего объема работы на железнодорожном транспорте требует постоянного развития его пропускной и провозной способности. В настоящее время, когда локомотивное хозяйство является одним из факторов возникающих трудностей в работе железнодорожных линий, большое внимание уделяется pasвитию мощности локомотивного хозяйства и организации работы локомотивного парка.

По отчетным данным за последние годы из общих эксплуатационных расходов железных дорог на долю локомотивного хозяйства приходится 40% и более 20% на контингент эксплуатационных работников. Из всех основных фондов железной дороги 10-12$ составляет локомотивный парк.

Ежегодно 3-4% капитальных вложений по железнодорожному транспорту расходуется на развитие мощности ОЛХ. Рациональное использование этих капитальных вложений приводит к снижению себестоимости транспортной продукции.

2. Проведенный анализ показал, что задача комплексного развития и размещения ОЛХ изучена недостаточно.

Однако имеется ряд исследований, посвященных анализу отдельных вопросов этой задачи, а именно выбору параметров (длины и границ) УОЛ. Выбор оптимальных параметров УОЛ выполнен путем по-вариантного сравнения выбранных конкурентоспособных вариантов, составленных с учетом характера вагонопотока и местных условий, т.е. наличие участковых и сортировочной станции.

Анализ выполненных исследований, их научный уровень ставит настоятельную необходимость постановки и решения задачи комплексного развития и размещения ОЛХ на полигоне железной дороги с учетом фактора времени.

3. Задача выбора рационального варианта развития и размещения объектов локомотивного хозяйства на сети железной дороги формулируется следующим образом.

Пусть имеется железная дорога с разветвленной сетью и известны:

- начальные размеры движения грузовых перевозок, характер и темпы их роста во времени;

- наличие существующих ОЛХ, их техническое состояние и возможные пункты размещения новых ОЛХ;

- тип и серия эксплуатируемых локомотивов;

- способы организации работы локомотивов;

- функция определения затрат на выполнение перевозок, развития и размещения ОЛХ.

Требуется определить такое число ОЛХ, пункты их размещения и мощности,при котором обеспечиваются наименьшие затраты на выполнение заданных объемов перевозок и развитие мощности ОЛХ за принятый расчетный период.

Поставленная задача сформулирована как экономико-математическая на экстремум, в качестве критерия оптимальности приняты суммарные приведенные затраты.

В качестве переменных параметров в поставленной задаче выступают число и пункты размещения основных депо как главного элемента в системе локомотивного хозяйства дороги. Число других ОЛХ, пункты их размещения и мощности, а также число и длины УОЛ выступают как зависящие параметры. В качестве ограничений выступают: значение установленной продолжительности непрерывной работы локомотивных бригад; значение установленного времени работы локомотивов между техническим обслуживанием; расход экипировочных материалов локомотивами между пунктами экипировки; значение максимально допустимой расчетной мощности основного депо.

В сопоставимые затраты включены все те расходы, которые зависят от вариантов развития и размещения ОЛХ. Они состоят из!расходов по содержанию и развитию мощности ОЛХ, зависящих от числа и мощности объектов; расходов, вызванных отклонениями работы участков от условий нормального технологического процесса, зависящих от длины УОЛ.

Основным методологическим подходом решения задачи приняты принципы системного анализа.

4. В диссертации для решения поставленной задачи использованы основные принципы системного анализа. Решение ее предполагается проводить в три этапа: декомпозиция, анализ подсистем и синтез.

На первом этапе на основе принятых принципов декомпозиции из системы (полигона железной дороги) выделяются подсистемы (участки обращения локомотивов). В работе границы УОЛ определены пунктами размещения основных депо.

На втором этапе в пределах каждого УОЛ решается оптимизационная задача по определению числа и пунктов размещения ГГГОл.

На третьем этапе полученные решения в пределах каждого УОЛ объединяются с учетом разработанных таких принципов, как наличие и характер взаимосвязи между УОЛ. Наличие объектов на стыке двух и более УОЛ показывает взаимосвязь между ними. Характер взаимосвязи проявляется в нелинейном изменении эксплуатационных расходов по содержанию ОЛХ и дискретном изменении объема капитальных вложений на их развитие.

5. На втором этапе решается задача по выбору оптимального числа"и пунктов размещения системы пунктов технического обслуживания локомотивов на УОЛ. Для ее решения предложен метод, суть которого заключается в формировании комбинации пунктов размещения ПТОл на УОЛ путем "деления отрезка пополам".

В ходе экспериментальных расчетов подучен оптимальный вариант размещения ПТОл на УОЛ, анализ технико-экономических характеристик которого показал, что предлагаемая методика и алгоритм работоспособны и обеспечивает освоение заданного объема перевозок с наименьшими приведенными затратами.

Для исследования устойчивости решения задачи при изменении исходных условий, прежде всего уровня текущих затрат, были предварительно установлены возможные диапазоны их изменения. Определено, что затраты по содержанию штата, обслуживающего объекты, могут увеличиваться примерно на 25%, а затраты на неплановый ремонт локомотива могут и увеличиваться и уменьшаться примерно на 50$ по отношению к исходным значениям.

Установлено, что в рассмотренном диапазоне изменения затрат на результаты решения задачи оказывают большее влияние затраты, связанные с неплановым ремонтом локомотива, чем на содержание штата, обслуживающего объекты.

При увеличении значения затрат на содержание штата,,обслуживающего объекты, на 25% на УОЛ число дополнительного ПТОл и пункт его размещения остаются неизменными. При увеличении значения за-тра« на неплановый ремонт локомотива на 50$ число дополнительных ПТОл и пунктов их размещения остались без изменения, а при уменьшении значения исследуемых затрат на 50% нет необходимости в открытии дополнительного ПТОл между существующими.

С целью всесторонней проверки работоспособности предложенной Методики также выполнены расчеты по решению задачи при изменении длины УОЛ на 30% по отношению к исходному ее значению.

Расчеты показали, что при вариациях значения длины УОЛ результаты решения задачи не стабильны, т.е. существенно за,висят от длины УОЛ. При удлинении УОЛ на 30% изменился пункт размещения дополнительного ПТОл, при этом за счет увеличения объема работы увеличилась потребная мощность каждого ПТОл. При сокращении УОЛ на 30% оказалось нецелесообразным открытие дополнительного ПТОл. Это привело к увеличению потребной мощности существующих ПТОл.

6. На третьем этапе решается задача выбора рационального варианта развития и размещения основных депо на сети железной дороги. Для ее решения в качестве математического аппарата применен комбинаторный метод направленного отбора вариантов, разработанный к.т.н. В.А.Паршиковым. В принятом методе расчеты выполняются в два этапа. На первом этапе на основе предварительно заданного максимально возможного числа основных депо и пунктов их размещения рассматриваются комбинации размещения с уменьшающимся количеством основных депо. На втором этапе расчета, начиная с минимального их количества исследуются комбинации размещения с возрастающим количеством основных депо.

Расчеты ведутся до получения рационального варианта решения на каждом этапе.

В результате сопоставления значений суммарных приведенных затрат по каждому этапу расчета выбирается наилучший вариант размещения основных депо на сети железной дороги, который и является окончательным решением задачи.

7. Разработанные алгоритмы и вычислительная схема процесса выбора рационального варианта развития и размещения ОЛХ на полигоне железной дороги, а также предложенный перечень информационных данных обеспечивают реализацию предложенной методики.

Проведенные расчеты и их анализ позволили получить следующие выводы: а) решение задачи выбора рационального варианта развития и размещения основных депо на сети железной дороги существенно зависит от заданного уровня максимально допустимой расчетной мощности основного депо.

Для исходного значения максимально допустимой расчетной мощности основного депо, равной 25 млн.секция-км в год, подучен рациональный вариант развития и размещения ОЛХ на полигоне железной дороги, обеспечивающий заданный объем перевозок с наименьшими затратами.

При увеличении уровня максимально допустимой расчетной мощности основного депо на 30 млн.секция-км в год необходимое их число на сети железной дороги уменьшилось (на одно меньше). При этом пункты размещения основных депо остаются неизменными. За счет уменьшения числа основных депо потребная мощность отдельных депо получилась больше, чем при исходном значении исследуемого параметра.

При снижении уровня максимально допустимой расчетной мощности основного депо на 20 млн.секция-км в год необходимое число основных депо на полигоне железной дороги увеличилось (на одно больше). В результате пункты размещения отдельных основных депо соответствовали пунктам размещения этих объектов, полученным в исходном значении исследуемого параметра, а дополнительное депо размещено на участке сети железной дороги с большим объемом работы. Из-за большего количества основных депо потребная мощность отдельных депо оказалась меньше, чем при исходном варианте; б) на решение задачи выбора оптимального варианта развития и размещения системы ПТОл существенное влияние оказывают значения эффективности капитальных вложений Ен и коэффициента, показывающего уровень цены на строительные материалы и стоимости строительно-монтажных работ Ку . Значение коэффициента удорожания реконструктивных мероприятий Кв на решение задачи практически не оказывает влияние.

Для исходных значений указанных коэффициентов ( Ен =0,1, Ку = 1,0, Кв=1,3) получен рациональный вариант развития и размещения ОЛХ на сети железной дороги, технические характеристики которого, как показал технико-экономический анализ, обеспечивает заданный объем работы с наименьшими затратами. В полученном варианте выявлена необходимость сооружения трех дополнительных (при анализе участков обращения локомотивов) и двух новых ПТОл (при анализе полигона железной дороги).

При повышении значения коэффициента эффективности капитальных вложений уменьшается необходимое количество дополнительных ПТОл или целесообразность их открытия отдаляется на более поздние сроки. При этом на сети железной дороги увеличивается число новых ПТОл и этапность их развития.

При значении коэффициента эффективности капитальных вложений 0,12 требуется открыть два дополнительных ПТОл, что на один меньше, чем в исходном варианте. Сроки их ввода отдалены с первых годов на четвертый и пятнадцатый годы расчетного периода. Пункты размещения полученных ПТОл соответствуют результатам исходного варианта. Число и пункты размещения новых ПТОл соответствуют полученным результатам при исходном значении исследуемого параметра.

При значении коэффициента эффективности капитальных вложений 0,15 нецелесообразно открытие дополнительных ПТОл. Число новых ПТОл составляет три (на один больше)^ Пункт размещения одного из них соответствует пункту размещения нового ПТОл, а два других -пунктам размещения дополнительных ПТОл, совпадающим с полученным результатом при исходном значении коэффициента эффективности капитальных вложений.

При повышении уровня цены на строительные материалы и стоимости на строительно-монтажные работы считается целесообразным открывать дополнительные и новые ПТОл. При этом получилось различие в числе, этапности развития, потребной мощности и конечном техническом уровне системы ПТОл на сети железной дороги при сравнении с исходным вариантом.

8. Проведенное исследование повышает научную обоснованность определения рационального уровня развития локомотивного хозяйства на сети железной дороги.

Предлагаемая методика может быть использована при решении комплексных задач развития пропускной и провозной способности железнодорожного транспорта, а также при автономном проектировании ОЛХ на уровне технико-экономического обоснования.

Отдельные результаты исследований использовашя при проектировании вторых путей на участках Западно-Казахстанкой железной дороги в Государственном проектном институте "Ташгипро^эанс", а также в Управлении Среднеазиатской железной дороги при планировании развития мощности объектов локомотивного хозяйства.

Часть разработанных алгоритмов и программ сдана в ({юнд алгоритмов и программ Института кибернетики с ВЦ НПО "Кибернетика" АН УзССР.

Важным направлением дальнейших исследований представляется совместное рассмотрение задач рационального развития мощности объектов локомотивного хозяйства на полигоне сети и рациональной организации работы локомотивов с учетом пропускной способности линии.