Міністерство транспорту та зв’язку України

Українська державна академія залізничного транспорту

Кулешов Валерій Вячеславович

УДК 656.212.2:656.212.3

УДОСКОНАЛЕННЯ ТЕХНОЛОГІЇ ПЕРЕВЕЗЕНЬ ВАГОНАМИ ОПЕРАТОРСЬКИХ КОМПАНІЙ НА ОСНОВІ РЕСУРСОЗБЕРЕЖЕННЯ

05.22.20 – експлуатація та ремонт засобів транспорту

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеню

кандидата технічних наук

Харків – 2006

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Українській державній академії залізничного транспорту на кафедрі “Управління експлуатаційною роботою”, Міністерство транспорту та зв’язку України

Науковий керівник - кандидат технічних наук, професор

Запара Віктор Мефодійович,

Українська державна академія залізничного транспорту, кафедра “Управління вантажною та комерційною роботою”, завідувач кафедри

Офіційні опоненти: - доктор технічних наук, професор

Мироненко Віктор Кімович,

Київський університет економіки і технологій транспорту, кафедра “Управління процесами перевезень і транспортними системами”, завідувач кафедри

- кандидат технічних наук, доцент

Цегельник Микола Лук’янович,

Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені В. А. Лазаряна, кафедра “Управління експлуатаційною роботою”, доцент кафедри

Провідна установа – Східно-український національний університет ім. В. Даля, кафедра „Транспортні технології”, Міністерство освіти і науки України, м. Луганськ.

Захист відбудеться “ 25 ” січня 2007 р. о 13-30 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д .820.04 в Українській державній академії залізничного транспорту за адресою: 61050, м. Харків, майдан Фейєрбаха, 7

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Української державної академії залізничного транспорту за адресою: 61050, м. Харків, майдан Фейєрбаха, 7

Автореферат розісланий “ 14 ” грудня 2006 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Ломотько Д. В.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Вступ. Структурні реформи, що проводяться в залізничній галузі більшості держав СНД з 2001 р. в Україні привели до появи операторських компаній і збільшення числа відправників вантажу, що використовують власні або орендовані вагони при сумісному використанні технічних засобів залізниці та операторів, з метою більш комфортних для споживачів умов надання транспортних послуг. Державні підприємства конкурують із приватними операторами на ринку транспортних послуг. Перехід від “ринку продавця” до “ринку покупця” викликав необхідність гнучкого реагування виробничих і торгових систем на швидку зміну пріоритетів споживача. Але науково – технічних розробок, практичного досвіду зі створення ефективних технологій використання технічних засобів залізниць та операторських компаній ще недостатньо, тому у взаємодії державного та приватних перевізників є багато невикористаних резервів.

Актуальність теми. Актуальність технології перевезень вагонами операторських компаній на основі ресурсозбереження обумовлена ключовими заходами проведення аналізу та розробкою деяких рекомендацій з оптимізації надання залізницями України послуг у сегменті перевезення вантажів та вирішенням задач структурної реформи залізничного транспорту України: залучення інвестицій у розвиток технічних засобів і розвиток конкуренції на транспортному ринку. Показники ефективності використання власного рухомого складу порівняно із загальним рухомим складом “Укрзалізниці” гірші, у них більш тривалий обіг вагонів, низька їх продуктивність. Закупівля й експлуатація власних вагонів вантажовідправників відбуваються за рахунок ціни на перевезену продукцію. Вантажовідправники користуються цими вагонами, щоб здолати дефіцит рухомого складу, слабку його спеціалізацію. Ефективного перевізного процесу при існуючій технології роботи та взаємодії залізниць з операторами ще не досягнуто. Операторські компанії не мають усього необхідного комплексу технічних засобів для самостійного виконання перевізного процесу, системи управління перевізним процесом сумісно діючої з державним оператором – “Укрзалізницею”.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалась у відповідності з Концепцією та Програмою реструктуризації залізничного комплексу України, прийнятою Державною адміністрацією залізничного транспорту України в 1998 році, Закону України “Про енергозбереження” (74/94-ВР), Постанови Кабінету міністрів України “Про порядок нормування питомих витрат паливно-енергетичних ресурсів у суспільному виробництві” (2002 р.), науково-дослідних робіт “Підвищення конкурентоздатності залізничного транспорту України” (ДР № 0104U003230) та з науково-дослідною темою “Розробка і дослідження технології перевізного процесу на залізничному транспорті на основі ресурсозбереження” (державний реєстраційний № 0105U000898).

Мета та задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи є вирішення науково-прикладної задачі удосконалення технології перевезень вантажними вагонами операторських компаній на основі ресурсозбереження шляхом розробки системи підтримки прийняття рішень оперативно-диспетчерським персоналом на базі комплексу моделей, що забезпечують визначення раціональної кількості вагонів та, як наслідок, дають можливість зменшити експлуатаційні витрати залізниць. Реалізація мети дисертаційної роботи потребує постановки і вирішення таких задач:

- дослідження доцільності застосування обслуговування залізничних перевезень вагонами операторських компаній при сумісному використанні інфраструктури залізниць;

- визначення системи критеріїв, яка дозволяє адаптувати процес перевезень до пріоритетних напрямків транспортного ринку з метою реалізації ресурсозберігаючої технології функціонування операторської компанії;

- визначення технології взаємодії залізниць та операторських компаній при імовірнісних параметрах перевезеннь власними вагонами, яка порівняно із існуючою технологією, дозволяє визначити потрібний парк власних вагонів для забезпечення наявного та очікуваного обсягу перевезень вантажів з урахуванням нормативного обігу власного вагона, статичного навантаження, нерівномірності перевезень та обслуговування технічних засобів транспорту;

- побудова номограм залежностей парку власних вагонів від обсягу перевезень вантажів, обігу та статичного навантаження;

- розробка на основі математичної моделі, побудованої на базі поширених мереж Петрі за нечіткими вхідними та вихідними даними, ресурсозберігаючої технології перевезень у вагонах операторських компаній, яка на відміну від існуючої, враховує невизначеність умов перевезень, межі потрібних перевізних ресурсів, експлуатаційних витрат, наближення фактичних і нормативних термінів доставки вантажів як у внутрішньодержавному, так і у міжнародному сполученнях;

- доопрацювання структури корпоративної мережі автоматизованої системи керування вагонним парком, сумісних інформаційних технологій залізниць та операторських компаній, що забезпечують прийняття рішень по організації вагонопотоків з власних вагонів за нечіткими вхідними та вихідними даними на базі автоматизованих робочих місць персоналу та умовами ресурсозбереження при визначенні парку вагонів операторської компанії з урахуванням залежних параметрів.

Об’єкт дослідження – технічні засоби операторських компаній – власників рухомого складу при їх використанні на мережі залізниць.

Предмет дослідження – технологія залізничних вантажних перевезень власними вагонами операторських компаній на мережі залізниць.

Методи дослідження. Проведені дослідження базуються на моніторингу перевезень залізниць України, держав СНД та Балтії з використанням теорії імовірності та математичної статистики, системного аналізу. Модель ефективного використання парку вагонів операторських компаній у перевізному процесі на залізницях базується на використанні поширених мереж Петрі з нечіткою логікою переходів та наскрізної інформаційної технології оператора і залізниць з прийняттям рішень “Доставка у термін”.

Наукова новизна отриманих результатів. У дисертаційній роботі вирішено науково-прикладну задачу удосконалення технології перевезень вантажними вагонами операторських компаній на основі розробки системи підтримки прийняття рішень оперативно-диспетчерським персоналом на базі комплексу моделей, що забезпечують ресурсозбереження шляхом визначення раціональної кількості вагонів та дають можливість зменшити експлуатаційні витрати залізниць:

- вперше запропоновано систему критеріїв, яка збільшує конкурентоспроможність, дозволяє адаптувати процес перевезень до пріоритетних напрямків транспортного ринку з метою реалізації ресурсозберігаючої технології функціонування операторської компанії;

- вперше формалізовано технологію взаємодії залізниць та операторських компаній при перевезеннях власними вагонами на основі моделі стохастичного програмування, яка порівняно із існуючою технологією, дозволяє визначити потрібний парк власних вагонів для забезпечення наявного та імовірного обсягу перевезень вантажів з урахуванням нормативного обігу власного вагона, статичного навантаження, нерівномірності перевезень та обслуговування технічних засобів транспорту з побудовою номограми залежності парку власних вагонів від обсягу перевезень вантажів, обігу та статичного навантаження;

- вперше на основі математичної моделі, побудованої на базі поширених мереж Петрі за нечіткими вхідними та вихідними даними, розроблено ресурсозберігаючу технологію перевезень у вагонах операторських компаній, яка на відміну від існуючої, враховує невизначеність умов перевезень, межі потрібних перевізних ресурсів, експлуатаційних витрат, наближення фактичних і нормативних термінів доставки вантажів як у внутрішньодержавному, так і у міжнародному сполученнях;

- доопрацьовано структуру корпоративної мережі автоматизованої системи керування вагонним парком шляхом інтеграції додаткового комплексу задач сумісних інформаційних технологій залізниць та операторських компаній, що забезпечують прийняття рішень із організації вагонопотоків з власних вагонів за нечіткими вхідними та вихідними даними на базі автоматизованих робочих місць персоналу та умовами ресурсозбереження при визначенні парку вагонів операторської компанії з урахуванням залежних параметрів.

Практичне значення отриманих результатів

Система підтримки прийняття рішень автоматизованої системи управління вагонним парком операторських компаній (надалі АСУВПОК) на базі розробленої моделі дозволяє зменшити відхилення потрібного від наявного вагонного парку, оптимізувати навантажувальний резерв власних вагонів на розрахунковий період з урахуванням внутрішньомісячної нерівномірності роботи та реальних потреб у вагонах вантажовідправників. При цьому мінімізуються експлуатаційні витрати, що сприяє скороченню простоїв власних вагонів, готових до відправлення у міждержавному та внутрішньодержавному сполученнях і, як наслідок, сприяє прискоренню доставки вантажів. Побудована номограма залежності парку власних вагонів від обсягу перевезень вантажів, обігу та статичного навантаження. Розроблена модель технології перевезень власними вагонами враховує не тільки загальну кількість вагонів, а й їх приналежність закордонним адміністраціям, вагоновласникам та вагонним операторам. Програмне забезпечення, що реалізує систему підтримки прийняття рішень доповнено комплексом задач, що вирішуються на базі автоматизованих робочих місць працівників залізниць (АРМ З) та операторської компанії (АРМ ОК), а також дає можливість скоротити на 6-7% простої власних вагонів операторських компаній. Розроблені рішення дозволяють підвищити надійність та якість роботи оперативного персоналу на основі надання науково-обгрунтованих варіантів управлінських рішень, що забезпечує зменшення експлуатаційних витрат. Практичні рекомендації призначені для корегування типових технологічних процесів вагоно-ремонтних підприємств та станцій, інструктивних вказівок з організації вагонопотоків, створення сумісних інформаційних технологій залізниць та операторських компаній з прийняттям рішень на базі нечіткої логіки та поширених мереж Петрі за нечіткими вхідними та вихідними даними. Основні результати і розроблені методи з визначення потреби в технічних засобах для перевезень використані і впроваджені на Південній залізниці, в УДЦ “Укрспецвагон”, а також у навчальному процесі при підготовці випускних робіт магістрів ІППК УкрДАЗТ.

Особистий внесок здобувача. Усі результати роботи отримані особисто автором або при його безпосередній участі. У співавторстві опубліковано чотири статті:

У статті [1] запропоновано методику визначення парку вантажних вагонів, що належать операторській компанії з урахуванням середньомісячного обсягу перевезень, нормативного обігу вагону та інших факторів з використанням мереж Петрі. У статті [2] виконані розрахунки економії перевізних платежів клієнта у залежності від роду вантажу, обсягів і відстані перевезень та парку вагонів, що належать операторській компанії. У статті [3] розглянута доцільність врахування співвідношення нормативних та фактичних термінів доставки вантажів при перевезеннях у вагонах різних власників. У статті [7] розглянута розробка беззбиткової технології та організації перевезень вагонами власності операторських компаній.

Апробація результатів дисертації

Основні положення дисертації доповідалися, обговорювалися та ухвалені на:

- міжнародних науково – технічних конференціях кафедр УкрДАЗТ та спеціалістів залізничного транспорту у 2004 –2006 роках;

- другій та третій науково – практичних конференціях “Проблеми та перспективи розвитку транспортних систем: техніка, технологія, економіка і управління”, Київський університет економіки і технологій транспорту, 2005 р.;

-

-

Публікації

За темою дисертації опубліковано сім наукових робіт (три з них без співавторів) у виданнях, що затверджені ВАК України як фахові.

Структура та обсяг дисертації

Дисертація складається із вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел та восьми додатків.

Повний обсяг дисертаційної роботи складає 209 сторінок, з яких обсяг основного тексту 130 сторінок; додатків, списку використаних джерел, рисунків та таблиць 79 сторінок. Робота ілюстрована 28 рисунками, наведено 29 таблиць, список використаних джерел складається із 162 найменувань.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми, сформульована мета та задачі дослідження, відображені наукова новизна та практична цінність, подано загальну характеристику роботи.

У першому розділі дисертації розглядається сучасний стан перевезень власними вагонами операторських компаній, визначається та аналізується робота залізниць та операторської діяльності на ринку залізничних транспортних послуг України. За період 2001 – 2006 років створення операторських компаній на ринку транспортних послуг України стало одним з найбільш вдалих програмних заходів. Створено 16 компаній – операторів рухомого складу (далі ОК). Частка навантаження у вагони операторських компаній в обсязі відправлення вантажів досягає 28Виконаний аналіз обслуговування користувачів залізничного транспорту операторськими компаніями в країнах СНД, Балтії, в Європейському Союзі та США показав, що в останні 20 років у світі йшли процеси роздержавлення залізничного транспорту і створення конкурентних моделей управління залізничним транспортом. При цьому чітко виділяються два напрямки в реформуванні: створення вертикально-інтегрованих структур і розподіл інфраструктурної і перевізної частин. Проведена оцінка рівня інформатизації в різних системах обслуговування ОК показала, що практично всі вони доповнюють своїми інформаційними ресурсами процес диспетчерського управління перевезеннями на залізницях. Визначенню і оптимізації параметрів технологічних процесів роботи вузлів, сортувальних, дільничних, вантажних станцій, використання маркетингу, взаємодії плану формування зі складанням графіків руху поїздів, розрахунку числа й порядку слідування передаточних поїздів присвятили свої дослідження О. М. Бабичков, А. В. Бикадоров, Б. Є. Боднар, Т. В. Бутько, В. А. Буянов, І. І. Васильєв, В. С. Волков, О. С. Гершвальд, М. Є. Гончаров, П. С. Грунтов, М. І. Данько, Г. І. Державець, Ю. І. Єфіменко, М. Л. Забелло, Г. І. Загарій, В. М. Запара, М. Д. Іловайський, Б. А. Калери, А. М. Котенко, В. І. Крячко, М. І. Луханін, В. К. Мироненко, В. М. Мирошниченко, Є. В. Нагорний, В. Я. Негрей, В. М. Самсонкін, А. О. Смехов, Є. А. Сотников, І. Б. Сотников, Е. Д. Тартаковський, Ф. А. Тевельов, І. Г. Тихоміров, Є. М. Тишкин, О. М. Толстошей, М. П. Топчієв, М. Л. Цегельник, І. М. Шапкін, Є. М. Шафіт, М. Р. Ющенко, П. О. Яновський та інші. Технологія перевізного процесу ще недостатньо враховує ресурсозберігаючу спрямованість на зменшення паливно – енергетичних ресурсів, раціоналізацію потрібного парку вагонів різних власників, зношеність загального парку вагонів та зростання власного парку вагонів. Незважаючи на наявність конкурентних ринків залізничних перевезень обґрунтуванню доцільності функціонування окремих операторів перевезень ще приділено недостатньо уваги. Розроблені лише основні принципи технічного нормування перевізного процесу у роздільному парку вагонів державних, власних, компаній – операторів та провідним компаніям – операторам перевезень задані технічні норми, проводиться їх облік і щоденний аналіз виконання на ГІОЦ Укрзалізниці.

У другому розділі дисертації обґрунтовані чотири можливих варіанти технологічної структури взаємодії ОК та залізниць України у перевізному процесі:

1) ОК надає клієнтам транспортно – експедиційні послуги, сама або від імені клієнтів укладає із залізницею угоди на перевезення вантажів у власних вагонах. Залізниця - це інфраструктура, власник мережі залізниць та локомотивів.

2) ОК надає клієнтам транспортно – експедиційні послуги, як власник вантажних вагонів та локомотивів та укладає із залізницею угоди за користування інфраструктурою на перевезення вантажів у поїздах з власними локомотивами зформованих із власних вагонів. Залізниця - інфраструктура, власник мережі залізниць.

3) Залізниці як інфраструктура, власник мережі залізниць та локомотивів отримують вантажні вагони на підставі угод від власників - ОК на умовах або оренди, або лізингу, або у тимчасове користування.

4) Залізниці як інфраструктура, власник мережі залізниць отримують вантажні вагони та локомотиви на підставі угод від власників - ОК на умовах або оренди, або лізингу, або у тимчасове користування.

На залізницях України запроваджені, як більш реальні – перший та другий варіанти, тому вони розглядаються далі.

Визначена система критеріїв реалізації ресурсозберігаючої технології функціонування ОК, яка дозволяє адаптувати процес перевезень з показниками обсягу перевезень, обігу вагонів, робочим парком та ін. до пріоритетних напрямків транспортного ринку за загальним показником. Запропоновані 10 окремих критеріальних показників, тобто:

1. Експлуатаційні витрати ОК - , грн. (вартість послуги)

, (1)

де - кількість вантажу, представленого до перевезення, т; - ставка вартості послуг, грн. / т; - знижка до ставки транспортних послуг, %.

2. Час переміщення вантажу

, (2)

де - середня відстань перевезення, км; - середньозважена швидкість перевезення вантажу, км/діб.

3. Сучасність рухомого складу – В, рік (вік рухомого складу)

, , (3)

де - вік побудови p-го вагона, рік.

4. Відсоток несхоронних перевезень -, % (якість наданих послуг)

, (4)

де– кількість випадків несхоронності вантажу, ваг.; - загальний обсяг перевезень, ваг.

5. Надійність часу прибуття -, %

, (5)

де - кількість випадків несвоєчасної доставки вантажів, ваг.; - загальна кількість виконаних перевезень (відправлень) вантажів, ваг.

6. Рентабельність ОК -, % (ефективність діяльності)

% , (6)

де - доходи ОК, тис. грн.; - експлуатаційні витрати ОК, тис. грн.

7. Коефіцієнт автономії -, % (фінансова незалежність)

, (7)

де - кредиторська заборгованість, тис. грн.; - власні кошти, тис. грн.

8. Досвід роботи - час роботи на ринку () – за даними моніторингу.

9. Сумарна вантажопідйомність вагонів ОК - P, т (виробничі потужності)

, , (8)

де - вантажопідйомність p-го вагона, т;

10. Популярність – за даними моніторингу.

Ранжирування критеріїв аналізу роботи операторських компаній України за балами від 1 до 9 довело, що коефіцієнтам відносної важливості характерна властивість зворотної симетричності. Визначення питомої ваги кожного критерію здійснюється за важливістю одного критерію порівняно з іншим у вигляді коефіцієнтів відносної важливості по шкалі: 1 – рівна важливість; 3 – помірна перевага; 5 – істотна перевага; 7 – значна перевага; 9 – дуже сильна перевага; 2, 4, 6, 8 – проміжні (компромісні) судження. За загальною сумою балів передують оператори, що мають найбільший парк та менший обіг вагонів, тобто: Корпорацiя "Мiжрегiональний Промисловий Союз" – 78, ДП “Укрспецвагон” – 77, ТОВ "Укрметалургтранс" – 72 та інші. Однак, для більшості інших операторів очевидна залежність від об’єму перевезень, парку вагонів та їх обігу не підтверджується, що свідчить про невідповідність парку вагонів обсягу перевезень, неефективне використання вагонів, відсутність системи прийняття рішень оперативно-диспетчерським персоналом із-за недостатньої взаємодії залізниць та ОК, а все це не сприяє ресурсозберігаючій спрямованості перевізного процесу.

Визначена технологія взаємодії залізниць та ОК при перевезеннях власними вагонами на основі моделі стохастичного програмування, яка порівняно із існуючою технологією, дозволяє визначити потрібний парк власних вагонів для забезпечення наявного та імовірного обсягу перевезень вантажів з урахуванням нормативного обігу власного вагона, статичного навантаження, коефіцієнтів нерівномірності перевезень та обслуговування технічних засобів транспорту. Характер коливань потрібного парку вагонів по загальній величині та структурі може бути обгрунтований з використанням стохастичних методів. Стохастичні (імовірнісні) методи програмування застосовуються у разі якщо ті чи інші фактори мають невизначенний характер. Випадковою подією, яка може відбутися чи не відбутися при проведенні іспитів, є число ОК, що мають оптимальну величину потрібного парку власних вагонів для забезпечення імовірного обсягу перевезень вантажів

, (9)

де m – число випадків, що складають подію, n – число усіх рівнозначних випадків.

Імовірність події (достатньої величини парку власних вагонів ОК), що задовольняє нормувальним умовам, згідно проведеному аналізу. Імовірність протилежної події .

В результаті математичної обробки показників ОК за даними 2003-2006 рр. (довідки ГІОЦ УЗ) вимірювались дві випадкові величини Х і У (їм відповідали середньодобовий обсяг перевезень або навантаження Q, парк вагонів N)

(,),(,),…,(,) , (10)

де n – число пар даних, іспитів. Спільно з аналізом величин виявлена залежність між ними. Доведено, що регресивна крива є параболою. Для прогнозування потрібного парку власних вагонів N знайдена залежність

. (11)

де , , .

Оцінка точності за розрахунками середньої квадратичної похибки свідчить про достовірність обробки даних.

Варіантна модель технологічного функціонування ОК в залежності від розмірів потрібного парку вагонів (N, ваг.) та інших чинників може бути реалізована за формулою

N=f(К, К, Q, , Pст)=>min , (12)

де К– коефіцієнт, що враховує додаткові витрати часу з причин недотримання нормативних (технологічних) термінів доставки вантажів і виконання обігу вагонів операторської компанії; він є величиною співвідношення нормативних термінів доставки вантажів, порожніх власних вагонів і фактично виконаних величин термінів доставки, або співвідношення величин нормативного і фактичного обігу; К– коефіцієнт, що враховує додаткові витрати часу на підготовку, технічне обслуговування, ремонт вагонів, що належать операторській компанії; - нормативний обіг вагонів, що належать операторській компанії, діб.

При обмеженнях:

Кдост=1,10; Кобсл=1,15; Рст=60 т/ваг.;

Q=1 ч 50 т; =1ч45 діб.

Виходячи із наведених даних з достатньою для практичних цілей точністю потрібний парк може бути визначено емпіричною формулою

N=К·К, або N=0,042 , (13)

Наприклад: в залежності від величин середньомісячного обсягу перевезень вантажів 50 тис.т та нормативного обігу вагонів 5 та 10 діб розрахунками отримано величину потрібного парку вагонів операторської компанії, відповідно: 173 та 347 вагонів, а при 45 добах – 1560 вагонів.

В дисертації побудовані номограми залежності парку власних вагонів від обсягу перевезень вантажів, нормативного обігу та статичного навантаження, які дозволять прогнозувати потрібну кількість власних вагонів ОК для забезпечення перевезень. Такі номограми можливо побудувати для різних величин .

У третьому розділі дисертації на основі математичної моделі, побудованої на базі поширених мереж Петрі за нечіткими вхідними та вихідними даними, розроблена ресурсозберігаюча технологія перевезень у вагонах ОК, яка на відміну від існуючої, враховує межі потрібних перевізних ресурсів, експлуатаційних витрат, наближення фактичних і нормативних термінів доставки вантажів як у внутрішньодержавному, так і у міжнародному сполученнях.

Виконано вибір технологічних рішень з одним експертом на базі нечіткої логіки. Число від нуля до одиниці визначає ступінь приналежності кількості завантажених і порожніх вагонів власності ОК до того або іншого терму лінгвістичної перемінної. Задача прийняття рішення складається із раціонального вибору найбільш переважних альтернатив із множини U, на якій задане нечітке відношення переваги R визначається функцією приналежності

. (14)

Це відношення може бути представлене у вигляді

, (15)

де - “зворотне” відношення (матриця відношень виконується транспонуванням матриці відношень R).

Будується нечітка підмножина недомінованих альтернатив, асоційована з R і, що вміщує ті альтернативи, які не домінуються ніякими іншими та визначені функцією приналежності

, (16)

Для будь-якої альтернативи значення розуміється як ступінь недомінованості цієї альтернативи, тобто ступінь з якою не домінується ні однією із альтернатив множини U, означає, що ніяка альтернатива із ступінню домінування - не може бути більшою ; інакше кажучи, може домінуватися іншими альтернативами, але із ступінню не вище .

Раціональним природно враховувати вибір альтернатив, що мають по можливості більшу ступінь приналежності множині .

Вибирається альтернатива , для якої значення максимальне

. (17)

На множині U із чотирьох альтернатив задане відношення R матрицею , тоді відношення визначається матрицею:

Для побудови множини попередньо визначаються максимальні елементи в стовбчиках матриці: m=[1; 0,4; 0,3; 1], тоді =[0; 0,6; 0,7; 0]. Тому що, то.

Рішення з одним експертом на базі нечіткої логіки про доцільність альтернативи високого рангу: призначення поїзду ОК (технологічного маршруту), маршрутної групи, групового поїзда, передаточного поїзда у вузлі з включенням групи ОК наведене на рис.

Як правило, при альтернативі з <0,5 рішення високого рангу не приймається, перевезення здійснюється у складі поїзда (дільничного, вивізного, передаточного).

Модель обігу власного вагону створено за допомогою поширених мереж Петрі з нечіткою логікою переходів як для випадкової роботи, так і з урахуванням ритмічності перевезень і доставки вантажу за твердим графіком

РN=(P, T, F, W, Mo) , (18)

де Р = (р1, р2, ..., рm) – кінцева множина позицій на шляху перевезення вантажу та порожніх вагонів, як вантажів на своїх осях; T = (t1, t2, ..., tn) – кінцева множина переходів; F – множина дуг (потокових відносин); W – кінцева множина середньодобового обсягу навантаження у вагони операторської компанії; Mo – кінцева множина парку власних вагонів операторської компанії.

У розгорнутому вигляді граф технології процесу перевезень у парку вагонів власності операторської компанії за допомогою поширеної мережі Петрі з нечіткою логікою переходів зображено на рис. 3. В залежності від прийнятого власником вагону рішення події розвиваються за одним із п’яти сценаріїв перевезення, відповідно до можливих переходів стану: прямування під навантаження; перевезення у завантаженому стані до станції вивантаження; прямування на станцію приписки, на місце відстою, на вагоно – ремонтне підприємство для обслуговування та ремонту.

Стани (етапи) перевезення у розрізі операцій потребують рішення системи рівнянь, яке задовольняє нормувальній умові

, (19)

де - кількість вагонів у і-тому технологічному стані; N – загальна кількість власних вагонів; - інтенсивність переходу вагона із стану в стан

, (20)

де – середній час очікування і проведення і-тої операції.

Мережа побудована для вибраного рішення по заявці (на рис. 3 для слідування вантажу окремим поїздом від колії навантаження до колії станції вивантаження).

Кожній дузі графа поставимо у відповідність масив X плану твердого графіка руху поїздів, розмір якого дорівнює числу заявок на перевезення, що надійшли. У цьому масиві l-й елемент дорівнює 1, якщо відправлення, що відповідає заявці номера l, переміщається по дузі. У протилежному випадку l-й елемент дорівнює .

Використання поширеної мережі Петрі за рахунок її розгалуженості може забезпечувати доставку відправок до станції призначення в термін; доставку з максимальною швидкістю; перевезення відправок повноваговими або повносоставними наскрізними поїздами; доставку технологічними маршрутами (або доставку з мінімумом переробок) за експертним вибором рішення при безумовному скороченні вагоно-годин

, (21)

При експертному рішенні, коли групу вагонів потрібно включати до складу поїздів інших категорій, передбачено вибір сортувальної станцій на шляху прямування. Запропонована функціональна модель діяльності сортувального комплексу (при постійних витратах підрозділів інших підприємств). Вибір розкладу відправлення з кожної із сортувальних станцій визначається при плануванні составоутворення. Перевагу отримує варіант направлення групи вагонів ОК поїзним або маневровим локомотивом з парку приймання до парку відправлення де вона обєднується з составом, що виставлений для цього з сортувального парку (за досвідом станцій Московського вузла) коли це передбачено технологічним процесом, технічно – розпорядницьким актом станцій і відображене у складі нормативно – довідкової інформації бази даних АРМ ДСЦ.

У роботі виконане моделювання впливу наскрізних графіків руху на своєчасну доставку у термін. Існуюча технологія не передбачає диференціювання перевезень вантажною і великою швидкістю й організації відповідної структури управління, змін параметру накопичення та середнього часу знаходження вагону під накопиченням. Значну роль має своєчасний аналіз обігу вантажного вагона власності державного та власних операторів перевезень. Обіг вагону операторської компанії за умови перевезень у спеціалізованих поїздах з її власних вагонів визначається за формулою

Иоп.комп. = + +, (22)

де Иоп.комп. - обіг власного вагону операторської компанії, годин; l — повний рейс вагону або подвійна довжина обертання поїзда, км; vділ — дільнична швидкість, км/год.; LТЕХ — середня відстань між технічними станціями, км; tТЕХ — середній простій вагона на технічний станції, годин; tвант — середній простій власного вагона операторської компанії, що приходиться на одну вантажну операцію, годин; kсдв — коефіцієнт здвоєних операцій навантаження-вивантаження.

У власних вагонів операторів частіше має місце порожній пробіг за їх рахунок, але kсдв=2, оскільки вони здійснюють обидві вантажні операції.

Запропонованим розкладанням прирощення на складові по формулі Тейлора можна успішно користуватися для обігу вагонів парків залізниць та операторських компаній. Для обігу вагону на мережі максимальна погрішність (по місяцях) 6,7для всіх залізниць — не перевищує 10,0для операторської компанії — не перевищує 6,1

До факторів, які можна змінювати за допомогою проведення різних заходів, відносяться: vділ, tтех, tвант. Тоді для змінення ?оп.комп отримаємо наступне рівняння

?????, (?23)?

Задавши вимогу на зменшення, ,

де — задана вимога на величину зменшення . Необхідного зменшення обігу вагона власності ОК досягаємо при мінімальних сумарних витратах. Цільова функція формулюється в такий спосіб

=, (24)?

При обмеженнях:, i = 1, 2, 3;

За умовами роботи операторів перевезень потрібно обіг вагону пов’язувати з терміном доставки вантажу. Недоотриманий прибуток залізничного транспорту складається через відмовлення клієнтів від перевезень та від штрафів за недотримання терміну доставки.

В дисертації наведені заходи впровадження технології “Доставка в термін” з метою наближення фактичних і нормативних термінів доставки та обігу власних вагонів операторів.

У четвертому розділі дисертації з метою оперативного управління вагонним парком операторських компаній на мережі залізниць загального користування від відправника до одержувача вантажу доопрацювана структура корпоративної мережі автоматизованої системи керування вагонним парком сумісних інформаційних технологій залізниць та ОК, що забезпечують прийняття рішень по організації вагонопотоків з власних вагонів за нечіткими вхідними та вихідними даними, тобто технологічних маршрутів, маршрутних груп, наскрізних і групових поїздів за наскрізними рохкладами на сортувальних станціях, що використовують експертні рішення за нечіткими вхідними та вихідними даними на базі автоматизованих робочих місць персоналу при визначенні парку вагонів ОК з урахуванням залежних параметрів.

З метою покращення використання парку вагонів запропоновано запровадити "Автоматизовану систему управління вагонним парком операторської компанії" (АСУВПОК). Інформаційна технологія побудована за архітектурою “Клієнт-Сервер” та адаптована для сумісного функціонування з НАСК ВП УЗ, передбачає наявність у системі високопродуктивного і багатонадійного постачальника послуг по прийому, обробці і видачі інформації (Сервер), менш продуктивних і надійних споживачів (Клієнти) і тракту передачі даних між ними. Програмно система АСУВПОК може бути реалізована у вигляді сервера, що працює під управлінням операційної системи WINDOWS NT, і набору АРМів, що працюють під управлінням MS-DOS, а у подальшому під управлінням ОС WINDOWS 9X.

Серед аналітичних задач діючої комплексної системи електоронного обміну даними (КСЕОД) залізниці повинні розв’язувати задачі для ОК: облік перебування вагонів, що належать ОК на полігоні мережі магістрального залізничного транспорту України; розрахунок провізних платежів і заповнення перевізних документів при перевезеннях вагонів, що належать ОК; розрахунок і видача натурного листа на сформовані поїзди, що складаються з вагонів власності ОК; інформування операторів перевезень та клієнтів про підхід вантажів і поїздів.

В АСУВПОК повинні розв’язувати задачі: складання планів перевезень; обліку перебування вагонів на під’їзних коліях власників, підприємств промислового залізничного транспорту; обліку виконання попередної оплати за перевезення вантажів через систему “Клієнт - Банк”; визначення парку вагонів та технічних і економічних показників його використання.

У АСУВПОК інтегровано розроблений програмний модуль “PROFIT” визначення, згідно з договірними умовами між залізницею і ОК на наступний фрахтовий рік потрібного парку вагонів ОК для забезпечення очікуваного обсягу перевезень користувачів; беззбитковості ОК при наявному робочому парку вагонів для забезпечення очікуваних обсягів перевезень; економії експлуатаційних витрат залізниць; економії перевізних платежів користувачів ОК; скорочення терміну доставки вантажів; очікуваного прибутку ОК від виконання перевезень.

Крім того, здійснюється ефективна система контролю перевезень за рахунок інформаційної підтримки рішень оперативно - диспетчерським персоналом при виконанні ними поточних, змінно - добових, місячних планів перевезень у комплексі АРМ персоналу Укрзалізниці (УЗ), залізниці (З) та АРМ персоналу відділів експлуатації рухомого складу, маркетингу та аналізу вантажнмх перевезень, менедженту ОК.

Доопрацьована структура корпоративної мережі забезпечить також:

- розвиток структури технічних норм експлуатаційної роботи ОК за рахунок доповнення кількісних та якісних показників економічними еквівалентами, тобто експлуатаційними витратами, економією перевізних платежів, доходом, прибутком, які враховуються при укладанні договорів та при добовому аналізі перевезень;

- доставку вантажів у системі “Покупець – Продавець” для клієнтів – користувачів залізничного транспорту у відповідності з оптимальними логістичними циклами підприємств і організацій, що обслувовуються.

На базі моделі технології, що наведено у попередньому розділі виконані розрахунки економії експлуатаційних витрат (, грн.) та відповідної економії при здійсненні перевезень у парку вагонів власності операторської компанії, порівняно із перевезеннями у вагонах загального парку залізниць

= =>max. (25)

Побудовані номограми залежності загальної економії експлуатаційних витрат залізниць при перевезеннях у парку вагонів ОК, і залежності величин від обсягів і відстані перевезення для періоду по величинах середньомісячного обсягу перевезень вантажів – 1 ? 50 т і відстані перевезення – 50 ? км для вантажів, що перевозяться у внутрішньодержавному сполученні, при ввезенні та на експорт. На рис. 4 наведені номограми для експортних перевезень при параметрах: Рст = 60 т/вагон - середнє статистичне навантаження; k1=4,027 - коефіцієнт для розрахунку вартості тарифу перевезень світлих нафтопродуктів, що перевозяться на експорт; k2=3,089 - коефіцієнт для розрахунку вартості тарифу темних нафтопродуктів, що перевозяться на експорт; k3=0,25 - коефіцієнт знижки для світлих нафтопродуктів у власних цистернах; k4=0,30 - коефіцієнт знижки для темних нафтопродуктів у власних цистернах; k5=1,50 - коефіцієнт для розрахунку вартості тарифу перевезення порожнього приватного рейкового рухомого складу можливо виконувати систематичні розрахунки на кожний період року (місяць, декаду, добу) на АРМ персоналу.

Мax при перевезеннях дизпалива, бензину 1111,8 тис.грн., max при перевезеннях мазуту 962,9 тис.грн. Як видно з рис. 4 графічне об’ємне зображення загальної економії експлуатаційних витрат при перевезені на експорт мазуту у власних вагонах має лінію екстремуму при перевезеннях на відстань більше 1150 кілометрів - ефективність застосування власного парку ОК зменшується. Графічне об’ємне зображення сумарної середньомісячної економії перевізних платежів при перевезеннях на експорт дизельного палива та бензину у парку вагонів ОК відповідає законам прямої пропорційності.

Вартість перевезень розрахована станом відповідно до діючих тарифів і вимог Збірника тарифів Тарифного керівництва № і Правил перевезень і тарифів залізничного транспорту України, поточних телеграфних вказівок Укрзалізниці.

З метою застосування ресурсозберігаючої технології перевізного процесу парком вагонів ОК, виконана оцінка запропонованої технології перевезень ОК за умовами ресурсозбереження. По технічних засобах розглянуто кількісні, якісні та кількісно – якісні показники: потужності використання технічного оснащення транспорту, експлуатаційної роботи залізниць та їх підрозділів; використання рухомого складу, що дозволить на 7-8 % скоротити обіг вагону.

ВИСНОВКИ

У дисертації вирішено науково - прикладну задачу удосконалення технології перевезень вантажними вагонами операторських компаній на транспортному ринку на основі ресурсозбереження.

На підставі проведених досліджень отримані такі наукові положення.

1) Досліджено та обгрунтовано доцільність застосування обслуговування залізничних перевезень вагонами ОК при сумісному використанні інфраструктури залізниць. На підставі моніторингу виконання власними вагонами ОК запланованих обсягів вантажних перевезень встановлено невідповідність величини потрібного для цього парку вагонів, що погіршує показники використання інфраструктури залізниць та експлуатаційної роботи операторів, в тому числі завищує обіг вагону, зменшує середньодобовий пробіг, підвищує коефіцієнт порожнього пробігу.

2) Вперше для більш обгрунтованої аналітичної роботи Укрзалізниці з ОК запропоновано систему з 10 критеріїв для визначення реалізації ресурсозберігаючої технології їх функціонування, які ранжировані за коефіцієнтами відносної важливості. А за загальним критерієм це дозволяє здійснювати вибір власників вагонів і таким чином адаптувати процес перевезень до пріоритетних напрямків транспортного ринку.

3) Вперше формалізована технологія взаємодії залізниць та ОК при перевезеннях власними вагонами на основі моделі стохастичного програмування, яка порівняно з існуючою технологією дозволяє визначити потрібний парк власних вагонів для забезпечення наявного та імовірного обсягу перевезень вантажів з урахуванням нормативного обігу власного вагона, статичного навантаження, нерівномірності перевезень та обслуговування технічних засобів залізничного транспорту.

4) Вперше побудовані номограми залежності парку власних вагонів від обсягу перевезень, обігу, статичного навантаження та залежності економії експлуатаційних витрат залізниць від раціонального використання парку вагонів операторів та залучення ними клієнтури, що дозволило сформувати необхідну та достатню умови функціонування ОК.

5) Вперше на основі математичної моделі, побудованої на базі поширених мереж Петрі за нечіткими вхідними та вихідними даними з залученням нечіткої логіки, розроблено ресурсозберігаючу технологію перевезень у вагонах ОК, яка на відміну від існуючої, враховує невизначеність умов перевезень, межі потрібних перевізних ресурсів, експлуатаційних витрат, наближення фактичних і нормативних термінів доставки вантажів як у внутрішньодержавному, так і у міжнародному сполученнях, що на 7 % скоротить обіг вантажного вагону ОК і середній термін доставки вантажів, дозволить отримати економічний ефект на перевезеннях. Економічний ефект для вантажів, що перевозяться на відстань 500 км на експорт становить: мазут – 867,56 грн./ваг.; дизельне паливо, бензин – 982,93 грн./ваг. Економія експлуатаційних витрат залізниць при середньомісячному обсягу перевезень 50 тис.т дизпалива, бензину - 1111,8 тис.грн., мазуту - 962,9 тис.грн.

6) Доопрацьовано структуру корпоративної мережі автоматизованої системи керування вагонним парком сумісних інформаційних технологій залізниць (З) та ОК, що забезпечують: –

прийняття рішень по організації вагонопотоків з власних вагонів, тобто технологічних маршрутів, маршрутних груп, наскрізних і групових поїздів за наскрізними розкладами на сортувальних станціях, що використовують експертні На підставі проведених досліджень отримані такі наукові положення.

1) Досліджено та обгрунтовано доцільність застосування обслуговування залізничних перевезень вагонами ОК при сумісному використанні інфраструктури залізниць. На підставі моніторингу виконання власними вагонами ОК запланованих обсягів вантажних перевезень встановлено невідповідність величини потрібного для цього парку вагонів, що погіршує показники використання інфраструктури залізниць та експлуатаційної роботи операторів, в тому числі завищує обіг вагону, зменшує середньодобовий пробіг, підвищує коефіцієнт порожнього пробігу.

2) Вперше для більш