Сетевая библиотекаСетевая библиотека

Монография Лазарев оформление

Дата публикации: 12.03.2019
Тип: Текстовые документы DOCX
Размер: 2.88 Мбайт
Идентификатор документа: -103980632_494987901
Файлы этого типа можно открыть с помощью программы:
Microsoft Word из пакета Microsoft Office
Для скачивания файла Вам необходимо подтвердить, что Вы не робот

Предпросмотр документа

Не то что нужно?


Вернуться к поиску
Содержание документа


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

КАФЕДРА СЕРВИСА ТРАНСПОРТА И ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ

Ю.Г. ЛАЗАРЕВ

Методологические аспекты планирования сети

автомобильных дорог

ИЗДАТЕЛЬСТВО

САНКТ- ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО

ЭКОНОМИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

2018

ББК

п

Лазарев Ю.Г.

П Методологические аспекты планирования сети автомобильных дорог/ Ю.Г Лазарев – СПб. : Изд-во СПбГЭУ, 2018. – 99 с.

ISBN

Монография посвящена проблемам оценки современного состояния и развития сети автомобильных дорог в России, обоснования сети автомобильных дорог в интересах развития экономики и обеспечения военной безопасности, планирования дорожной сети минимального состава на множестве «взвешенных» графов. Систематизируются вопросы многокритериальной оптимизации в задачах транспортного планирования, управления техническими рисками при планировании сети автомобильных дорог, оценке проектных рисков и рисков возникновения дорожно-транспортных происшествий по причине ненадлежащих дорожных условий.

Монография может быть полезна преподавателям, исследователям, магистрантам, аспирантам и бакалаврам старших курсов, которые занимаются исследованием данных проблем, а также может быть использована студентами других ВУЗов (всех форм обучения).

The monograph is devoted to problems of assessment of the current state and development of network of motor roads in Russia, substantiation of network of motor roads for the benefit of development of economy and ensuring military safety, planning of a road network of the minimum structure on a great number of the "weighed" graphs. Questions of multicriteria optimization in problems of transport planning, management of technical risks during the planning of network of motor roads, assessment of design risks and risks of emergence of the road accidents because of inadequate road conditions are systematized.

The monograph can be useful to teachers, researchers, master’s degree students, postgraduate students and bachelors of senior courses which research these problems and also can be used by students of other HIGHER EDUCATION INSTITUTIONS (all forms of education).

Рецензенты:

генеральный директор Научно-исследовательского и проектного института территориального развития транспортной инфраструктуры, доктор технических наук, профессор В.Н. Мячин

профессор кафедры Строительство уникальных зданий и сооружений, Инженерно- строительный институт, СПбПУ Петра Великого, доктор военных наук, профессор Н.А. Ермошин.

ISBN

© СПбГЭУ, 2018

Введение

Транспортные системы, развиваясь, являются участником национальных экономик. Указанное обстоятельство свидетельствуют о том, что одним из наиболее важных приоритетов для Российской Федерации в этих условиях является обеспечение устойчивости и предсказуемости работы объектов транспортной инфраструктуры. Это предусматривает создание технологических и инфраструктурных резервов, при помощи которых в условиях естественного колебания и роста прогнозируемого спроса на транспортные услуги в соответствии с потребностями социально-экономического развития и обеспечения безопасности страны транспортная система будет способна предоставить населению и бизнесу безопасные, доступные по цене и предсказуемые услуги надлежащего качества в нужное время и в нужном месте с минимальным негативным воздействием на окружающую среду и здоровье человека [1,2,3].

В современном обществе очень немногие потребности человека и производства могут быть удовлетворены без помощи транспорта. Транспорт призван связывать сферы производства, распределения и потребления. Он может доставить сырье к местам, где его легче переработать, или готовые продукты в пункты, где потребители могут их лучше использовать.

Особенностью транспорта как отрасли материального производства является то, что он увеличивает количество общественного продукта. Операции по товародвижению выражают функции, характеризующие экономическую сущность товарного обращения, поскольку транспорт служит продолжением процесса производства в пределах процесса обращения и для процесса обращения.

В России два главных ресурса — население и территория. Первый основной ресурс России (население) обязан всерьез заняться обустройством второго (территории). Транспортная стратегия Российской Федерации на период до 2030 года базируется на том, что в России появились существенные ограничения роста экономики, обусловленные недостаточным развитием транспортной инфраструктуры. Настоящие объемные и качественные характеристики транспорта, особенно его инфраструктуры, не позволяют в полной мере и эффективно решать задачи растущей экономики.

Планирование сети автомобильных дорог должно базироваться на понимании основных целей, реализуемых в транспортной стратегии РФ, а именно:

Формирование единого транспортного пространства России на базе сбалансированного опережающего развития эффективной транспортной инфраструктуры.

Обеспечение доступности и качества транспортно-логистических услуг в области грузовых перевозок на уровне потребностей развития экономики страны.

Обеспечение доступности и качества транспортных услуг для населения в соответствии с социальными стандартами.

Интеграция в мировое транспортное пространство, реализация транзитного потенциала страны.

Повышение уровня безопасности транспортной системы.

Снижение негативного воздействия транспортной системы на окружающую среду.

В настоящее время российская экономика оказалась перед системным вызовом, характер и качество которого определяются сочетанием трех фундаментальных факторов.1

Первый фактор — усиление глобальной конкуренции, охватывающей рынки товаров, услуг, капитала, и других факторов экономического роста. Началась структурная перестройка мирового хозяйства, связанная с изменением баланса между экономическими центрами, возрастанием роли региональных экономических союзов, ожидаемым распространением новых технологий. Это влечет за собой изменение национальных и мировых грузо- и пассажиропотоков, рост требований к качеству транспортного обслуживания, безопасности и устойчивости транспортной системы, необходимость существенного повышения конкурентоспособности российской транспортной системы, что особенно важно в связи с вступлением России в ВТО.

Второй фактор — возрастание роли человеческого капитала в социально-экономическом развитии. Уровень конкурентоспособности современной инновационной экономики все в большей степени определяется качеством профессиональных кадров. Это в полной мере относится и к транспорту как отрасли, идущей по пути инновационного развития. Потребуется качественный рост производительности труда, улучшение использования трудовых ресурсов, которые станут важнейшими факторами снижения транспортных издержек и повышения конкурентоспособности транспортного комплекса России на мировом рынке.

Третий фактор — исчерпание источников экспортно-сырьевого типа развития, базирующихся на интенсивном наращивании топливного и сырьевого экспорта, усиление приоритета мер инновационного характера и обеспечения глубокой переработки сырья, что требует повышения мобильности населения, грузов, услуг и капитала.

В результате реализации данной стратегии по замыслам её разработчиков, предполагается, что:

Будет создана опорная сеть автомобильных дорог общего пользования федерального значения, соединяющая все административные центры субъектов Российской Федерации по дорожной сети с твердым покрытием, структура дорожной сети будет преобразована из радиальной в сетевую. На международных транспортных коридорах будет обеспечен проезд автотранспортных средств с нагрузкой на ось 11,5 тонн.

Произойдет интеграция в международное транспортное пространство в рамках Единого экономического пространства России, Беларуси и Казахстана, а также в рамках СНГ, ШОС и АТЭС, ОЧЭС и сотрудничества с ЕС.

Будет осуществлено создание интеллектуальных транспортных систем на международных транспортных коридорах с использованием современных инфотелекоммуникационных технологий и глобальной навигационной системы ГЛОНАСС, технологий планирования и управления транспортными потоками на транспортных коридорах.

Повысится безопасность движения.

Будет обеспечена постоянная круглогодичная связь с сетью автомобильных дорог всех сельских населенных пунктов, имеющих перспективы развития, по дорогам с твердым покрытием с сетью автомобильных дорог общего пользования.

В монографии рассматриваются проблемы оценки современного состояния и развития сети автомобильных дорог в России, представлена математическая модель обоснования сети автомобильных дорог в интересах развития экономики и обеспечения военной безопасности и математическая модель планирования дорожной сети минимального состава на множестве «взвешенных» графов. Рассмотрены вопросы многокритериальной оптимизации в задачах транспортного планирования, управления техническими рисками при планировании сети автомобильных дорог, оценке проектных рисков и рисков возникновения дорожно-транспортных происшествий по причине ненадлежащих дорожных условий.

Практика транспортного развития ясно дает понять, что это сфера деятельности, которой можно учиться, как и всякой другой, но в ней надо самосовершенствоваться постоянно.

Раздел 1. Современное состояние и развитие сети автомобильных дорог в России

Автомобильные дороги являются неотъемлемой частью транспортной системы страны, от эффективного функционирования которой во многом зависят ее экономическое развитие, обороноспособность и национальная безопасность, благосостояние общества.

Объекты транспортной инфраструктуры имеют стратегическое значение для развития федеральной и региональных социально-экономических систем, удовлетворения потребностей экономических субъектов и населения. Свидетельством этому являются принятые законы, постановления и решения Правительства, в которых отмечается важность такого развития. К ним относятся: Федеральный закон от 08.11.2007 №257-ФЗ «Об автомобильных дорогах и о дорожной деятельности в Российской Федерации», принятый Госдумой 18 октября 2007 года; «Концепция долгосрочного социально-экономического развития Российской Федерации на период до 2020 года», утвержденная распоряжением Правительства РФ от 17.11.2008 № 1662-р; «Транспортная стратегия Российской Федерации на период до 2030 года», утвержденная распоряжением Правительства РФ от 22.11.2008 № 1734-р; Постановление Правительства РФ от 14 июня 2007 г. «О мерах, направленных на развитие сети автомобильных дорог в Российской Федерации, включая совершенствование системы финансирования дорожного хозяйства».

Настоятельная необходимость государственного регулирования и участия в дорожном строительстве обусловлена также и тем, что положение с транспортно-эксплуатационным состоянием автомобильных дорог общего пользования остается неудовлетворительным, что снижает экономическую эффективность и усиливает разобщенность российских регионов, подрывает единое экономическое пространство России [4].

Вместе с тем капиталовложения в строительство и эксплуатацию автомобильных дорог не приводят к инфляции, что очень важно в условиях экономического кризиса, а является антиинфляционной мерой, крайне необходимой для нашей страны. Деятельность по строительству, реконструкции, ремонту и содержанию автодорог создает эффект мультипликации, выражающийся в создании стимулов для развития других производств и в получении экономических выгод пользователями дорог. Дальнейшее развитие экономики страны и ее регионов невозможно без совершенствования воспроизводственной деятельности дорожно-строительных предприятий и организаций и повышения эффективности их производственной структуры [5].

В Федеральном законе № 257-ФЗ впервые на уровне федерального законодательного акта сформулировано определение автомобильной дороги (рис. 1.1)



Рис. 1.1. Структура понятия «автомобильная дорога».

Вопросы развития и совершенствования национальной сети автомобильных дорог в целях комплексного освоения и развития территорий Российской Федерации постоянно находятся в центре внимания гражданского общества, а также органов власти всех уровней.

Ключевые тезисы по данному вопросу были сформулированы в послании Президента Российской Федерации Федеральному Собранию Российской Федерации от 3 марта 2018 года:

нам нужно обеспечить в полном смысле транспортную связанность, единство всей российской территории;

нам нужно буквально «прошить» всю территорию России современными коммуникациями;

мы серьезно обновили федеральные автомобильные трассы. Теперь нужно привести в порядок региональные и местные дороги;

нужно наращивать качество и объемы дорожного строительства, использовать для этого новые технологии и решения, инфраструктурную ипотеку, контракты жизненного цикла;

наша важнейшая задача — повысить безопасность на дорогах, до минимума снизить смертность в результате ДТП;

в общей сложности в предстоящие шесть лет необходимо практически удвоить расходы на строительство и обустройство автомобильных дорог России;

получат развитие мощные евразийские транспортные артерии. Уже идет строительство автомобильной дороги, которая станет важной частью коридора «Европа – АТР»;

на основе Стратегии пространственного развития необходимо подготовить комплексный план модернизации и расширения всей магистральной инфраструктуры страны. Считаю это одной из первоочередных задач для будущего правительства;

Россия должна стать не только ключевым логистическим, транспортным узлом планеты, но и, подчеркну, одним из мировых центров хранения, обработки, передачи и надежной защиты информационных массивов, так называемых больших данных;

в целом, развивая инфраструктуру, нужно обязательно учитывать глобальные технологические изменения, то есть уже сегодня закладывать в проекты конкретные решения, которые позволят совместить инфраструктуру с беспилотным транспортом, цифровой морской и воздушной навигацией, с помощью искусственного интеллекта организовать логистику.

Автомобильные дороги являются также важнейшим элементом в транспортной системе России. Обеспечивая связи населенных пунктов и хозяйственных объектов с железнодорожными станциями, портами, аэропортами, терминалами и создают возможность взаимодействия отдельных видов транспорта в едином транспортном процессе.

Недостатки развития автомобильных дорог пагубно отражаются на эффективности функционирования единой транспортной системы, в первую очередь на эффективности перевозок и затрат времени на транспортные операции.

Автомобильные дороги всегда расценивались как «кровеносные сосуды» сложного государственного организма, непосредственно влияющие на экономическую, социально-демографическую, военную безопасность и другие ее составляющие.

Состояние сети автомобильных дорог непосредственно влияет на возможность модернизации экономики и обеспечение обороноспособности государства.

На рис 1.2 приведены определения основных терминов, относящихся к дорожной деятельности. В Российской Федерации принята классификация автомобильных дорог, показанная на рис. 1.3. Помимо этой классификации предусмотрено разделение дорог по техническим категориям (табл. 1.1). Доля дорог разного значения в общей структуре дорожной сети показана на рис. 1.4.



Рис. 1.2. Основные определения терминов дорожной деятельности.

Транспортные затраты составляют значительную долю прямых затрат в сметной стоимости производимой продукции, обеспечивая доставку сырья, отправку потребителю готовой продукции, обеспечивая внутрипроизводственные транспортные технологические процессы. Анализ показал, что доля транспортной составляющей в себестоимости отечественной продукции по отдельным ее видам находится в пределах 50-60 %, в то время, как в странах Западной Европы и США этот показатель не превышает 8-12 %. Низкая стоимость товаров из Китая и стран Юго-Восточной Азии во многом объясняется оптимальной организацией транспортной работы на производствах.

Данное обстоятельство создало такую ситуацию, что в Россию выгоднее ввозить дешевую продукцию из-за рубежа, чем производить ее у себя дома. А это есть прямая угроза потери собственной промышленности и сельского хозяйства, возникновения товарной зависимости страны от зарубежных производителей [4,5].



Рис. 1.3. Принципы классификации автомобильных дорог в России.



Рис. 1.4. Структура сети автомобильных дорог в России.

Если учесть, что подавляющее большинство погибших и раненых на дорогах, составляют трудоспособные люди среднего возраста, становится очевидной угроза сохранению генофонда страны, ее производительных сил, сохранения семьи, национальной и военной безопасности государства.

Таблица 1.1.

Техническая классификация автомобильных дорог общего пользования



Техническое состояние дорожной сети и степень ее загрузки движением напрямую влияют на состояние трудового (кадрового) потенциала экономики. Неудовлетворительное состояние дорог и недостатки в организации движения приводят к многочисленным дорожно-транспортным происшествиям, сопровождаемым гибелью людей и увечьями.

По данным органов ГИБДД в России на дорогах ежегодно гибнет людей больше, чем за 10 лет боевых действий в Афганистане. Показательны в этом плане ежегодные доклады правительству РФ о состоянии безопасности на автомобильных дорогах и динамика роста количества дорожно-транспортных происшествий. На рис. 1.5 приведены показатели безопасности дорожного движения за январь 2015 г. и январь 2016 г. Несмотря на уменьшение числа погибших, количество раненых в ДТП возрастает. Эти неутешительные факты могут создать прямую угрозу экономической и социально-демографической безопасности государства.

В этих общих цифрах значительная доля потерь приходится на крупные города, на дорогах которых совершается 70-75 % всех ДТП в стране, и приходится 50-60 % погибших. Поэтому проблема организации движения в крупных городах вполне правомерно выделена в самостоятельную проблему, обсуждаемую не только на отечественном, но и на международном уровне [6].



Рис. 1.5. Показатели безопасности дорожного движения на дорогах России.

Анализируя связь экономической безопасности с деятельностью дорожной отрасли, следует заметить еще одно важное обстоятельство. В то время, когда в государстве отсутствует четкая система развития сети автомобильных дорог в интересах повышения экономической безопасности, наблюдается вторжение других государств в нашу транспортную систему, участие в модернизации, развитии автомобильных дорог с последующим контролем над их деятельностью и использованием в своих экономических и других целях. Это подтверждается следующими фактами:

участием иностранных фирм и инвесторов в крупных конкурсах, торгах, тендерах на строительство важнейших федеральных и региональных дорог;

стремлением к созданию «транспортных коридоров» по западной и восточной границам России, создающих благоприятные условия для увеличения поставок зарубежных товаров в Россию. Основу этих коридоров составляют автомобильные дороги;

вторжением иностранного капитала во внутреннюю автодорожную инфраструктуру, созданием сервиса услуг, строительством терминалов, обустройством пограничных переходов, оборудованием наших дорог средствами связи и информации.

Прибыль, получаемая при этом иностранными компаниями, соизмерима с прибылью от торговли товарами.

Экономические потери экономика страны несет и за счет эксплуатации парка транспортных, строительных и других машин, пользующихся городскими и внегородскими дорогами. Установлено, что в России сроки службы автомобилей на 15-20 % ниже, чем в США и странах Западной Европы, а межремонтные сроки в 1,5-2 раза короче. Расход горюче-смазочных материалов в нашей стране в 1,5 раза выше, чем в развитых странах мира. Из-за плохих дорожных условий стоимость обслуживания автомобилей увеличивается в 2,5-3,4 раза, а сроки службы автомобильных покрышек сокращаются в 1,5-1,8 раза. На дорогах ежегодно теряется значительная часть перевозимой по ним сельскохозяйственной продукции.

О роли дорог в экономике свидетельствуют и такие факты: 1 рубль, вложенный в дорожное строительство, дает в экономике прибыль от 3 до 7 рублей; в США и странах Западной Европы строительство дорог оказало решающую роль в преодолении экономических кризисов после второй мировой войны за счет активизации производства, создания дополнительных рабочих мест для населения и т.п. Понимание национальной значимости автомобильных дорог в США и странах Европы привело к массовому дорожному строительству.

Значительна территориальная дифференциация в размещении автодорожной сети, особенно автодорог с твердым покрытием. При средней густоте 340-360 км на 10 тыс. км2, различия между ранее освоенными районами европейской части страны и восточными районами «пионерного освоения» достигают десятков и сотен раз.

Все это позволяет заключить, что в России сложилась критическая ситуация в дорожной отрасли, ставящая под угрозу нормальное функционирование экономики, обеспечения экономической, военной, социально-демографической и других видов национальной безопасности государства.

Поэтому государством принимаются меры по улучшению ситуации в дорожной отрасли. В соответствии с Транспортной стратегией Российской Федерации на период до 2030 года предполагается строительство скоростных автомагистралей.

Постоянно растущее количество транспорта и возрастающая интенсивность дорожного движения являются серьезной проблемой – особенно в таких крупных городах, как Москва, Санкт-Петербург и др. Пути ее решения комплексны и многовариантны. Однозначно можно утверждать лишь то, что решение данной проблемы невозможно без коренного совершенствования транспортной инфраструктуры государства в целом и крупных «узловых» городов и подъездов к ним в частности.

Из анализа сегодняшних руководящих документов, программ и стратегии развития транспортной инфраструктуры неизменно напрашиваются два вывода, первый, — что совершенствование — это вечный процесс, второй, что акценты в вопросах совершенствования транспортной инфраструктуры смещены в сторону улучшения характеристик транспорта, выражающихся через интенсивность движения транспортных потоков. Важным показателем, характеризующим дорогу, считается ее пропускная способность, которая оценивается максимально возможным количеством автомобилей, проходящих через определенное сечение дороги в единицу времени.

При этом руководствуются положением о том, что технические параметры большинства автомобильных дорог не соответствуют возрастающей интенсивности движения транспортного потока, из-за чего многие их участки работают на пределе своей пропускной способности. Действительно на значительном протяжении российские дороги исчерпали пропускную способность и требуют проведения мероприятий по их совершенствованию.

Академик В. Н. Образцов в статье «Теоретические основы пропускной способности транспорта» (1947 год) убедительно доказал, что пропускная способность является одной из важнейших характеристик, общих для различных видов транспорта и дал самую общую формулировку: «Пропускной способностью транспорта называется размер потока, который может быть пропущен по определенному каналу за определенный период времени». Канал в данном случае может быть представлен трубопроводом, транспортером, открытым водным каналом и, наконец, железной или автомобильной дорогой.

На этом, по существу, и заканчивается общность определения видов транспорта. Дальнейшая детализация этого понятия крайне необходима для каждого конкретного вида транспорта. Объясняется это тем, что конкретное выражение пропускной способности всегда является величиной относительной, зависящей от ограничений, вызываемых характером транспортного канала и транспортного потока.

Верным тогда является следующий подход к пониманию сущности пропускной способности автомобильных дорог, если в качестве основы, или базового элемента расчета пропускной способности дороги использовать пропускную способность сечения полосы проезжей части дороги Рпсп, а в качестве временного периода рассматривать один час.

Тогда пропускная способность сечения i-го участка дороги, имеющего «m» полос движения, каждая из которых имеет пропускную способность Рпспij может быть определена по зависимости:

Рпспi = j=1mj ∙Рпспij , авт./час (1.1)

где j — коэффициент, учитывающий снижение пропускной способности j-ой полосы, за счет взаимодействия с транспортными средствами, проходящими по соседним полосам.

В свою очередь, пропускная способность сечения автодорожного направления, может рассматриваться по формуле:

Рпсн = k=1n ∙j=1mk ∙Рпспij , авт./час (1.2)

где: k — номер дороги, входящей в автодорожное направление.

Вполне естественно, оценить пропускную способность участка дороги в пространстве в течение часа не всегда представляется возможным. Здесь следует учитывать время Т, движения по дороге. Тогда пропускная способность участка дороги (объекта) в пространстве Рпуi может быть рассчитана по формуле:

Рпуi = Рпспi ∙ (Т -LiVсдi ) , авт./сут (1.3)

где: Рпспi — пропускная способность сечения i-го участка, авт/ч;

Т — время пропуска движения, ч;

Li — протяженность i-го участка дороги, км;

Vсд — допускаемая средняя скорость движения по участку, км/ч.

В свою очередь:

Vсдi = LiТдвi+Тпi , км/ч (1.4)

где: Tдвi - время движения по i-му участку, ч; Tпi - потери времени по дорожным условиям, ч .

Время движения по участку:

Тдвi= LiVдвi , ч (1.5)

где: Vдвi – фактическое значение средней скорости движения по i-му участку, км/ч.

По данным профессора Н.Н. Романова:

Vдв=Vo-∝∙Nчф , км/ч (1.6)

где: – коэффициент корреляции, учитывающий (при максимальной интенсивности и движении колонное построение транспортного потока) снижение скорости движения в зависимости от фактической часовой интенсивности движения по полосе дороги:

∝ = Vo-VоптРпсп (1.7)

где: Vо - скорость свободного движения одиночного автомобиля по участку, км/ч;

Vопт - скорость, определяющая максимальную интенсивность движения по участку, км/ч;

Рпсп - пропускная способность сечения полосы участка, авт/ч.

После внесения поясняющих зависимостей получаем:

Рпуi =Рпспi ∙ Т -( LiVоi-∝∙Nчфi+Тпi) , авт./сут (1.8)

Данная формула позволяет объективно решать ряд практических задач, как-то:

•сколько машин пройдет от начального пункта дороги в ее конечный пункт за данный период времени;

•сколько времени потребуется для перемещения заданного количества машин от начального пункта; и другие.

Таким образом, для оценки автомобильных дорог предлагается следующее понимание пропускной способности, во-первых, следует различать пропускную способность сечения дороги и пропускную способность участка дороги или объекта в пространстве, а во-вторых пропускная способность автомобильных дорог подразделяется на теоретическую, получаемую в результате реализации различных математических моделей и практическую, определяемую в реальных дорожных условиях.

Исходя из изложенного выше, пропускная способность есть максимальное число автомобилей, которое способен пропустить участок (сечение) дороги в единицу времени, в одном или двух направлениях, в рассматриваемых дорожных и погодно-климатических условиях. Тогда представив пропускную способность автомобильных дорог в виде единого базового критерия оценки характера транспортного канала, необходимо лишь ритмично снимать ограничения, снижающие ее.

Таким образом, в настоящее время сосредоточить усилия в первую очередь необходимо на характере транспортных каналов (на состоянии и параметрах автомобильных дорог) с целью гармонизированного развития транспортной инфраструктуры.

Другими словами, если автомобилизация вступает в резкий конфликт с планировкой, то бороться надо не с автомобилизацией, а с отсталыми формами транспортно- несостоятельной инфраструктуры, зачастую еще живущей идеями прошлого столетия.

Транспортные коммуникации объединяют все районы страны, что является необходимым условием ее территориальной целостности, единства ее экономического пространства. Они связывают страну с мировым сообществом, являясь материальной основой обеспечения внешнеэкономических связей России и ее интеграции в глобальную экономическую систему. Выгодное географическое положение страны позволяет России получать значительные доходы от экспорта транспортных услуг, в т.ч. от осуществления транзитных перевозок зарубежных стран по своим коммуникациям.

Планомерное развитие дорожной сети в рыночных условиях подтверждается и опытом ведущих стран мира. В частности, в США эта планомерность достигается разработкой специальных федеральных программ развития важнейших дорог. В настоящее время основные, наиболее общие аспекты перспективного развития автодорожной сети освещаются в документах по стратегии развития транспорта, разрабатываемых Министерством транспорта. Однако такие документы охватывают рамки всей транспортной отрасли. Они содержат весьма общие показатели развития дорог без формулирования конкретных стратегических целей и задач по отдельным этапам. Предпроектные проработки по отдельным федеральным дорогам нацелены, как правило, на решение задач ближайшей перспективы и недостаточное внимание уделяют развитию дорог за пределами этого срока. Кроме того, в этих проработках решаются проблемы отдельных дорог, что затрудняет объективное ранжирование общих проблем по степени их остроты. Таким образом, с одной стороны, автомобильные дороги как сооружения с неограниченным сроком своего существования и с очень высокой капиталоемкостью требуют планомерности в своем развитии и необходимого регулирования этого процесса, что исключило бы неоправданные затраты и обеспечило рациональную направленность развития не только на ближайшую перспективу. С другой стороны, отсутствует единый подход, определяющий принципы развития важнейших автомобильных дорог и приоритеты развития отдельных дорог или их участков в единой сети. Приведенная по данным исследований Шаталовой Н.В. на рисунке 1.6 схема характеризует элементы регулирования развития сети автомобильных дорог в широком плане этого понятия и место регулирования более узкого плана в общем процессе управления [7,8,9].



Рис. 1.6. Схема регулирования развития сети автомобильных дорог

Россия, хотя и приблизилась по уровню обеспеченности населения легковыми автомобилями к развитым странам, все же пока отстает от них более чем в 2 раза. Если сохранятся существующие тенденции роста парка автомобилей, то через 10 лет интенсивность движения на магистральных дорогах может практически удвоиться. Несоответствие многих участков магистральных дорог размерам потоков транспорта приводит к ограничению скорости транспортных потоков до 50-60 км/час, достигая в отдельных случаях значительно меньшего уровня. Это требует незамедлительных мероприятий по реконструкции дорог, приведение параметров основной части их протяженности под нормативы первой технической категории со строительством дополнительных полос движения.

Что нужно жителям страны, государству, для осуществления управляющих функций и развития? Ответ прост и понятен: и жителям и государству необходима густая сеть автомобильных дорог, позволяющая проехать в любое место страны, в любое время года, безопасно, комфортно и достаточно быстро. Какова должна быть длина сети автомобильных дорог? Сколько надо строить новых дорог и каких? Судя по современной интенсивности движения, основной, главный путь обеспечения нормальных условий движения автомобильного транспорта- расширение сети дорог на всех территориях страны включая Москву и Московскую область. Это конечно не исключает строительства платных дорог, если есть частные инвесторы [10].

Автомобильные магистрали являются главными путями по связям между крупнейшими городами и центрами регионов, на их трассе расположено обычно значительное количество других хозяйственно и социально значимых центров. Важной функцией магистралей является обеспечение связей многочисленных населенных пунктов прилегающих к дороге регионов с главными центрами этих территорий. Эта функция реализуется через примыкающие к ним многочисленные дороги территориальной сети. Например, к магистрали «Россия» (Санкт-Петербург – Москва), без учета дорог внутри населенных пунктов, примыкает около 160 дорог, или приблизительно 1 дорога на 4 километра протяженности магистрали. Подавляющее количество этих дорог не имеют развязок в разных уровнях и являются существенным фактором замедления движения.

Причина — массовое скопление автомобилей, сопровождаемое значительным снижением скорости движения (до 20…40 км/ч), и частое формирование транспортных заторов (со снижением скорости движения до нуля) в транспортных узлах — местах пересечений, примыканий и разделений автомобильных дорог. Таким образом, требуется новое планировочное решение. Этому требованию соответствуют рекомендации, сделанные на основе анализа гидродинамической теории транспортного потока и предусматривающие изменение ширины проезжей части основного направления движения с соответствующей организацией движения (посредством разметки проезжей части и других технических средств, обеспечивающих надёжное разделение основного и въезжающего/съезжающего транспортных потоков без помех основному движению [11].

Выезд транспорта с примыкающих дорог и въезд на них с магистрали создают замедление скорости движения автомобилей как на подъезде к месту примыкания, так и после проезда ее в связи с необходимой перестройкой транспорта. На снижение скоростей влияют также предупреждающие знаки о примыкающих дорогах. Создается зона замедления движения протяженностью несколько сотен метров, в зависимости, в своих размерах, от интенсивности потоков.

Другим существенным фактором замедления перевозок является пересечение железными дорогами в одном уровне, многие из которых пока не оборудованы соответствующими путепроводами. Последние вызывают остановки транспорта на длительный период, создают заторы автомобилей большой протяженности. Потери времени каждого автомобиля на железнодорожных переездах при большой интенсивности движения могут достигать 15-20 и более минут.

В целом указанные факторы являются серьезным препятствием в скоростных сообщениях на магистральных дорогах. Скоростное движение несовместимо с пересечениями и примыканиями в одном уровне. За рубежом и у нас эти проблемы решаются устройством соответствующих типов развязок в разных уровнях. С целью сокращения количества примыканий и пересечений, требующих дорогостоящих развязок выполняется перепланировка транспортной сети в зоне магистральных дорог. Путепроводы устраиваются не только на пересечениях с железными дорогами, но и дорогами местной сети.

Мощная концентрация потоков транспорта на магистральных дорогах при подходах к крупным городам создает специфические проблемы рационального перераспределения этих потоков. Вливаясь в городские улицы с магистральных дорог, транспортные потоки замедляются светофорами, частыми пересечениями городских путей и другими помехами. В связи с этим замедляется движение транспорта на конечных участках пути для прибывающих в город машин и на начальных участках — для выезжающих из города. Транзитные потоки, как правило, составляют небольшую долю от общего размера интенсивности движения по связям с крупнейшими городами, однако их общие объемы достаточно велики.

Движение транзита через большой город приводит к потере времени каждым автомобилем, достигающим более часа, по сравнению с поездками по благоустроенным дорогам без помех. Все это создает большие затруднения для работы транспорта внутри крупных городов. Дополнительные проблемы определяются отрицательным экологическим воздействием больших потоков автомобильного транспорта на воздушный бассейн города. Наиболее распространенным способом решения указанных проблем является строительство кольцевых обходных дорог, опоясывающий город по периметру застройки, на экологически безопасном расстоянии от нее. Задачи кольцевых (обходных) дорог определяются:

рассредоточением прибывающих в город или обратно двигающихся потоков по различным частям города с минимальным использованием городских магистралей;

выносом из города внутренних сообщений между отдельными периферийными его частями;

удалением из города транзитных потоков.

Все это призвано обеспечивать ускорение междугородних и внутригородских сообщений, сокращение времени транзитных перевозок, улучшение транспортной и экологической обстановки в городе.

Кроме того, одним из важнейших направлений является разработка и выполнение генерального плана самих городов, определяющего развитие городского пространства на значительный срок (20 лет и выше), с тем, чтобы не усугубить краткосрочными решениями жизнь будущих поколений горожан. Стратегическое территориальное планирование должно осуществляться исключительно в рамках агломерации (но не в административных границах города). Так, например, в Филадельфии разработан единый мастер-план всей агломерации до 2030 года. Наряду с этим важным направлением является соблюдение рациональных балансов и пропорций землепользования, застройки, развития транспортной системы. В развитых странах сформулированы четкие правила для развития УДС мегаполисов:

1. Баланс Распределения городской территории между транспортными и нетранспортными нуждами обязан соответствовать характеру мобильности;

2. Наличие четких количественных норм, увязывающих назначение, плотность и этажность застройки с реальными и перспективными ресурсами транспортной системы;

3. Характер мобильности обязан соответствовать типу застройки.

Следующей важной мерой для снижения транспортной нагрузки на города является адекватный уровень развития и рациональная конфигурация улично-дорожной сети.

Таким образом, Улица — элемент общественного пространства, выполняющий транспортные функции «по совместительству». Дорога — элемент общественного пространства, не выполняющий никаких функций, кроме транспортных. При этом дороги, занимая всего около 3 % от общей протяженности уличной дорожной сети, обеспечивают до 50 % суммарной транспортной работы.

Планирование наиболее эффективного начертания сети автомобильных дорог, являющейся основой существования и развития единой транспортной системы страны, требует разработки методологических подходов и научно-обоснованных концепций дорожного строительства. В этих условиях целесообразно рассмотреть вопрос об оценке уровня достаточности (или недостаточности) развития дорожной сети. [12].

Стратегическим направлением государственной экономической политики является планирование сети автомобильных дорог и развитие автодорожной инфраструктуры темпами, адекватными росту интенсивности движения и нагрузок на автомобильные дороги. При этом проблему планирования, строительства, реконструкции и эксплуатации автомобильных дорог необходимо рассматривать как составную часть комплексного развития страны.

Раздел 2. Математическая модель обоснования сети автомобильных дорог в интересах развития экономики и обеспечения военной безопасности

Задача развития дорожной инфраструктуры, построенной на основе применения методов минимизации локальной сети автомобильных дорог, включает несколько этапов:

1)прогноз транспортных потоков на основе анализа объемов производства и его развития, включая строительство новых предприятий, организаций и объектов социальной инфраструктуры на новых территориях;

2)установление необходимого количества и производственной мощности транспортно-логистических объектов на исследуемой территории;

3)прогноз транспортных потоков на сети автомобильных дорог в военное время с учетом выполнения требуемых объемов мобилизационных, оперативных, снабженческих и эвакуационных перевозок;

4)установление необходимого количества и мест развертывания органов материально-технического обеспечения в интересах группировок войск (сил) на операционных и стратегических направлениях;

5)обоснование модели сети автомобильных дорог и их транспортно-эксплуатационных показателей;

6)верификация математической модели сети автомобильных дорог;

7)научное обоснование практических рекомендаций по развитию сети автомобильных дорог в интересах экономики и военной безопасности.

Исходя из этого алгоритма, для обоснования требуемой сети автомобильных дорог, прежде всего, необходимо установить перечень объектов социально-экономического, производственно-логистического (грузообразующих и грузопоглощающих) и оборонного назначения, корреспонденции которых должны быть обеспечены за счет автомобильных дорог. Указанные объекты составят вершины (узлы) графа планируемой автодорожной сети. Дороги, соединяющие узлы, являются дугами графа. Пропускные способности дуг должны обеспечивать возможные объемы перевозок между объектами (узлами).

Для планирования дорожной сети необходимо знать объемы перевозок между генерирующими и поглощающими объектами (узлами) сети. Определение объемов перевозок позволит рассчитать количество транспортных средств для их выполнения и спрогнозировать интенсивность движения по участкам дорог между узлами сети.

Обоснование интенсивности движения по дорогам и их требуемой пропускной способности может быть выполнено на основе модификации классической транспортной модели [13] в многопродуктовую транспортную модель c промежуточными узлами (объектами, пунктами). При этом предполагается возможной доставка материальных средств (грузов), частично или полностью, через исходные узлы или грузопоглощающие пункты транзитом. Возможность включения в состав моделируемой дорожной сети транзитных пунктов обеспечивает доставку материальных средств из генерирующих (исходных) объектов через любой другой исходный узел сети или грузопоглощающий объект, прежде чем необходимые материальные средства будут доведены до конкретных потребителей.

Это соответствует ситуации, при которой любой узел классической транспортной модели (генерирующий или поглощающий) можно рассматривать в качестве транзитного объекта. В связи с тем, что неизвестно, какие узлы модели дорожной сети будут иметь это свойство, любой объект можно рассматривать и как исходный узел, и как сток сети. Иными словами, модифицированная транспортная модель позволяет считать, что число исходных пунктов (пунктов назначения) в модели с промежуточными пунктами равно сумме генерирующих пунктов и поглощающих пунктов в классической транспортной модели.

На рис. 2.1 показаны три генерирующих узла (1,2,3) и два поглощающих (4,5). Поглощающие узлы могут выполнять функции распределительных логистических центров (производственно-логистических комплексов). В результате в модели, показанной на рис. 2.1, будет пять исходных пунктов и пять объектов потребления.

В каждом исходном пункте и пункте назначения предусмотрен дополнительный резерв материальных средств объемом . Естественно, резерв материальных средств не может быть меньше суммарного объема их производства (потребления, спроса) классической транспортной модели (задачи)

,(2.1)

где - объем производства материальных средств на - м генерирующем объекте;

- объем потребления материальных средств на - м поглощающем объекте;

- количество генерирующих объектов;

- количество поглощающих объектов.

B+b2

1

1

2

5

4

3

5

4

3

2

B

B

B

B

B

B+a1

B+a22

B+a32

B+b1



Рис. 2.1. Принципиальная схема многопродуктовой транспортной модели с промежуточными пунктами.

Оценка обобщенной стоимости доставки на единицу груза выполняется на основе данных о протяженности и транспортно-эксплуатационном состоянии автомобильных дорог, которые соединяют исходные узлы со стоками в модифицированной транспортной модели с промежуточными пунктами. Следует отметить, что под обобщенной стоимостью здесь можно понимать обобщенный (интегральный) показатель эффективности организации перевозок материальных средств, когда требуется одновременно реализовать несколько целей доставки (минимизировать стоимость и расстояние, максимизировать надежность, обеспечить безопасность и др.). Порядок и способы расчета обобщенного показателя эффективности организации перевозок, как некой латентной (скрытой) переменной, рассмотрены в [4].

При этом коэффициенты обобщенной стоимости доставки материальных средств от производителей к потребителям (заштрихованная область на рис.2.1) остаются такими же, как в стандартной распределительной (транспортной) задаче. Очевидно, что обобщенная стоимость перевозки из одного пункта в этот же пункт (например, из в ) равна нулю. Следует также предположить, что обобщенная стоимость перевозки может меняться в зависимости от направления движения (туда и обратно).

Рассмотрим пример матричной постановки многопродуктовой распределительной задачи с промежуточными пунктами (рис. 2.1) в целях определения состава и транспортно-эксплуатационных показателей сети дорог, обеспечивающих функционирование социально-экономических объектов и компонентов оборонно-промышленного комплекса.

На первом этапе проанализируем и построим матричную транспортную модель без промежуточных пунктов. В табл. 2.1 приведена матрица с исходными данными построения плана грузопотоков при отсутствии промежуточных пунктов. Элементами этой матрицы являются коэффициенты обобщенных затрат на транспортировку единицы груза от генерирующего до поглощающего объекта. В табл. 2.2 приведены результаты решения этой задачи с использованием симплекс-метода. Элементами матрицы являются объемы единиц груза, доставляемого от каждого генерирующего, до каждого поглощающего объекта.

Таблица 2.1.

Исходные данные для прогнозирования грузопотоков без промежуточных пунктов и распределительных центров

Генерирующие объекты Поглощающие объекты Возможности генерирующих объектов

1 2 1 80 215 1000,0

2 100 108 1500,0

3 102 68 1200,0

Потребности поглощающих объектов 2300,0 1400,0  

Таблица 2.2

Результаты прогнозирования грузопотоков без промежуточных пунктов и распределительных центров

Генерирующие объекты Поглощающие объекты Доставлено из генерирующих объектов Нереализованные возможности генерирующих объектов

1 2 1 1000 0 1000,0 0,0

2 1300 200 1500,0 0,0

3 0 1200 1200,0 0,0

Доставлено на поглощающие объекты 2300,0 1400,0 Обобщенные затраты на доставку 313200

На втором этапе выполняется преобразование матрицы исходных данных посредством включения в нее промежуточных (транзитных) объектов, которые могут быть как генерирующими, так и поглощающими. По аналогии с ситуацией, показанной на рис. 2.1, таблица 1.1 дополняется двумя строками и тремя столбцами (табл. 2.3).

Таблица 2.3.

Исходные данные для прогнозирования грузопотоков с промежуточными пунктами

Генерирующие объекты Поглощающие объекты Возможности генерирующих объектов

1 2 3 4 5 1 0 130 90 80 215 4700,0

2 135 0 101 100 108 5200,0

3 95 105 0 102 68 4900,0

4 79 99 110 0 205 3700,0

5 200 107 72 205 0 3700,0

Потребности поглощающих объектов 3700,0 3700,0 3700,0 6000,0 5100,0  

В сформированной таблице коэффициенты обобщенных затрат на доставку материальных средств между изначально заданными пунктами остаются, такими же, как и в задаче без промежуточных пунктов. Оставшиеся коэффициенты обобщенных затрат рассчитываются в зависимости от расстояния между пунктами и других факторов (в том числе факторов обеспечения устойчивости работы автомобильных дорог в военное время). Возможности генерирующих объектов пересчитываются по зависимости



В соответствии с тем, что емкость буфера должна быть не меньше, чем суммарный объем потребностей,

На третьем этапе осуществляется решение задачи и анализируются полученные данные.

Таблица 2.4.

Результаты прогнозирования грузопотоков с промежуточными пунктами

Генерирующие объекты Поглощающие объекты Доставлено из генерирующих объектов Нереализованные возможности генерирующих объектов

1 2 3 4 5 1 3700 0 0 1000 0 4700,0 0,0

2 0 3700 0 1300 200 5200,0 0,0

3 0 0 3700 0 1200 4900,0 0,0

4 0 0 0 3700 0 3700,0 0,0

5 0 0 0 0 3700 3700,0 0,0

Доставлено на поглощающие объекты 3700,0 3700,0 3700,0 6000,0 5100,0 Обобщенные затраты на доставку 313200,0

В таблице 2.4 представлены результаты решения задачи по планированию грузопотоков с промежуточными пунктами. По диагонали матрицы размещены значения, соответствующие применению буфера. Они не используются при принятии окончательного решения, так как соответствуют транспортировке материальных средств внутри объектов и не требуют пропускной способности дорог для реализации перевозок.

Остальные элементы матрицы позволяют получить решение, показанное на рис. 2.2.

1

5

4

3

2

2300

1000

1500

1200

1400

1000

1400

1300

200



Рис. 2.2. Схема транспортной модели с промежуточными (транзитными) пунктами

На рис. 2.2 показано, что доставка материальных средств (200 ед.) из пункта 2 в пункт 5 при используемых коэффициентах обобщенных затрат может осуществляться через промежуточный пункт 3. Доставка материальных средств с генерирующих объектов 1, 2 и 3 наиболее эффективно осуществляется по дорогам (имеющимся или планируемым), связывающим эти объекты с пунктами назначения.

При планировании развития сети автомобильных дорог должны рассматриваться ситуации, когда доставка материальных средств осуществляется вначале до крупных распределительных центров, а далее с них до более мелких производственно-логистических объектов.

Поэтому на четвертом этапе моделирования транспортная модель, представленная на рис. 2.2, модифицируется в модель с распределительными пунктами (рис. 2.3). Предполагается, что материальные средства по планируемым автомобильным дорогам с заводов (генерирующих объектов) поступают в распределительные центры (производственно-логистические комплексы) из которых грузопотоки направляются на склады (поглощающие объекты). На рис. 2.3 показана ситуация, когда доставка материальных средств любому поглощающему объекту возможна с любого распределительного центра. При этом возможна доставка материальных средств непосредственно из пунктов их производства до пунктов потребления, минуя распределительные центры.

Следует отметить, что в случае транспортировки материальных средств через распределительные центры, последние являются лишь промежуточными, а не поглощающими объектами (пунктами). Поэтому объемы спроса материальных средств в них отсутствуют. Вместе с тем, поскольку центры распределения и являются промежуточными, то их можно рассматривать и как генерирующие, и как поглощающие объекты. Однако, показанные на рис. 2.3 генерирующие объекты выполняют лишь роль исходных пунктов, а поглощающие – пунктов потребления материальных средств.

bj

bn

b3

b2

b1





Распределительные

центры

Генерирующие

объекты







Поглощающие объекты

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



Рис. 2.3. Схема транспортной модели с распределительными пунктами

В таблице 2.5 показана матричная модель решения этой задачи. Необходимо отметить, что в центрах распределения (объекты и ) емкость буфера (), суммируется с соответствующими величинами генерируемых и поглощаемых объемов материальных средств. При этом буферная емкость вводится исключительно только в тех пунктах, которые одновременно могут являться и генерирующими, и поглощающими, то есть транзитными пунктами. На рис. 2.3 рассмотрена ситуация, при которой прямые перевозки от генерирующих в поглощающие объекты запрещены. В таблице 2.5 это ограничение учитывается через присвоение соответствующим значениям обобщенных затрат очень больших величин . Это позволяет исключить из решения запрещенные (невыгодные) маршруты автомобильных дорог (перевозок). В таблице 2.5 эти ячейки выделены лиловым цветом.

Таблица 2.5.

Матрица транспортной модели с распределительными центрами

Генерирующие объекты и распределительные центры Распределительные центры и поглощающие объекты Возможности генерирующих объектов

i m 1 2 3 j n 1 c11=G c12=G c13=G c1j=G c1n=G a1

2 c21=G c22=G c23=G c1j=G c1n=G a2

3 c31=G c32=G c33=G c3j=G c3n=G a3

i ai=B

m am=B

Потребности поглощающих объектов B B b1 b2 b3 bj bn В случае, когда существует необходимость доставки материальных средств из генерирующих объектов в распределительные центры через промежуточные пункты, появляется необходимость в развитии сети автомобильных дорог и определения их маршрутов. Для этого необходимо определить объем грузопотоков между исходными и промежуточными пунктами, а также между промежуточными пунктами и распределительными центрами. Решение этой задачи возможно с построением матричной модели, показанной в таблице 2.6.

Таблица 2.6.

Матрица транспортной модели с распределительными центрами и промежуточными пунктами

Генерирующие объекты и распределительные центры Распределительные центры и поглощающие объекты Возможности генерирующих объектов

1 2 3 i m 1 2 3 j n 1 c11=G c12=G c13=G c1j=G c1n=G a1+В

2 c21=G c22=G c23=G c1j=G c1n=G a2+В

3 c31=G c32=G c33=G c3j=G c3n=G a3+В

i ai=B

m am=B

Потребности поглощающих объектов B В В В B b1 b2 b3 bj bn Результаты решения задачи по рассмотренной матрице позволяют определить оптимальные грузопотоки между генерирующими объектами и распределительными центрами с промежуточными пунктами. Каждый генерирующий объект и распределительный центр в этой таблице может выступать и как исходный пункт, и как пункт назначения. Все разрешенные связи между объектами в этой транспортной модели показаны зеленым цветом. Следует отметить, что прямые поставки материальных средств (без промежуточных пунктов) разрешены только от распределительных центров до поглощающих объектов.

Таким образом, рассмотренная транспортная модель и ее модификации для различных случаев организации автомобильных перевозок позволяют определить оптимальные планы грузопотоков между хозяйствующими субъектами, социально-экономическими и оборонными объектами.

Реализация этих планов требует строительства (развития) дорожной сети, обладающей необходимыми транспортно-эксплуатационными показателями. При этом формирование предлагаемого подхода к обоснованию сети автомобильных дорог на основе классической распределительной задачи соответствует как целям повышения экономической эффективности развития региона, так и решению оборонных задач. Это утверждение основывается на том, что интенсивность транспортного потока определяется прогнозируемыми (оптимальными) объемами перевозок, уровнем автомобилизации населения, а также его потребностью в использовании автомобильных дорог.

В рассмотренной модели и ее модификациях узлы соответствуют объектам экономики или ОПК, а также объектам системы материально-технического обеспечения группировок войск (сил). Дуги, соединяющие эти объекты, являются автомобильными дорогами с соответствующими транспортно-эксплуатационными показателями. Каждая автомобильная дорога (дуга) имеет фактическую пропускную способность . В процессе реализации программ развития дорожной инфраструктуры пропускная способность дороги может быть увеличена на величину. При этом обобщенные затраты на увеличение пропускной способности дороги (участка дороги ) на единицу составляют . Лимиты денежных средств, выделяемых на развитие сети автомобильных дорог ограничены величиной .

Изложенные допущения и предположения позволяют перейти к пятому этапу моделирования, который заключается в непосредственном проектировании состава и начертания дорожной сети.

Пусть — число транспортных средств, движущихся по участку автомобильной дороги из -го узла транспортной модели; — увеличение пропускной способности участка автомобильной дороги . Предполагается, что время движения транспортных средств по участку дороги зависит от плотности транспортного потока и может быть представлено в виде некоторой функции:



Требуется определить перечень тех участков дорог, пропускную способность которых необходимо увеличить. Кроме этого необходимо рассчитать интенсивность транспортного потока по каждому участку дороги, обеспечивающую минимальное время поездки (доставки материальных средств). Математическая постановка сформулированной задачи сводится к следующему: № формул

Минимизировать:

При условии, что (2.2.)







В условии (2.2) соответствует числу транспортных средств, которые передвигаются от -го до -го узла дорожной сети (транспортной модели) в течение фиксированного времени. Эти значения рассчитываются в зависимости от типа транспортной модели на предыдущих этапах моделирования развития дорожной сети исходя из определения оптимальных грузопотоков между генерирующими и поглощающими объектами, а также промежуточными (транзитными) пунктами, включая распределительные центры.

Важнейшим преимуществом и новизной предлагаемой модели является возможность научно обоснованного согласования развития дорожной сети с развитием экономики, социальной инфраструктуры, освоением новых территорий, проведением мероприятий по повышению военной безопасности государства. В отличие от существующих, предлагаемая математическая модель, базируясь на классической распределительной задаче, учитывает все возможные варианты организации грузо- и пассажиропотоков и позволяет определять требуемые транспортно-эксплуатационные показатели автомобильных дорог в зависимости от динамики развития производства, необходимости обеспечения мобильности населения, а также вероятных угроз военной безопасности государства. Дальнейшим направлением ее развития является разработка процедуры поиска оптимальных планов развития дорожных сетей с учетом неопределенности функционирования генерирующих и поглощающих объектов по объемам производства и потребления, нестабильности выделения ассигнований на развитие дорожной инфраструктуры, изменения характера и степени опасности военных угроз, требующих адекватной реакции в проведении мероприятий заблаговременной подготовки автомобильных дорог к устойчивому функционированию в военное время.

Раздел 3. Математическая модель планирования дорожной сети минимального состава на множестве «взвешенных» графов

Решение проблем развития сети автомобильных дорог имеет исключительное значение для повышения эффективности российской экономики. Низкие темпы и качество дорожного строительства, неравномерность развития дорожной инфраструктуры регионов, недостаточная пропускная способность и малая плотность автомобильных дорог негативно влияют на состояние экономической и военной безопасности государства [2,5,14].

Планирование наиболее эффективного начертания сети автомобильных дорог, являющейся основой существования и развития единой транспортной системы страны, требует разработки методологических подходов и научно-обоснованных концепций дорожного строительства.

Разрабатываемые методологические подходы и концепции должны решать вопросы развития сети автомобильных дорог, как в интересах экономики и использования транспортно-транзитного потенциала страны, так и в интересах обеспечения ее военной безопасности. Непрерывное совершенствование способов террористической деятельности, средств и способов вооруженной борьбы, вызывающее увеличение объемов разрушений на автомобильных дорогах и усложнение условий производства восстановительных работ, требуют планирования мероприятий по обеспечению живучести дорог.

Вместе с тем, принципы развития дорожной инфраструктуры России имеют разрозненный характер и не в полной мере учитывают комплексную потребность развития сети автомобильных дорог в интересах всех ее пользователей не только в мирное, но и в военное время, а также при ликвидации последствий стихийных бедствий и чрезвычайных ситуаций.

В этой связи необходима разработка таких инструментов научного обоснования планирования дорожной инфраструктуры, которые позволяют обеспечивать комплексное удовлетворение макроэкономических, оборонных, экологических и социальных потребностей территорий в зависимости от их масштабов, источников военных угроз, близости к границе Российской Федерации, планов применения ВС РФ и обороны государства.

Вполне очевидно, что концептуализация подобной задачи отличается большой сложностью, а поэтапный (процессный) характер, который имеют цели развития сети автомобильных дорог при условиях ограниченности экономических возможностей государства для их реализации, свидетельствуют о невозможности решения этой задачи с помощью одной математической модели. Необходима разработка комплекса математических моделей, отражающих реализацию целей нового строительства и совершенствования сети автомобильных дорог, начиная с освоения территорий и их последующего социально-экономического развития, и обеспечения военной и других видов национальной безопасности.

Исходя из этого, планирование сети автомобильных дорог естественно начинать с формирования локальной дорожной инфраструктуры территории в минимально необходимом составе, обеспечивающем транспортные связи объектов (экономики, военной безопасности, социальных и др.) между собой.

Математическая постановка такой задачи может быть сформулирована в терминах математических моделей сетевой оптимизации и решена с использованием алгоритма построения кратчайшего остова. Задача заключается в том, что необходимо выбрать такие возможные связи (дуги) между объектами (узлами) сети, которые позволят обеспечить связь (найти путь, маршрут) между каждой парой объектов. При этом суммарная протяженность (стоимость) путей будет минимальна. Подобная ситуация возможна в том случае, если выбранные дуги, образуют остов (дерево), которое покроет или соединит все узлы заданной сети.

Иными словами, пусть существует взвешенный связный неориентированный граф . Вес дуги (ребра графа) обозначим . На множестве остовов графа необходимо найти только один из них. Найденный остов должен иметь наименьшую сумму весов (протяженности, стоимости) ребер (дуг).

Сформулированная задача отражает ситуацию проектирования такой сети дорог, когда необходимо соединить отдельные объекты (населенные пункты) таким образом, чтобы любые два объекта были связаны либо непосредственно соединяющей их дорогой, либо через другие объекты (узлы сети). При этом необходимо чтобы общая длина дорог была минимальной. В рассматриваемых условиях объекты, соединяемые дорогами, можно интерпретировать как вершины графа с весами дуг, которые равны длинам соединяющих объекты дорог. В этой ситуации проектируемая сеть дорог является минимальным подграфом-остовом (подграфом, имеющим минимальный вес) полного связного графа.

В связи с тем, что полный граф с - узлами содержит - возможных вариантов остовов, решение этой задачи методом «слепого» перебора вариантов нерационально и требует больших затрат времени. Поэтому для выбора минимального остова полного взвешенного графа применяются специально разработанные алгоритмы. Рассмотрим один из них. Для этого примем допущение о том, что задачу проектирования сети дорог можно определить следующим образом.

Предполагается, что планируемые варианты сети автомобильных дорог целесообразно представить в виде связного неориентированного графа с числом вершин , числом дуг (ребер) , и каждой его дуге (ребру) придан некоторый вес . Минимальную длину (стоимость, вес) подграфа графа найдем как сумму весов его дуг (ребер), т.е. .

Таким образом, задача об отыскании оптимального плана строительства минимальной сети автомобильных дорог состоит в поиске остовного дерева исходного графа всех возможных вариантов дорожной сети с минимальным весом (протяженностью дорог, стоимостью, временем их строительства и др.)

(3.1)

Алгоритм решения этой задачи отличается достаточной простотой и состоит в следующем. Первоначально выбирается произвольный узел на проектируемой сети и кратчайшая дуга (ребро) из множества дуг (ребер), соединяющих этот узел с другими узлами. В последующем эти два узла соединяются выбранной дугой (ребром). Далее выбирается ближайший к этим узлам третий узел. Выбранный узел и соответствующая ему дуга добавляются к планируемой сети дорог. Данный процесс продолжается до тех пор, пока всей узлы дорожной сети не будут соединены между собой. Алгоритм, основанный на «поглощении» кратчайших дуг, может быть более строго представлен его пошаговой реализацией (рис. 3.1).

1. Используя узлы исходной сети, определить множество соединенных узлов и множество несоединенных узлов планируемой дорожной сети. Первоначально все узлы сети будут принадлежать множеству .

2. Выбрать произвольный узел из и соединить его с ближайшим соседним узлом (после выполнения этой процедуры множество будет включать два узла).

3. Среди всех дуг (ребер), которые связывают узлы множества с узлами из множества необходимо найти кратчайшую дугу. Конечный узел этой дуги обозначить через . Удалить узел из множества и включить его в множество .

4. Повторять шаг 3 до тех пор, пока все узлы не войдут в множество узлов .



Рис. 3.1. Укрупненный алгоритм построения минимального остова дорожной сети.

Рассмотрим пример работы этого алгоритма при выборе дорожной сети минимального состава на множестве взвешенных подграфов полного графа (рис. 3.2).

1

2

3

4

5

7

6

8

2

5

4

2

5

7

7

9

6

2

4

1

5

8

6



Рис. 3.2. Графическая модель вариантов дорожной сети.

1. = {1,2,3,4,5,6,7,8}, = Ø

2 а) Выбрать узел 1. = {1,2}, = {3,4,5,6,7,8}. Стоимость (вес) = 2.

1

2

2



3. а) Выбрать узел 3. = {1,2,3}, = {4,5,6,7,8}. Стоимость (вес) = 4.

1

2

2

3

2



б) Выбрать узел 4. = {1,2,3,4}, = {5,6,7,8}. Стоимость (вес) = 8.

1

2

2

3

2

4

4



в) Выбрать узел 7. = {1,2,3,4,7}, = {5,6,8}. Стоимость (вес) = 14.

1

2

2

3

2

4

4

7

6



г) Выбрать узел 6. = {1,2,3,4,7,6}, = {5,8}. Стоимость (вес) = 15.

1

2

2

3

2

4

4

7

6

6

1



д) Выбрать узел 5. = {1,2,3,4,7,6,5}, = {8}. Стоимость (вес) = 17.

1

2

2

3

2

4

4

7

6

6

1

5

2



е) Выбрать узел 8. = {1,2,3,4,7,6,5,8}, = Ø. Стоимость (вес) = 21.

1

2

2

3

2

4

4

7

6

6

1

5

2

8

4



1

2

2

3

2

4

4

7

6

6

1

5

2

8

4



В приведенном примере определение минимального состава дорожной сети осуществляется по критерию стоимости строительства. Однако в реальной ситуации задача планирования сети дорог не является столь однозначной и не всегда может быть сведена к поиску лучшего варианта только по единственному критерию (протяженности, стоимости строительства, времени выполнения работ, пропускной способности и др.). При проектировании развития дорожной сети часто возникает проблема многокритериальной оптимизации, то есть выбора таких решений о составе сети, которые удовлетворяли бы одновременно нескольким критериям.

В задачах такого типа имеются ограничения, которым должны соответствовать переменные , ,…, , и критерии: , ,…, . Наиболее простым способом решения задачи, которая состоит в выборе сети автомобильных дорог с учетом нескольких критериев, является преобразование многокритериальной задачи к обычной задаче с единственным критерием.

При этом должны учитываться следующие обстоятельства.

1. Решением, оптимальным одновременно по нескольким критериям, может стать лишь компромиссное решение.

2. Преобразование многокритериальной задачи к задаче с единственным критерием требует приведения критериев к единой (безразмерной) шкале измерения.

3. Необходимость установления принципа оптимальности, то есть формулирование правила, которое объясняет чем оптимальное решение лучше других решений.

4. Потребность учета вклада критериев в значение общей целевой функции, когда очевидно, что одни критерии имеют приоритет над другими.

В случае, когда все критерии могут быть измерены в одной шкале, то применяют следующий интегральный критерий № формулы?

(3,2)

где - весовые коэффициенты соответствующих критериев.

В связи с тем, что частные критерии оптимизации, как правило, имеют неодинаковые единицы и масштабы измерения, возникает проблема их нормализации. Для ее решения используются операции нормирования (стандартизации), наиболее известными среди которых являются

1) , 2) , 3) , 4) ,(3,3)

где — среднеарифметическое значение -го критерия (показателя);

— некоторое эталонное значение -го критерия (показателя);

— максимальное значение -го критерия (показателя) на -м объекте (дуге, ребре);

— минимальное значение -го критерия (показателя) на -м объекте (дуге, ребре);

— фактическое значение -го критерия (показателя) на -м объекте (дуге, ребре).

С учетом приведенных обоснований задачу выбора дорожной сети минимального состава на множестве взвешенных графов можно записать в следующем виде № формулы

(3,4)

(3,5)

(3,6)

(3,7)

где — вклад (вес, значимость) -го критерия (показателя) в значение интегрального критерия, характеризующего степень достижения целей строительства сети дорог;

— нормированное значение -го критерия на дуге (ребре графа );

— число критериев (показателей), входящих в обобщенный показатель и подлежащих минимизации;

— число критериев (показателей), входящих в обобщенный показатель и подлежащих максимизации.

Для расчета весов критериев (показателей) строительства дорожной сети минимального состава целесообразно использовать метод расстановки приоритетов [15] с учетом мнений экспертов (табл.3.1). По сравнению с другими известными методами [16,17,18,19] он характеризуется достаточной точностью и позволяет за определенное количество итераций получить устойчивую матрицу весов - вектор-столбец .

При этом значимость -го критерия (показателя) строительства ( ) проектируемой сети дорог на основе мнения -го эксперта может быть рассчитана по зависимости № формулы?

(3,8)

где — значение приоритета - го критерия (показателя) над -м, определенное в результате обработки мнения -го эксперта.

Таблица 3.1.

Матрица парных сравнений критериев (показателей) строительства сети автомобильных дорог

Критерии строительства Критерии строительства

1 2 … k … r

1 β11 β12 … β1k … β1r

2 β21 β22 … β2k … β2r

… … … … … … …

k β k1 β k2 … β kk … β kr

… … … … … … …

r βr1 βr2 … βrk … βrr

Значение приоритета определяется на основе ранжирования критериев (показателей) строительства дорожной сети в порядке предпочтения, т.е. построения в ряд в порядке убывания значимости.

В последующем, с использованием метода экспертных оценок необходимо получить наиболее вероятные значения весов показателей качества с учетом компетентности экспертов.

С этой целью можно воспользоваться следующей зависимостью № формулы?

(3,9)

где — уровень компетенции -го эксперта,

— значимость -го критерия (показателя) проектируемой сети дорог, определенная по результатам заполнения -м экспертом таблицы 3.1.

Необходимое количество экспертов в группе (q) зависит от степени единства их мнений (разброса значений относительно ) и может быть рассчитано по формуле № формулы?

(3,10)

где – величина, характеризующая уровень доверия к точности расчета, или квантиль нормального распределения, соответствующий доверительной вероятности (при доверительной вероятности 0,95 = 1,96) [15];

- среднеквадратическое отклонение ;

- величина допустимой ошибки коллективной экспертной оценки.

Во втором случае, т.е. при расчете значимости критериев (показателей) строительства на основе статистической обработки данных используются известные методы теории вероятностей и математической статистики. Они широко освящены в специальной математической литературе [15,16,17,18,19] и поэтому здесь не приводятся.

Таким образом, разработанная математическая модель планирования дорожной сети минимального состава на множестве «взвешенных» графов, по сравнению с имеющимися, позволяет определить минимально необходимую сеть автомобильных дорог с учетом многокритериального подхода к обоснованию ее начертания и состава, пропускной способности, межремонтных сроков службы, допустимых скоростей движения и других важных транспортно-эксплуатационных показателей.

Разработка модели позволяет перейти к решению проблемы научного обоснования способов развития первичных дорожных сетей при освоении отдаленных территорий и регионов России, их экономического и социального развития, решения задач обеспечения военной и других видов национальной безопасности. Это обстоятельство обеспечивается тем, что предлагаемая модель отражает функционирование дорожной сети на начальном этапе ее развития в сетевой структуре общей (глобальной) транспортной системы. Тем самым, математическая модель построения минимальной дорожной сети имеет базовый характер с возможностью моделирования дальнейшего развития дорожной инфраструктуры регионов и транспортной системы в целом в целях эффективного решения социально-экономических и оборонных задач государства.

Раздел 4. Многокритериальная оптимизация в задачах транспортного планирования

Современный этап развития экономики отличается тем, что все большее влияние на эффективность функционирования предприятий и организаций оказывают не производственные или технологические процессы, а те стадии жизненного цикла продукции и услуг, которые касаются проектирования, поставки, хранения, сбыта и сервисного обслуживания. Все чаще на работу хозяйствующих субъектов проявляют воздействие не внутренняя оптимизация локальных функций управления эффективностью, а интеграция внутри и между предприятиями, взаимодействие с поставщиками и потребителями, транспортировка и хранение продукции производственно-технического назначения, товаров и других материальных ценностей. Это требует поиска новых резервов повышения эффективности производства и логистики, оптимизации транспортных процессов и развития транспортных коммуникаций, основанных на повышении эффективности работы транспортно-логистических систем. Решение данной задачи невозможно без применения математических методов исследования операций и процессов, а также разработки прикладных экономико-математических моделей и методик, позволяющих оптимизировать управление транспортом по критериям стоимости, времени, расстояния, транспортной работы, надежности доставки товаров. Зачастую возникает необходимость оптимизации плана перевозок не по одному, а одновременно по нескольким критериям при неопределенности условий организации перевозок.

Вместе с тем, классические методы оптимизации транспортных планов и прикладные методические разработки в этой области знаний предусматривают оптимизацию по одному из показателей. Чаще всего в этой роли выступают тарифы на перевозки, либо расстояние перевозок. Однако при большой загруженности транспортных коммуникаций, в особенности автомобильных дорог и улично-дорожной сети городов, постановка задачи оптимизации плана перевозок с использованием одного критерия оказывается не вполне реалистичной. Заторы, наличие участков концентрации дорожно-транспортных происшествий, природно-климатические факторы, состояние дорожного покрытия на автомобильных дорогах и другие дорожные условия влияют на сроки и надежность автомобильных перевозок. Более того, есть мнение, что в качестве критерия оптимизации плана перевозок в классической транспортной задаче линейного программирования можно использовать «…время, затраченное на совершение всех перевозок» [20]. Такая точка зрения может привести к ошибкам в планировании, так как известно, что время не является линейной функцией от количества единиц перевозимого груза.

Указанные обстоятельства свидетельствуют о наличии задачи научного обоснования методических положений по разработке планов перевозок с учетом многочисленности, неоднозначности и противоречивости целей планирования, а также стохастичности условий реализации таких планов.

Рассмотрим несколько характерных ситуаций, требующих дополнения классических критериев, используемых при решении транспортной задачи.

Наиболее распространенной является ситуация разработки оптимального плана перевозок, когда наряду с минимизацией стоимости перевозок требуется обеспечить их своевременность, т.е. в случаях, когда существует неопределенность по времени доставки грузов конечному потребителю. Несомненно, производитель, отдаст преимущество при выборе перевозчика своей продукции той транспортной организации, которая сможет гарантировать качественную доставку груза в установленные сроки и за меньшую стоимость. При такой постановке задачи возникают противоречия между стоимостью и качеством, стоимостью и временем, а также между временем и качеством перевозок. В связи с этим вопрос о разработке оптимального плана перевозок принимает нетривиальный характер.

Естественным способом решения этой задачи является выбор маршрутов, отличающихся наименьшей неопределенностью по срокам доставки товарно-материальных ценностей. Такие маршруты могут быть определены на основе статистического анализа ретроспективных данных в сфере оказания транспортных услуг на отдельном предприятии, в городе или регионе.

В качестве статистической характеристики маршрута с точки зрения своевременности оказания транспортной услуги могут использоваться интервальные или точечные оценки времени доставки груза (вероятность своевременной доставки, интервал времени доставки с заданным уровнем доверительной вероятности).

На этой основе предсказуемость планирования перевозочного процесса и составление оптимального плана перевозок можно с достаточной достоверностью рассчитать, используя подход, который базируется на постановке классической транспортной задачи. Вместе с тем, наряду с минимизацией логистических издержек на транспортировку грузов, он позволяет выбрать наиболее надежные маршруты доставки. Суть подхода сводится к следующему.

Пусть некоторый однородный продукт, сосредоточенный у m поставщиков в количестве , () единиц соответственно, необходимо доставить потребителям в количестве , () единиц. Известны затраты на перевозку груза от -го поставщика к -му потребителю. Кроме того, известны или могут быть вычислены на основе прошлого опыта вероятности своевременной доставки груза от -го поставщика к -му потребителю. Необходимо составить план перевозок, позволяющий полностью удовлетворить потребности получателей, имеющий минимальную стоимость и обеспечивающий наибольшую вероятность своевременной доставки грузов.

Оптимизационная линейная модель такого плана перевозок может быть представлена в следующем виде:

целевая функция

, (4.1)

при следующих ограничениях

, ; (4.2)

,; (4.3)

, (4.4)

где xij — искомые параметры (количество или масса единиц перевозимого груза от -го поставщика к -му потребителю);

— затраты, связанные с перевозкой единицы груза от -го поставщика к -му потребителю;

— запасы груза у -го поставщика;

— потребность -го потребителя в данном грузе;

— коэффициент, учитывающий вероятность своевременной доставки груза от -го поставщика к -му потребителю, обеспечиваемый транспортно-эксплуатационными показателями маршрута доставки (допустимая скорость движения, пропускная способность и др.)

;, (4.5)

где — вероятность своевременной доставки груза -го поставщика к -му потребителю.

Ограничения (2-4) в этой модели имеют тот же физический смысл, что и в классической транспортной задаче (задаче Монжа-Канторовича) [21,22].

Решение задачи обоснования оптимального плана перевозок с учетом своевременности доставки грузов включает несколько этапов.

Первый этап предусматривает формирование матрицы коэффициентов, учитывающих вероятность своевременной доставки груза от -го поставщика к -му потребителю.

Как уже говорилось, эта величина зависит от транспортно-эксплуатационных показателей автомобильных дорог и улично-дорожной сети городов и может быть рассчитана на основе анализа статистических данных.

Второй этап состоит в определении начального опорного плана перевозок с учетом вероятности своевременной доставки груза. Нахождение опорного плана производится известными методами решения транспортной задачи (северо-западного угла, минимального элемента, потенциалов) [22].

На третьем этапе осуществляется проверка полученного начального опорного плана на оптимальность и, если необходимо, производится последующая оптимизация плана. В этих целях применяется известный алгоритм симплекс-метода решения задачи линейного программирования [23].

Необходимо отметить, что в условиях неопределенности сроков доставки груза оптимальным является вариант, обеспечивающий минимальное значение транспортных затрат при условии обеспечения своевременной доставки груза потребителю. Одним из его главных свойств является то, что план перевозок выбирается не только в зависимости от стоимости перевозок, но и с учетом обеспечения своевременной доставки грузов. Другим важным моментом такого решения с учетом требований надежности своевременной доставки грузов является выбор из множества возможных маршрутов доставки тех, которые являются наиболее выгодными с позиции транспортных издержек.

Изложенный подход к логистизации издержек в сфере транспортных услуг отличается от существующих методов планирования перевозок тем, что в нем учитываются факторы неопределенности времени доставки грузов от поставщика к потребителю. Это позволит сэкономить автотранспортному предприятию значительные средства при исполнении договоров и графиков перевозок в ходе оказания транспортных услуг.

В рассмотренной постановке задачи используется метод мультипликативной свертки частных показателей оптимальности плана перевозок: стоимости и надежности своевременной доставки грузов. Аналогичным критерием может выступать скорость совершения транспортной работы.

Однако, нередко встречаются ситуации, при которых требуется согласовать сразу несколько целей доставки, а построение синтетического критерия методом мультипликативной свертки невозможно.

В этом случае для разработки оптимального плана перевозок при нескольких критериях можно использовать процедуры построения, обобщенного (интегрального) показателя эффективности организации перевозок. При таком подходе интегральный показатель будет выступать в роли некой латентной (скрытой) переменной, формируемой частными показателями эффективности.

Для расчета интегрального критерия через последовательную композицию формирующих его частных показателей можно использовать идеи математических методов многомерного шкалирования и квалиметрии. Выражение для определения интегрального критерия будет выглядеть следующим образом

выглядеть следующим образом

, (4.6)

где — интегральный (обобщенный) показатель эффективности перевозок по транспортным коммуникациям, связывающим -го поставщика и -го потребителя;

— мера вклада -го частного показателя эффективности перевозок по транспортным коммуникациям (вес показателя) в интегральный;

— множество показателей, определяющих эффективность перевозок по транспортным коммуникациям;

— величина, характеризующая величину -го показателя эффективности перевозок по транспортным коммуникациям, связывающим -го поставщика и -го потребителя.

Таким образом, для решения задачи необходимо определить:

множество показателей, определяющих эффективность перевозок по транспортным коммуникациям ;

подмножества показателей , формирующих интегральный (обобщенный) показатель эффективности перевозок по видам транспортных коммуникаций;

численные значения весов показателей .

Для формирования множества показателей, определяющих интегральный (обобщенный) показатель эффективности перевозок по транспортным коммуникациям целесообразно воспользоваться методическими рекомендациями, изложенными в [24,25,26,27]. Сформированная совокупность показателей упорядочивается путем приписывания порядкового номера () каждому показателю.

На следующем этапе определяются подмножества показателей безопасности . Результаты проделанной работы оформляются в виде матрицы , каждый элемент которой означает наличие или отсутствие и величину () и не равен "0", если , "0" - в противном случае.

Для определения меры "вклада" каждого показателя в величину необходимо произвести расчет весов показателей. В настоящее время методы расчета весовых коэффициентов широко освещены в литературе. Теоретические подходы к решению этой проблемы изложены в [28,29], а многообразные пути практического решения приведены в работах [30,31]. С целью повышения точности вычислений для расчета весов признаков целесообразно использовать метод расстановки приоритетов [14,32], который за определенное количество итераций позволяет получить устойчивую матрицу - вектор-столбец .

Чтобы решить «проблему размерности» показателей в формулу для вычисления включают не абсолютные значения , а их нормированные значения , рассчитываемые по формуле

, (4.7)

где и — соответственно, фактические и требуемые (эталонные) значения -х показателей эффективности перевозок по транспортным коммуникациям, связывающим -го поставщика и -го потребителя.

Однако ввиду противоречивости целей обеспечения эффективности перевозок по транспортным коммуникациям интегральный критерий должен учитывать ситуации, когда значения одних показателей стремятся к максимуму, а других к минимуму.

Разбив подмножество группы показателей (), стремящихся к максимуму и минимуму можно привести зависимость (6) к более универсальному виду

. (4.8)

В этой зависимости первое слагаемое определяет сумму произведений «весов» на назначения показателей, стремящихся к максимуму, а второе – к минимуму.

Обоснование способа расчета интегрального (обобщенного) показателя эффективности перевозок по транспортным коммуникациям позволяет расширить область применения классической транспортной задачи, а уравнение целевой функции линейной оптимизационной модели (1-4) представить в виде

. (4.9)

Вполне очевидно, что решение задачи разработки оптимального плана перевозок в данном случае будет не в полной мере соответствовать их реальной стоимости. Однако значение интегрального критерия, характеризующего степень приближения состояния транспортных коммуникаций к идеальному (эталонному или требуемому) состоянию, позволяет хотя бы приближенно судить о дополнительных издержках из-за ненадлежащего уровня транспортно-эксплуатационного состояния транспортной сети и организации движения. Вместе с тем, предложенный подход, может стать средством для разработки планов перевозок с учетом не одного, а сразу нескольких критериев. Помимо этого, появляется возможность оптимизации планирования не только самих перевозок, но и определения комплекса мероприятий по развитию транспортной инфраструктуры экономики с учетом размещения и производственных мощностей транспортно-логистических объектов с одной стороны и развитости сети транспортных коммуникаций и потребностей в товарах и услугах – с другой. В целях уточнения и дальнейшего развития предлагаемого подхода необходимо разработать способы оптимизации перевозок и развития сети транспортных коммуникаций с учетом стохастических и динамических факторов, неопределенности значений коэффициентов целевой функции и ограничений классических задач транспортного типа.

Раздел 5. Методы управления техническими рисками при планировании сети автомобильных дорог

5.1 Концептуальный подход к оценке проектных рисков

В результате воздействий на автомобильную дорогу природно-климатических факторов и транспортных нагрузок происходит постепенное изменение во времени показателей прочности, ровности дорожного покрытия и коэффициента сцепления с ним колеса автомобиля. Скорость изменения этих показателей во времени зависит также от физико-механических свойств применяемых материалов и от качества производства дорожно-строительных и дорожно-ремонтных работ. В результате, обеспечиваемая по дорожным условиям скорость смешанного транспортного потока меняется во времени (как правило, уменьшается) до производства очередного ремонта, после которого значение скорости может быть доведено до первоначальной величины или даже превысит ее (в случае реконструкции дороги с переводом ее в более высокую категорию).

Исходя из этого, необходимая надежность и безопасность автомобильных дорог должна быть заложена в проектных решениях, обеспечена высококачественной их реализацией в процессе строительства и поддержана в период эксплуатации дороги.

Существующие принципы проектирования дорожных одежд нежесткого типа исходят из предпосылки о том, что дорожная одежда работает в стадии обратимых (упругих) деформаций. Однако практика эксплуатации автомобильных дорог свидетельствует о том, что на поверхности проезжей части проявляются остаточные деформации, которые на 80…85% их величины обусловлены соответствующими остаточными деформациями, возникающими, в земляном полотне. Поэтому заложенный в существующем методическом обеспечении расчета конструкций дорожных одежд достаточно строгий аппарат теории упругости может быть, в принципе, одобрен с позицией определения возникающих в слоистой дорожной конструкции напряжений.

Вместе с тем такой подход входит в противоречие с характером возникающих деформаций в дорожной конструкции, земляное полотно которой (если оно устроено из связных грунтов) и некоторые слои дорожной одежды характеризуются упруго-вязко-пластичными свойствами. Это противоречие усугубляется недоучетом вероятностного характера большинства факторов, влияющих на прочность дорожных конструкций, о чем уже говорилось ранее.

Ввиду невозможности получения аналитических зависимостей для показателей надежности и безопасности дорожных конструкций и автомобильных дорог по прочности с учетом влияния упомянутых вероятностных факторов, в качестве возможного выхода из ситуации можно рассматривать применение имитационного моделирования всех основных факторов, влияющих на надежность дорожных конструкций и автомобильных дорог. Это обеспечивает возможность их учета для снижения рисков преждевременного разрушения дороги при проектировании, строительстве и в период эксплуатации.

В основу разработки модели могут быть положены следующие принципы:

1.Запроектированные дорожные конструкции должны характеризоваться необходимой (требуемой) надежностью.

2.В период строительства (реконструкции) автомобильной дороги эти конструкции должны быть реализованы с полным соблюдением соответствующих правил и допусков при операционном и приемочном контроле.

3.В период эксплуатации автомобильной дороги расчетные нагрузки и интенсивность движения не должны превосходить заложенных в проектных решениях.

4.Скорость движения транспортных средств зависит от транспортно-эксплуатационных показателей автомобильной дороги и является случайной величиной, распределенной по нормальному закону. Такому же распределению подлежит дистанция между транспортными средствами в транспортном потоке.

5.Для обеспечения надежности автомобильной дороги при эксплуатации по показателям скорости смешанного транспортного потока и ровности покрытия в течение срока службы автомобильной дороги необходимо, чтобы дорожная конструкция обладала требуемым показателем прочности дорожной одежды (модулем упругости).

6.Имитационная модель позволяет исследовать надежность и оценивать риски преждевременного разрушения автомобильной дороги на всех стадиях ее жизненного цикла. По фактическим показателям скорости смешанного транспортного потока и ровности покрытия прогнозируются сроки ремонта автомобильной дороги.

Основными допущениями и предположениями при моделировании транспортного потока, а также мероприятий по обеспечению надежности автомобильной дороги являются:

Интенсивность движения транспортного потока (N) по автомобильной дороге в течение суток является случайной величиной и характеризуется нормальным законом распределения. При этом существует предположение о ее минимальном (Nmin) и максимальном значении (Nmax).

Эти данные могут быть получены на основе статистических наблюдений, расчётов или анализа результатов ранее выполненных исследований.

2.Средняя скорость смешанного транспортного потока зависит от состояния покрытия дороги, метеорологических условий, плотности потока и так же является случайной величиной, подчиняющейся нормальному закону распределения.

3.В состав транспортного потока с определенной вероятностью могут входить различные типы транспортных средств, как с прицепами, так и без них. В связи с этим динамические габариты транспортных средств так же являются случайными величинами, характеризующиеся нормальным законом распределения.

Структура имитационной модели включает несколько блоков и показана на рисунке 5.1. Рассмотрим структуру имитационной модели более подробно.

Блок №1 — Имитатор характеристик транспортного потока

В этом блоке осуществляется ввод исходных данных для имитации транспортного потока. В основу моделирования транспортного потока положено предположение о возможности изменения интервалов времени между колоннами в составе военно-транспортного потока по закону Пуассона. Это предположение базируется на ранее выполненных исследованиях в области математического описания транспортных потоков [25,33,34,35,36,37,38]. Имитация транспортного потока включает следующие этапы:

1.Моделирование интенсивности движения транспортных средств по участку автомобильной дороги.

Интенсивность транспортного потока характеризуется количеством транспортных средств, проходящих через участок дороги за определенный промежуток времени. Эта величина является случайной и может быть рассчитана по формуле:

N=N±σNξ , 5.1где σN — среднеквадратичное отклонение интенсивности движения, авт/ч;

ξ — случайное значение нормальной величины ξ∈(0…1):

ξ =z=112Rz-6 , (5.2)где Rz — равномерно-распределённое случайное число при z - ом обращении к генератору случайных чисел.

Рис. 5.1 Структура имитационной модели факторов надежности автомобильной дороги и назначения вариантов дорожной конструкции.

2. Моделирование интервалов времени между транспортными средствами, двигающимися по участку автомобильной дороги (τ).

Имитация интервалов времени осуществляется с помощью метода обратных функций по зависимости:

τ=-1Nlnξ , (5.3)3. Имитация типа транспортного средства.

Моделирование типа транспортного средства основано на статистических данных по исследованию состава транспортных потоков.

Тип транспортного средства определяется с использованием процедуры Монте-Карло. Событие, означающие появление транспортного средства i-го типа, устанавливается исходя из неравенства:

k=0vPi<ξ≤k=0v+1Pi v=0,…,S+1 , (5.4)где Pi — вероятность появления в составе транспортного потока транспортного средства i - го типа.

Механизм моделирования достаточно прост. Генерируется равномерно распределенное число ξ ∈(0…1) и определяется интервал (v+1) в который это число попало из условия, определяемого неравенством (5.4). В результате однократного моделирования определяется событие, означающее прибытие на участок дороги транспортного средства i-го типа.

4. Моделирование динамического габарита транспортного средства.

Моделирование осуществляется с использованием стандартного механизма розыгрыша единичного жребия. При этом, как уже говорилось, принимается допущение о том, что динамический габарит является случайной величиной, подчиняющейся нормальному закону распределения. Значение динамического габарита транспортного средства ( li) в частной реализации модели определяется по зависимости:

li=li±σliξ , (5.5)где li — математическое ожидание динамического габарита транспортного средства i - го типа, км;

σli — среднеквадратичное отклонение динамического габарита транспортного средства i - го типа, км.

5. Моделирование динамики суточной интенсивности движения.

Коэффициент изменения суточной интенсивности движения от года к году qфакт рассчитывается с использованием зависимости

qфакт= NtN11t-1 (5.6)

где Nt — суточная интенсивность движения в год учета «t»

N1— интенсивность движения в первый год эксплуатации дороги (участка).

Блок №2 — Имитатор погодно-климатических условий работы автомобильной дороги

В данном блоке по известным методикам [39,40] прогнозируются продолжительности периодов осеннего влагонакопления, промерзания и протаивания, времени, скорости и глубины промерзания и протаивания грунтов земляного полотна.

Наиболее полно процессы миграции и влагонакопления в земляном полотне отражены в работах И.А. Золотаря, Н.А. Пузакова, В.М. Сиденко, М.Б. Корсунского, В.И. Рувинского. Одним из наиболее совершенных аналитических методов прогнозирования расчётной влажности грунтов является метод И.А. Золотаря, доведённый до возможности практического применения.

Продолжительность периода осеннего влагонакопления устанавливается с учётом метеорологических характеристик района. Эта величина является важнейшей исходной характеристикой для последующего прогнозирования влажности и величины пучения грунта земляного полотна в зимний период.

С использованием данных ближайшей метеостанции определяется величина испарения (е) и сумма осадков за время периода влагонакопления

tпов. Величина испарения определяется по формуле

e=i=1neoi-∆e01+∆e0n , (5.7)

где eoi— моделируется для каждого i-го месяца периода tпов;

∆e01 и ∆e0n— уменьшение испарения за неполные 1-й и n-й месяцы этого периода.

По метеоданным определяется сумма жидких осадков rg за время tпов в сантиметрах:

rg=inroi-∆r01+∆r0n . (5.8)

Далее рассчитывается разность rg-e. Если rg-e>0, то имело место дополнительно увлажнение грунта земляного полотна за счет инфильтрации дождевых осадков в период производства работ до укладки первого водонепроницаемого слоя дорожной одежды (слои с вяжущими, из цементогрунта и т.п.).

Если rg-e<0 , то были условия для уменьшения влажности грунта земляного полотна в период строительства за счет испарения влаги.

Для случая, когда rg-e>0 , определяется возможный объем впитывания влаги через поверхность земляного полотна (инфильтрационный расход) qвп. Расчет ведется по формуле

qвп=2πγскгрωпв+ωоK1*tпов . (5.9)

Блок №3 — Имитатор грунтово-гидрологических факторов

Основное предназначение данного блока заключается в имитации динамики изменения уровня грунтовых вод, характеристик влагопроводности, расчетной влажности, плотности, оптимального уплотнения, прочностных и деформационных характеристик грунтов земляного полотна, расчетных значений модуля упругости грунта, угла внутреннего трения, сцепления.

Количественные значения этих факторов моделируются по методу Монте-Карло с использованием стандартных процедур и известных аналитических зависимостей [41,42,43,44,45,46,47,48,49,50].

Требует пояснения порядок определения расчетной влажности грунта ωсуммср. Она определяется по зависимости

ωсуммср=ωср+∆ω , (5.10)

где ωср— средняя влажность грунта земляного полотна за период строительства t от увлажнения снизу от горизонта грунтовых (УГВ) или поверхностных (ПВ) вод;

∆ω – приращение влажности грунта земляного полотна,

∆ω=qвп ha*γгрск или ∆ω=rg-eha*γгрск , (5.11)

где ha — глубина активной зоны, см;

γгрск — плотность скелета грунта (г/см3), определяемая по реальным пробам, взятым в период контроля производства работ.

Для условия двухстадийного строительства, когда земляное полотно возведено за год до устройства дорожной одежды, методика расчета отличается лишь тем, что средняя влажность грунта земляного полотна ωср и его плотность γгрск определяются по пробам, взятым до начала работ по устройству дорожной одежды.

В случае, когда rg-e<0, найденная из (5.7) величина e используется для расчета уменьшившейся за период работ средней влажности следующим образом:

а) вычисляются уменьшение средней влажности их соотношения

∆ω=rg-eha*γгрск,

б) определяется

ωсуммср=ωср-∆ω . (5.12)

Полученное значение расчетной влажности грунта используется для прогнозирования модуля упругости грунта земляного полотна, а затем модуля упругости дорожной конструкции Eобщпрог.

Учитывая неизбежные отклонения величин ωсуммср, γгрск, Ei, hi (hi, Ei – толщины и модули упругости слоев) от принятых в проекте, в блоке строится вариационный ряд для определения статистических характеристик случайной величины Eобщпрог. Эта информация используется в качестве исходной на следующих стадиях имитационного моделирования.

Блок №4 — Имитатор физико-механических характеристик материалов слоев дорожной одежды и состояния поверхности проезжей части

В блоке имитируются физико-химические характеристики дорожно-строительных материалов, показатели упругости дорожной одежды и сопротивления сдвигу, ровности проезжей части, сцепления пневматика с покрытием. Основой для моделирования являются известные интервалы варьирования этих случайных величин. В каждой конкретной реализации модели с использованием методов обратных функций и розыгрыша единичного жребия рассчитывается значение искомого показателя. Как и в предыдущем блоке на основе данных имитации строятся вариационные ряды полученных величин. Они используются для вычисления показателей надежности автомобильной дороги на последующих этапах.

Блок №5 — Моделирующие алгоритмы геометрических параметров автомобильной дороги

Блок предназначен для расчета и имитации ширины проезжей части и обочин, уклонов и радиусов кривых в плане и профиле, расстояний видимости. Для этого используются данные расчетов, полученные на предыдущих этапах имитационного моделирования, а также документов нормативно-технического регулирования проектирования, строительства и эксплуатации автомобильных дорог. В целях удобства выполнения имитации необходимых показателей предлагается построение информационных полей данных для расчета показателей надежности автомобильных дорог.

Блок №6 — Моделирующие алгоритмы статистических характеристик технологических факторов строительства и эксплуатации

автомобильной дороги

Известно, что даже самое надежное проектное решение по дорожным конструкциям может быть сведено на нет из-за недостатков выполнения дорожно-строительных работ.

Моделирующие алгоритмы статистических характеристик технологических факторов строительства автомобильной дороги основаны на том, что при приемке работ должны быть произведены экспериментальные

оценки общего фактического модуля упругости Eобщфакт и ровности покрытия Uстр. Средняя скорость транспортного потока Vср, обеспечиваемая на момент приемки работ, определяются по корреляционной зависимости:

Vср=4,912*1043,297+Uстр+93,67-kat , (5.13)

где kat — категория автомобильной дороги.

Надежность автомобильной дороги считается обеспеченной, если Eобщфакт ≥Eобщпрог, Uстр ≤ Uстрдоп и Vстр > Vдоп,

где Uстрдоп ,Vср, - соответственно, допустимая ровность покрытия и

средняя скорость смешанного транспортного потока, которые должны быть обеспечены на построенном (реконструированном) участке дороги данной категории на момент приемки выполненных работ.

Выводы об обеспечении (необеспечении) надежности должны быть сделаны на основе сопоставления фактических показателей с жесткими допусками по ровности и обеспечиваемым скоростям движения, а также по прочности дорожной одежды. При этом фактические показатели должны быть определены (при операционном контроле или при приемке работ) с 96 % обеспеченностью.

Как уже говорилось, показатели, используемые при обеспечении надежности автомобильных дорог в ходе эксплуатации, по своему физическому смыслу практически совпадают с критериями надежности дорог при их проектировании. Различие состоит в количественном выражении (фактической величине) соответствующих показателей, характеризующих надежность автомобильной дороги. Эти различия обусловлены тем, что прогнозируемая интенсивность и состав движения, принятые в проекте автомобильной дороги, могут существенно отличаться от соответствующих фактических показателей.

Исходная информация для оценки и обеспечения надежности автомобильных дорог при эксплуатации включает в себя следующие данные:

1.Фактическая среднесуточная интенсивность движения в первый год

эксплуатации N1 и на год обследования Nt.

Фактический состав движения по группам транспортных средств в первый год эксплуатации и на год обследования.

Фактическое значение коэффициента изменения во времени интенсивности движения qфакт, определяемое с помощью величин N1 ,Nt, t (по формуле (5.6)). Требуемый модуль упругости дорожной одежды Eтр.

Данные, указанные в п.п.1 и 2. определяются по результатам натурных наблюдений. Данные по п. п. 3 и 4 имитируются по методу Монте-Карло.

Блок №7 — Расчетные алгоритмы оценки показателей надежности дорожной конструкции и определения их требуемых значений

Первичной задачей блока является определение необходимой величины математического ожидания коэффициента прочности (Kпр), исходя из обеспечения требуемой общей надежности дороги по прочности.

В этих целях были использованы данные МАДИ и СИБАДИ о связи величины Kпр с долей деформированных участков от площади покрытия ( r ). Согласно исследований МАДИ и СИБАДИ средняя скорость смешанного потока автомобилей Vср связана с параметром r экспериментально установленной зависимостью

Vср= 1A+B*r , (5.14)

где для дорог с капитальными покрытиями А=0,0125 ч/км и В = 0,045 ч/км. Параметр A представляет собой средние затраты времени на прохождение участка дороги длиной 1 км при отсутствии деформированных участков дорожной одежды (r = 0). Параметр В соответствует дополнительной затрате времени на участке длиной 1 км, но с полностью деформированной дородной одеждой (r = 1,0).

Как показал анализ ранее выполненных исследований, экспериментальные данные для Kпр в пределах от 0,3 до 1,4 можно аппроксимировать зависимостями

r=e-(3,3Kпр-0,20)2 , (5.15)

Vcp=1A+B*exp-3,3(Kпр-0,2)2 . (5.16)

И.А. Золотарем было получено выражение для плотности распределения коэффициента прочности, как отношения двух нормально распределенных величин Kпр=EобщEтр в виде:

fKпр=1πδEтрδEтр*A2*e-C221+2π*BA*eB22A2*φBA , (5.17)

где δЕтр и δЕобщ- среднеквадратическое отклонение для величин Етр и Еобщ;

A2= Kпр2δЕобщ2+1δЕтр2 ; B= ЕтрδЕтр2+Kпр*ЕобщδЕобщ2 ; С2= Етр2δЕтр2+Еобщ2δЕобщ2 . (5.18)

Интеграл Лапласа для (5.17) принят в виде

φBA=12π0BAe-z22 dz . (5.19)

Имея плотность fKпр и соотношения (5.15) и (5.16), можно получить плотность распределения средней скорости смешанного транспортного потока g(Vcp), как функцию коэффициента прочности и вероятностных характеристик Етр и Еобщ, входящих в (5.18). При отыскании плотности распределения g(Vcp) использовалось фундаментальное соотношение теории вероятностей:

g(Vcp) =fφVcp*φ'(Vcp) , (5.20)

где φVcp — функция, обратная (2.16);

φVcp — производная этой функции.

После выполнения необходимых преобразований было получено

φVcp= -13,3ln1-AVcpBVcp ; (5.21)

φ'Vcp=12*3,3Vcp(1*AVcp)13,3ln1-BVcpAVcp . (5.22)

В дальнейшем в зависимость (5.17) вместо Kпр необходимо было подставить значение обратной функции (5.21). Однако аналитические преобразования для получения плотности распределения g(Vcp) очень громоздки. Поэтому для получения ординат плотности распределения g(Vcp) использовались процедуры имитационного моделирования по методу Монте-Карло.

Как уже отмечалось, показатель надёжности автомобильной дороги (Hg) по прочности, как линейно протяженного транспортного сооружения, будет количественно равен вероятности того, что средняя скорость смешанного транспортного потока к концу срока службы дорожного покрытия Vcp не будет ниже минимально допустимого значения (Vcpmin). Тогда

Hg=VcpminVcpmaxf(Vcp)dVcp . (5.23)

Вышеизложенное относится к дорожным конструкциям, земляное полотно которых проектируется с применением связных (глинистых) грунтов. Именно при таких грунтах при значительной их влажности возможно накопление остаточных деформаций и, как следствие, снижение ровности покрытий и обусловленное этим уменьшение средней скорости транспортного потока.

При земляном полотне из дренирующих грунтов расчет прочности конструкций может быть выполнен исходя из предпосылки об их работе в стадии только упругих (обратимых) деформаций. С этой целью используется следующая зависимость

Еобщ= Етр+P-0,52πδЕтрδЕобщ2+1*δЕобщ , (5.24)

где δЕтр и δЕобщ— соответственно, среднеквадратическое отклонение для величин Етр и Еобщ;

P — уровень доверительности (надежности).

Введя обозначения Еобщ Етр= Kпр; Cобщ=δЕобщЕобщ ; Cтр=δЕтрЕтр после преобразований И.А. Золотарем была получена зависимость

Kпр= 1+1-1-P-0,52*CЕобщ22*1-2πP-0,52*CЕтр21-P-0,52*CЕобщ2 . (5.25)

В зависимости (2.23) P=Hч, где Нч-частный показатель надежности работы дороги.

Для определения частного показателя надежности по условию Еобщ ≥ Етр в любом сечении дороги используется формула

Hч=P=0,5+Kпр-12πCЕтр2+CЕобщ2*Kпр2 . (5.26)

По результатам разработки концептуального подхода к имитационному моделированию работы дорожной конструкции можно сделать следующие выводы.

1. Существенное влияние на значение показателя частной надежности оказывает качество дорожно-строительных работ (через величину CЕобщ2);

2. Значение математического ожидания коэффициента прочности, равное единице, обеспечивает надежность, равную 0,5, что с очевидностью следует из того, что как уже отмечалось выше, плотность распределения fKпр близка к нормальной;

3. Значение частной надежности в отличие от показателя общей надежности напрямую не зависит от категории дороги.

Это объясняется тем, что в показателе частной надежности не присутствует условие обеспечения необходимой средней скорости транспортного потока, а требуется лишь обеспечение в каждом сечении дороги условия Еобщ ≥ Етр. Указанное требование в одинаковой мере необходимо для дороги любой категории. Разница же естественно будет выражаться в значениях Етр и Еобщ, которые могут существенно отличаться для дорог разных категорий.

Необходимо отметить, что построенное обоснование показателя частной надежности (Hч) исходит из работы дорожной конструкции в стадии только упругих деформаций. Поэтому величина Етр определялась по суточной перспективной интенсивности движения Ntсут .

В ходе имитационного моделирования можно исследовать ситуации изменения показателя частной надежности, если при определении Етр использовать значение суммарной за срок службы приведённой интенсивности движения (Nc), т.е.:

Eтр=ea0*Ncb0 . (5.27)

Для этого необходимо ввести обозначения Eтр=Y и Nc=X. При этом предположим, что величина Nc распределена нормально. Найдем плотность распределения g(y), если y=φx=ea0*xb0На основе общего метода отыскания функции распределения от функции случайной величины можно записать:

P=Y<y=PA0*xb0<y=Pxb0<1A0*y, (5.28)

где A0= ea0 и далее

P=Y<y=Px<1A0*Y1b0=∞1A0*Y1b0fxdx , (5.29)

gy=f1A0*Y1b0*1b0*1A0*Y1b0-1*1A0=fBY1b0*1b0*BY1b0-1,(5.30)

где f — символ плотности нормального распределения.

Анализ плотности распределения величины Eтр, рассчитываемой по суммарной приведенной интенсивности движения, выполняется с использованием механизма розыгрыша единичного жребия и метода обратных функций.

Как было показано ранее, условие, на основе которого может быть определена так называемая частная надежность по прочности, имеет вид:

Еобщ ≥ Етр.

Тогда принимая, что распределение величины Еобщ описывается плотностью нормального распределения, будем иметь

Hч=P Еобщ ≥ Етр= Еобщmin EтрmaxЕтр∞12π*δЕобщ*exp⁡-Еобщ-Еобщ22δЕобщαδЕобщfЕтрαЕтр. (5.31)

Внося в (2.31) полученную плотность для величины Етрgy и возвращаясь к обозначению Y=Етр, после преобразований получена зависимость

Hч= Етрmin EтрmaxB2b02πδNcexp-BEтр1b0-Nc22δNc2* Eтр1b0-1*1-φЕтр-Еобщ2δЕобщαЕтр (5.32)

Блок №8 — Интерпретатор результатов моделирования

Работа интерпретатора результатов моделирования заключается в построении эмпирических функций плотности распределения коэффициента прочности дорожной конструкции и средней скорости смешанного транспортного потока, а также в проверке надежности дороги по условиям ровности покрытия и обеспечиваемой скорости смешанного транспортного потока. По расчетным показателям ровности и по средней скорости смешанного транспортного потока, определяемым на конец срока службы дорожной одежды, проверяются два условия обеспечения надежности автомобильной дороги. Первое условие состоит в том, что ровность дорожной одежды в конце срока ее службы не должна превышать допустимого предела. Второе условие состоит в том, что средняя скорость смешанного транспортного потока в конце срока службы дорожной одежды не должна быть меньше допустимого предела. Оба условия обеспечения надежности автомобильной дороги являются обязательными. Их невыполнение означает, что до конца срока службы дорожной одежды потребуется провести ремонтные работы в целях повышения ровности и (или) наращивания прочности дорожной одежды.

Основными операциями этого блока являются:

1. Определение статистических характеристик коэффициента прочности и ровности дорожного покрытия.

2. Расчет количества прогонов модели для получения точечных и интервальных оценок показателей надежности автомобильной дороги с заданной доверительной вероятностью по условиям обеспечения прочности и ровности дорожной одежды в конце срока ее службы.

Статистические характеристики коэффициента прочности и ровности дорожного покрытия определяются по известным математическим зависимостям теории вероятностей и математической статистики.

Количество прогонов модели (n) рассчитывается исходя из заданной доверительной вероятности точечных и интервальных оценок показателей надежности участка автомобильной дороги по зависимости:

n=t2σр2∈2 , (5.33)где t — уровень доверия (для доверительной вероятности 0,95, t=1,96);

σк — среднеквадратическое отклонение показателя надежности автомобильной дороги (рассчитывается на основании произвольного количества пробных прогонов модели;

∈ — допустимая величина отклонения значения показателя надежности автомобильной дороги.

Таким образом, предложенный поход, основанный на имитационном моделировании, позволяет исследовать надежность автомобильной дороги на всех стадиях ее жизненного цикла (от планирования сети, проектирования и до реконструкции) с учетом стохастических и динамических аспектов параметров расчетного транспортного потока; погодно-климатических и грунтово-гидрологических условий; физико-механических характеристик материалов слоев дорожной одежды; технологических факторов при строительстве и эксплуатации дорог. Разработка и использование имитационной модели обеспечивают возможность выбора наиболее эффективных проектных решений, рациональных вариантов организации строительства, содержания, ремонта, капитального ремонта и реконструкции автомобильных дорог с требуемым уровнем надежности и рисков разрушения дорожной конструкции в течение заданного срока службы.

5.2 Метод оценки рисков возникновения дорожно-транспортных происшествий по причине ненадлежащих дорожных условий

Ежегодно в мире на автомобильных дрогах погибает более миллиона человек и около 50 миллионов становятся инвалидами или получают травмы. Общий ущерб от дорожно-транспортных происшествий составляет от одного до трех процентов ВВП для каждой страны. Кроме этого, неудовлетворительное состояние безопасности движения на автомобильном транспорте вызывает рост социальной напряженности, огромную эмоциональную и финансовую нагрузку на пострадавших, их родственников и государство в целом. Ситуация с безопасностью дорожного движения перерастает в угрозу экономической безопасности России. Решение этой проблемы требует развития существующих методологических подходов к ее оценке, выявления четких количественных показателей и критериев, позволяющих находить эффективные организационно-экономические механизмы предупреждения происшествий, аварий и катастроф на дорогах и снижению связанных с ними экономических потерь.

При этом необходимо учитывать, что безопасность дорожного движения зависит от многих факторов, степень влияния которых проявляется самыми различными способами. Подобными факторами являются, с одной стороны, уровень социально-экономического развития, определяющий уровень автомобилизации населения, а также состав парка транспортных средств. С другой — развитие и состояние дорожной инфраструктуры, включая способы и средства организации дорожного движения.

Опыт стран, имеющих самые безопасные дороги, показывает, что высокий уровень безопасности – это суммарный результат усилий, одновременно прилагаемых по трем направлениям — «человек – автомобиль – дорожная инфраструктура». Европейская программа действий по безопасности дорожного движения базируется на комплексе мер. Они состоят в стимулировании и принуждении пользователей автомобильным транспортом к повышению безопасности модели поведения при помощи правовых инструментов, обучения и повышения водительской квалификации, информационных кампаний; улучшении дорожной инфраструктуры при помощи распространения современных принципов проектирования, лучшего опыта по повышению безопасности на участках концентрации ДТП; повышении безопасности транспортных средств [51].

Показатели безопасности движения на автомобильном транспорте должны отражать степень результативности выполнения этих задач, а, следовательно, и целей системы обеспечения безопасности в целом. Кроме того, они должны учитывать влияние безопасности движения на своевременность и экономичность автомобильных перевозок и позволять оценивать эффективность управления безопасностью движения на автомобильном транспорте, а также выступать в роли оптимизируемых параметров и ограничений при программно-целевом планировании мероприятий по повышению безопасности.

Среди количественных показателей, которые используются для исследования сложных систем, отличающихся индетерминизмом и стохастичностью, наиболее полно для интегральной характеристики безопасности движения подходят вероятностные оценки.

Для интегральной оценки безопасности на автомобильном транспорте и принятия организационно-экономических решений по ее повышению может использоваться математическое ожидание величины социально-экономического ущерба от дорожно-транспортных происшествий и экологического загрязнения окружающей среды. Применение концепции социально-экономического ущерба в данном случае обусловлено наличием линейной связи между натуральными (гибель людей, потери имущества) и экономическими (монетарными) показателями ущерба от дорожно-транспортных происшествий.

Если, предположить, что Z это социально-экономический ущерб (экономические потери) от дорожно-транспортного происшествия или экологического загрязнения, Р — вероятность ДТП с пострадавшим (погибшим), Т — сокращение продолжительности жизни у населения в условиях экологического загрязнения, то согласно концепции

или , (5.34)

где α — коэффициент пропорциональности или цена риска, измеряемая в

денежных единицах на одну дополнительную смерть (стоимость потерь для государства в связи с утратой здоровья).

Другими показателями, необходимыми для оценки уровня безопасности на автомобильном транспорте могут быть:

вероятность возникновения хотя бы одного происшествия конкретного типа (катастрофа, авария, несчастный случай с людьми) за определенное время;

математическое ожидание задержек времени доставки пассажиров и грузов нарушений безопасности движения;

математическое ожидание затрат на предупреждение и снижение тяжести последствий дорожно-транспортных происшествий.

С целью получения их количественных оценок необходимо регистрировать частоту ожидаемых нежелательных событий. Частота выражается числом событий в единицу времени. Кроме частоты необходимо учитывать меру серьезности нежелательного события. Исходя из этого для математической формализации риск Р есть ничто иное, как функция двух переменных. Ими являются частота происшествий β и величина ущерба Z

.(5.35)

Иными словами, в соответствии с [52] риск — это сочетание вероятности нанесения ущерба и тяжести этого ущерба.

Согласно общей методологии риск-менеджмента в управлении безопасностью на автомобильном транспорте могут учитываться вторичные или производные показатели риска. Они соответствуют позициям индивидуума, коллектива и общества.

Индивидуальный риск — вероятность причинения вреда здоровью и (или) имуществу в результате дорожно-транспортного происшествия отдельному индивидууму. Этот показатель может применяться для оценки безопасности на автомобильном транспорте в отдельном регионе и сравнения регионов по этому показателю друг с другом.

Необходимо отметить, что конкретного человека, прежде всего, интересует степень его собственной безопасности. Уровень собственной безопасности и является индивидуальным риском pi или вероятностью гибели человека (причинения вреда его здоровью и имуществу) при попадании в дорожно-транспортное происшествие за определенный временной период № формулы?

,(5.36)

где βj — вероятность происшествия j-го типа;

µij — вероятность того, что i-й человек будет участником происшествия j-го типа;

zij — вероятность того, что i-й человек при происшествии j-го типа погибнет (получит вред здоровью, имуществу и др.).

Социальный риск определяет соотношение между вероятностью возникновения ущерба и его размером, например общим числом погибших в дорожно-транспортных происшествиях конкретного типа. Этот вид риска характеризует тяжесть последствий реализации опасностей, связанных с возникновением происшествия.

Социальный или коллективный риск Рo отражает позицию общества и ориентирован на число жертв, которое можно ожидать при данном уровне безопасности движения на автомобильном транспорте за определенный период времени. Значение социального риска определяется по статистическим данным о происшествиях на автомобильном транспорте: № формулы?

,(5.37)

где Gj — число погибших при происшествии j-го типа.

Как видно из приведенной формулы социальный риск - это математическое ожидание значения ущерба, равное сумме индивидуальных рисков.

Этот показатель имеет большое значение для оценки влияния безопасности движения на автомобильном транспорте на экономическую безопасность государства в целом.

В отличие от коллективного, общественный риск Рe дополнительно учитывает масштабность рисков γ: № формулы?

,(5.38)

Включение в расчеты коэффициента масштабности γj позволяет оценить автокатастрофы с большим числом жертв. Например, столкновение двух междугородних автобусов, при котором погибают 15 чел., воспринимается обществом более тяжело, чем 300 дорожно-транспортных происшествий, в результате которых гибнет 80 чел.

Для общественности, а также самой транспортной организации, коллективный риск является более значимым. Вероятность автокатастроф невелика, поэтому индивидуальные риски здесь малы и характеризуются умеренным значением математического ожидания ущерба.

В случае, если автокатастрофа произошла и ее последствия велики, дальнейшая работа транспортной организации может быть связана с большими убытками из-за потери конкурентных преимуществ. Для государства автокатастрофы также могут иметь большие и долговременные экономические последствия и даже возрастание социальной напряженности. В связи с этим государство заинтересовано в том, чтобы исключить возможность автокатастроф, несмотря на то, что вероятность их не так велика.

Экономические аспекты управления безопасностью движения на автомобильном транспорте на основе теории риска требуют решения трех групп взаимосвязанных задач:

экономическая оценка показателей риска и ущерба от дорожно-транспортных происшествий;

разработка экономических механизмов управления безопасностью движения на автомобильном транспорте;

оптимизация приемлемого уровня риска возникновения дорожно-транспортных происшествий и выбор наиболее эффективных мероприятий по повышению безопасности движения на автомобильном транспорте.

Управление риском возникновения опасных ситуаций на автомобильном транспорте может осуществляться на локальном уровне конкретного источника дорожно-транспортного происшествия, местном, региональном и федеральном уровнях. При этом экономико-математические постановки задач оптимизации риска будут иметь сходство. Вместе с тем возможна модификация целевых функций на разных уровнях управления.

Однако следует подчеркнуть, что во всех случаях необходимой составной частью управления безопасностью движения и оптимизации риска на автомобильном транспорте является социально-экономический ущерб. При этом процедура оптимизации будет сводиться к поиску экстремума целевой функции, характеризующей экономический эффект от выполнения мероприятий по повышению безопасности. Смысл такой оптимизации может состоять в максимизации чистого приведенного дохода CF , зависящего от затрат на повышение безопасности C с учетом социально-экономического ущерба Z, вызванного дорожно-транспортными происшествиями и экологическим загрязнением окружающей среды. Это эквивалентно минимизации обобщенных приведенных затрат или издержек [6, 53, 54,55,56,.57], включающих затраты на мероприятия по повышению безопасности движения и затраты на возмещение ущербов при условии неотрицательности CF (рис. 5.1).

Социально-экономический ущерб

Затраты

Безопасность (риск)

Затраты на безопасность

Сопт





Рис. 5.1. Принципы оптимизации затрат на повышение безопасности движения на автомобильном транспорте.

Критерий оптимальности затрат на снижение риска возникновения дорожно-транспортных происшествий при таком подходе означает, что предельные приведенные экономические издержки на снижение риска должны равняться стоимости единицы риска α

.(5.39)

В данном случае уровень экономических издержек должен учитывать, какие максимальные расходы допустимы для снижения социального риска в расчете на гибель одного человека. При этом не говорится о цене человеческой жизни, а о том, чтобы определить, на какие расходы готово пойти общество и государство, чтобы снизить уровень риска гибели людей на дорогах.

Так как предельные приведенные экономические издержки учитывают соотношение безопасности и затрат на ее обеспечение, их нельзя определить только на основе объективных критериев. Здесь вступают в силу субъективные оценки. Определение предельных издержек для предотвращения аварий и катастроф на дорогах является предметом многочисленных исследований. Они сводятся к двум основным выводам:

процедуры выбора мероприятий по повышению безопасности движения всегда содержат допущения о готовности их оплаты. При этом возможен большой разброс затрат, что указывает на непостоянство оценок;

единственного для всех случаев жизни значения предельных расходов не существует. При установлении предельных значений цены риска следует учитывать категории рисков.

Предельные затраты на повышение безопасности можно определить исходя из эмпирических исследований, изучения аналогичных систем и процессов, на основе экспертных оценок и другими способами. Определение количественного диапазона стоимости единицы риска для жизни человека в России является актуальной самостоятельной научной задачей и требует проведения специального научного исследования. Установление стоимости цены единицы риска позволит проводить оптимизационный экономический анализ мероприятий по повышению безопасности на автомобильном транспорте.

Рассмотрим простейшую ситуацию, связанную с необходимостью количественной оценки риска при строительстве и эксплуатации автомобильных дорог.

Суть вопроса сводится к тому, что для снижения числа дорожно-транспортных происшествий при планировании дорожных работ в целях обеспечения безопасности дорожного движения дорожной организацией были исследованы данные о ДТП за предыдущие 3 года. В результате анализа совокупности данных о безопасности движения за расчетный период был выявлен участок концентрации ДТП. На основе сведений о видах, причинах и условиях, приведших к ДТП; характерных схем ДТП; распределения аварийности по часам суток, дням недели и периодам года установлено, что 10 ДТП (столкновения транспортных средств) произошли по причине неудовлетворительного уровня содержания участка дороги (скопление снега в зоне кривых в плане малого радиуса), 5 ДТП (наезд на пешеходов) по причине заноса тротуаров снегом, что вынуждало пешеходов идти по проезжей части, 8 ДТП (опрокидывание) по причине неудовлетворительного состояния и отсутствие укрепления обочин. Средний ущерб от столкновения составил 235 тыс. руб., от опрокидывания — 127 тыс. руб., наезда на пешеходов — 218 тыс. руб.

Какова степень риска невыполнения мероприятий по повышению безопасности дорожного движения на рассматриваемом участке концентрации ДТП?

Решение этой задачи возможно при выполнении следующих действий.

1). Определение вероятности возникновения ДТП каждой группы.

; ; ;

2). Определение степени риска невыполнения мероприятий по повышению безопасности дорожного движения на рассматриваемом участке концентрации ДТП ;



Заключение

В результате разработки монографии обоснованы проблемы оценки современного состояния и развития сети автомобильных дорог в России. Ключевыми положениями при этом является обеспечение в полном смысле транспортной связанности, единства всей территории нашей страны, строительство на всей территории России современных коммуникаций, доведение федеральных автомобильных трасс до нормативного состояния и приведение в порядок региональных и местных дорог, наращивание качества и объемов дорожного строительства на основе использования новых технологий, повышение безопасности на дорогах, снижение смертности в результате ДТП, развитие мощных евразийских транспортных артерий.

На основе Стратегии пространственного развития подготовка комплексного плана модернизации и расширения всей магистральной инфраструктуры страны, учет глобальных технологических изменений.

Представлена математическая модель обоснования сети автомобильных дорог в интересах развития экономики и обеспечения военной безопасности. Предложена математическая модель планирования дорожной сети минимального состава на множестве «взвешенных» графов. Раскрыты вопросы многокритериальной оптимизации в задачах транспортного планирования.

Изложены методы управления техническими рисками при планировании сети автомобильных дорог. Представлен концептуальный подход к оценке проектных рисков и метод оценки рисков возникновения дорожно-транспортных происшествий по причине ненадлежащих дорожных условий.

Библиографическое описание

Транспортная стратегия Российской Федерации на период до 2030 года: Мин. транспорта РФ. М.:2012. – 327 с.

Ермошин Н.А., Алексеев С.В. Нормативно- правовые проблемы заблаговременной подготовки автомобильных дорог в интересах обеспечения военной безопасности государства. Военные аспекты безопасности. Наука и военная безопасность. № 2, 2015, С.9- 13;

Пилявец О.Г. Концептуальный уровень представления и исследования процессов устойчивого функционирования транспортной системы страны на современном этапе развития экономики. //Мир экономики и права. 2012. № 5. -С. 36-40.

Ермошин Н. А., Егошин А.М., Лазарев Ю.Г., Змеев А.Т. Проблемы и методологические аспекты организации дорожной деятельности в интересах военной безопасности государства. //Монография, С.-Пб.: ВА МТО- : ООО «Р-КОПИ», 2017. 164 с.

Ермошин Н. А., Лазарев Ю.Г., Егошин А.М., Змеев А.Т. Управление инвестиционными и техническими рисками в строительстве. //Монография, С.-Пб.: ВА МТО- : ООО «Р-КОПИ», 2017. 212 с.

Лазарев Ю.Г. Предложения по выявлению и сокращению опасных участков концентрации дорожно- транспортных происшествий. / Ю.Г.Лазарев, Е.Е. Медрес / Технико - технологические проблемы сервиса. 2016. № 3(37). С. 56-60.

Федоров В.П. Стратегия долгосрочного развития магистральных автомобильных дорог / В.П. Федоров, Н.В. Шаталова // Транспорт Российской федерации. - 2009. – № 2 (21), – с. 20-22.

Шаталова Н.В. Развитие транспортной отрасли как основополагающей при решении проблем стратегического и экономического характера // Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе. 2017. Т. 1. С. 230-233.

Шаталова Н.В. Пространственное развитие России. Транспортный аспект // В сборнике: Транспорт России: Проблемы и перспективы - 2016 материалы Международной научно-практической конференции. 2016. С. 354-359.

Немчинов М.В. Автомобильно- дорожные сети Российской Федерации. Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе. Т. 2, 2013, С.309- 317.

Немчинов Д.М., Немчинов М.В. Проектирование транспортных узлов на автомагистралях и скоростных дорогах. Вестник МАДИ. Вып. 1 (48), 2017, С.89- 98.

Немчинов Д.М. Показатель уровня (достаточности) развития сети автомобильных дорог – «автомобилеемкость». В кн. Третий всероссийский дорожный конгресс. «Модернизация и научные исследования в отрасли»: сб. научных трудов / Д.М. Немчинов – М.: Техполиграфцентр, 2013. – С. 181-187.

Вентцель Е.С. Теория вероятностей. - М.: Наука, 1964. – 576 с.

Лазарев Ю.Г. Технология транспортных процессов. / Ю. Г. Лазарев, Е.Б. Синицына, С.В. Уголков // Учебное пособие / Санкт-Петербург, 2016. 56 с.

Осипов Г.В., Андреев Э.П. Методы измерения в социологии. -М.: Наука, 1977. - 182 с.

Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. - М.: Высшая школа, 1977 - 478 с.

Вентцель Е.С. Теория вероятностей. - М.: Наука, 1964. – 576 с.

Берт Ф., Грин. Измерение установки. - В кн.: Математические методы в современной буржуазной социологии. -М.: Прогресс, 1966. - С. 227-228.

Блюмберг В.А., Глущенко В.Ф. Какое решение лучше? Метод расстановки приоритетов. - Л.: Лениздат, 1982. - 160 с.

Коньшин Д.В., Ситников В.М., Мачинский В.В. Метод потенциалов при решении транспортной задачи//Научно-практический журнал Национальные приоритеты России//серия 1 «Наука и военная безопасность». 2016. №4 (7). С 65-72.

Kantorovich L. On the translocation of masses // C. R. (Doklady) Acad. Sci. URSS (N. S.), 37:199-201, 1942.

Таха Х.А. Введение в исследование операций. Учебник.- 7-е издание. — М.: Вильямс, 2005. — 912 с.

Данциг Дж. Линейное программирование, его применения и обобщения. - М.: Прогресс, 1966.

М.Р. Якимов, Ю.А. Попов Транспортное планирование: Практические рекомендации по созданию транспортных моделей городов в программном комплексе PTV Vision® VISIM — М. : Логос, 2014. — С. 200.

Сильянов В.В. Теория транспортных потоков в проектировании дорог и организации движения. Учебник.— М.: Транспорт, 1977. — 303 с.

Сильянов В.В., Домке Э.Р. Транспортно-эксплуатационные качества автомобильных дорог и городских улиц. Учебник для студ. вузов. - 2-е изд., стер. - М.: Академия, 2008. - 352 с.

Ермошин Н.А., Болгаров Н.И., Федоров О.В. Логистический подход к использованию видов транспорта. Монография.- М.: КНОРУС, 2014.- 192 с.

Чумаков Н.М., Серебряный Е.И. Оценка эффективности сложных технических устройств. - М.: Сов. радио, 1980.- 192 с.

Николаев В.И., Брук В.М. Системотехника: методы и приложения. -Л.: Машиностроение, 1985. - 199 с.

Зак Ю.А. Прикладные задачи многокритериальной оптимизации. М.: Экономика, 2014. 455 с.

Ногин В.Д. Линейная свертка в многокритериальной оптимизации // Искусственный интеллект и принятие решений. 2014. № 4. С. 73 - 82.

Блюмберг В.А., Глущенко В.Ф. Какое решение лучше? Метод расстановки приоритетов. - Л.: Лениздат, 1982. -160 с.

Дрю Д. Теория транспортных потоков и управление ими. – М.: Транспорт, 1972. – 424 с.

Хейт Ф. Математическая теория транспортных потоков. – М.: Мир, 1966. – 286 с.

Иносэ Х., Хамада Т. Управление дорожным движением. – М.: Транспорт, 1983. – 248 с.

Васильев А.П., Фримшиейн М.И. Управление движением на автомобильных дорогах. – М.: Транспорт, 1979. – 296 с.

Введение в математическое моделирование транспортных потоков. Учебное пособие. Под ред. А.В. Гасникова. - М.: МФТИ, 2010. - 362 с.

Лобанов Е.М. Проектирование дорог и организация движения с учетом психофизиологии водителя. – М.: Транспорт, 1980.

Федотов Г.А. Изыскания и проектирование автомобильных дорог / Г.А. Федотов, П.И. Поспелов – М.: Высшая школа. Том 1-2. – 2009. – 616+519 с.

Справочная энциклопедия дорожника /Том 5. Проектирование автомобильных дорог– - М.: Инфоравтодор. – 2007. – 607 с.

Золотарь И.А. Экономико-математические методы в дорожном строительстве. - М.: Транспорт, 1974, 248 с.

Подольский В.П., Глагольев А.В., Поспелов П.И. Технология и организация строительства автомобильных дорог: Земляное полотно. Учебник. - М.: Издательский центр «Академия», 2011.

Подольский В.П., Поспелов П.И., Глагольев А.В., Смирнов А. В. Технология и организация строительства автомобильных дорог: Дорожные покрытия. Учебник. – М.: Издательский центр «Академия», 2012.

М. В. Садило, Р. М. Садило Автомобильные дороги. Строительство и эксплуатация. Учебник. – М.: Феникс, 2011 г.

Л. Г. Основина, Л. В. Шуляков, В. Н. Основин, Н. В. Мальцевич. Автомобильные дороги. Строительство, ремонт, эксплуатация. Справочник – М.: Феникс, 2011 г.

С.Н. Каменев. Строительство автомобильных дорог и аэродромов. Учебник для средних специальных учебных заведений. - М.: Изд-во ИнФолио, 2010.

Мальцев Ю.А. Экономико-математические методы проектирования транспортных сооружений: учебник для студ. учреждений высш. проф образования / Ю.А. Мальцев.: Издательский центр «Академия», 2010.- 320 с.

Ермошин Н.А., Егошин А.М. Экономико-математические методы в дорожном строительстве: учебное пособие (практикум). СПб: Изд-во СПбГАСУ, 2012. 95 с.

Мальцев Ю.А. Основы научных исследований: учебник. М.: Балашиха, ВТУ, 2015.

Райзер В.Д. Теория надежности в строительном проектировании. М.: Изд-во АСВ, 1998.

Принципы и инструменты для повышения безопасности дорожного движения на дорогах общего пользования. Международный опыт.- http://bdd-lenobl.ru/comission.htm.

ISO 31000:2009 Менеджмент риска - Принципы и руководящие указания (RiskManagement - Principlesandguidelines).

Быков А.А., Мурзин Н.В. Проблемы анализа безопасности человека, общества, природы.- СПб.: Наука, 1997.

Лазарев Ю.Г. Показатели обеспечения безопасности транспортных систем в интересах реальной экономики / Технико - технологические проблемы сервиса. 2018. № 1(43). С. 61-65.

Солодкий А.И., Горев А.Э. Бондарева Э., Транспортная инфраструктура. Учебник и практикум. 1-е издание, серия 58. Бакалавр. Академический курс. М.: Изд-во Юрайт. 2015 – 355 с.

Ермошин Н.А. Логистический подход к использованию видов транспорта: монография / Н.А. Ермошин. – М.: КНОРУС,2014. – 192 с.

Бычков В. П. Экономика автотранспортного предприятия. Учебник. – М.: ИНФРА-М, 2010. – 382с.

Содержание

Введение ………………...…………..…………..………………………… 3

Раздел 1 Современное состояние и развитие сети автомобильных дорог в России……………………………………………………………………………...6

Раздел 2 Математическая модель обоснования сети автомобильных дорог в интересах развития экономики и обеспечения военной безопасности…………………………………………………………………………….…..23

Раздел 3. Математическая модель планирования дорожной сети минимального состава на множестве «взвешенных» графов……………………..….33

Раздел 4 Многокритериальная оптимизация в задачах транспортного планирования……………………………………….……………………………..…46

Раздел 5. Методы управления техническими рисками при планировании сети автомобильных дорог.

5.1 Концептуальный подход к оценке проектных рисков……………….53

5.2 Метод оценки рисков возникновения дорожно-транспортных происшествий по причине ненадлежащих дорожных условий………………………69

Библиографическое описание……..…….……………………..…………76

Монография

Лазарев Юрий Георгиевич

Методологические аспекты планирования сети автомобильных дорог

Монография

Редактор

Корректор

Компьютерная верстка