«Воронежская государственная лесотехническая академия» icon

«Воронежская государственная лесотехническая академия»



Смотрите также:



На правах рукописи



Митрофанов Сергей Геннадьевич


Совершенствование системы управления работой

городского транспорта на примере маршрутных такси


05.13.10 – Управление в социальных и экономических системах


АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук


Воронеж 2009


Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего

профессионального образования «Воронежская государственная лесотехническая академия»


Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Волков Владимир Сергеевич


Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Станчев Дмитрий Иванович


доктор технических наук

Черкасов Олег Николаевич


Ведущая организация Государственное образовательное

учреждение высшего

профессионального образования

«Воронежский государственный

архитектурно-строительный

университет»


Защита диссертации состоится 17 апреля 2009 г. в 1000 на заседании диссертационного совета Д 212.034.03 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Воронежская государственная лесотехническая академия» по адресу: 394613, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8, ауд. 240.


С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Воронежской государственной лесотехнической академии и на сайте ВГЛТА www.vglta.vrn.ru.


Автореферат разослан 16 марта 2009 г.





Ученый секретарь

диссертационного совета Аникеев Е.А.


^ ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ


Актуальность исследования. В настоящее время динамичное развитие социально-экономических систем городов невозможно без эффективно функционирующей системы городского пассажирского транспорта (ГПТ). К управлению этой социально и экономически важной системы должны предъявляться повышенные требования. Система должна быть адекватной как в процессе проектирования и эксплуатации, так и на стадиях совершенствования. Уровень развития городского транспорта в России отстает от потребностей населения. Особенно остро транспортные проблемы проявляются в крупных городах, в которых эксплуатируются только наземные виды транспорта. Затраты времени пассажиров здесь превышают предельно допустимые нормы в два раза и более. Это происходит из-за того, что транспортные сети, рассчитанные на 80-е годы прошлого века, не соответствуют современному количеству автомобилей.

Данную проблему нельзя решить простым увеличением единиц транспорта, перевозящим пассажиров, так как затраты на их содержание и эксплуатацию приведут к нерентабельности автотранспортного предприятия. Поэтому единственный путь решения данной проблемы совершенствование системы управления работы городского транспорта.

В практике управления автомобильными пассажирскими перевозками всегда стояли задачи эффективного использования маршрутной сети города и оптимальным графикам движения, качество обслуживания пассажиров и их безопасность. В настоящее время ситуация обусловлена тем, что в отечественных экономических условиях значительная доля рынка по перевозке пассажиров в городах принадлежит коммерческим предприятиям, осуществляющим в большинстве случаев маршрутные перевозки автобусами малой и особо малой вместимости, к работе которых имеется много вопросов.

Пассажирские перевозки, осуществляемые маршрутными такси, в современных социально-экономических условиях, нуждаются в разработке комплекса мероприятий по совершенствованию процессов управления перевозочного процесса. Маршрутные такси развивались до настоящего времени в основном по экстенсивному направлению, что предусматривало увеличение числа маршрутов и подвижного состава на них. Настоящее требует качественно нового подхода к решению вопросов управления работой маршрутных такси.

Важнейшей задачей обеспечения эффективности работы предприятий ГПТ является применение современных информационных технологий (ИТ) для автоматизации управления.

Данная работа направлена на разработку моделей и алгоритмов управления, таким видом пассажирского городского транспорта, как маршрутные такси, с позиций социально-экономического развития перевозок и города Воронежа в целом.

Работа выполнена в Воронежской государственной лесотехнической академии (ВГЛТА) на основе целевой программы ГРНТИ 73.31.61; 73.31.17 гос. рег. № 01.2.00609248 «Оптимизация движения транспорта на дорогах Воронежа и Воронежской области» на 2006…2010 гг. от 21.04.2006 г.

Цель диссертационной работы - разработка моделей и алгоритмов управления и принятия управленческих решений, возникающих при функционировании такой социально-экономической системы, как маршрутные таксомоторные перевозки.

Реализация поставленной цели подразумевает решение следующих задач:

- проведение анализа существующих методов и структуры управления работой маршрутных такси;

- определение целевых задач и формирование требований к моделям и алгоритмам управления работой маршрутных такси;

- разработка целевых моделей управления маршрутными такси: управления транспортным ресурсом, находящимся на маршруте, при работе маршрутных такси; управления маршрутными такси в условиях сбойной ситуации на маршруте; управления работой маршрутных такси по вызову;

- разработка алгоритмов решения задач управления и принятия решений в социально-экономической системе маршрутных перевозок;

- разработка информационного и специального программного обеспечения системы управления маршрутными такси;

- внедрение разработанных средств поддержки принятия управленческих решений и проведение оценки их эффективности.

^ Методы исследования основываются на теории систем управления, оптимизации, аппарате вычислительной математики, прикладной статистики, теории построения программ, имитационном, структурном и параметрическом моделировании, экспертных оценках и на вычислительных экспериментах.

^ Научная новизна. В диссертации получены следующие основные результаты, характеризующиеся научной новизной:

- модель и алгоритм управления транспортным ресурсом на линии при осуществлении перевозок пассажиров маршрутными такси, обеспечивающая максимальное удовлетворение запросов пассажиров и организаций-перевозчиков, учитывающая такие факторы реального времени, как дорожные условия на маршруте и колебания пассажиропотока по часам наряда, влияющие на перевозочный процесс и саму специфику работы этого вида ГПТ;

- модели и алгоритмы, обеспечивающие принятие оперативных управленческих решений при возникновении сбойных ситуаций на маршруте, позволяющие гибко и эффективно принимать решения, отличающиеся учетом реальной транспортной обстановки и способом определения оптимального маршрута движения в зависимости от выбора критерия решения задачи;

- модель и алгоритм управления перевозками пассажиров маршрутными такси работающих по вызову, максимально учитывающая интересы заказчика и предприятия-перевозчика, отличающаяся учетом многоканального приема заявок и решением задач управления в реальном времени;

- совершенствование работы пассажирского транспорта и создание специального программного обеспечения и информационных технологий для поддержки принятия управленческих решений.

^ Основные положения, выносимые на защиту:

- модель и алгоритм управления транспортным ресурсом на линии при осуществлении перевозок пассажиров маршрутными такси;

- модели и алгоритмы, обеспечивающие принятие оперативных управленческих решений при возникновении сбойных ситуаций на маршруте;

- модель и алгоритм управления перевозками пассажиров маршрутными такси работающих по вызову, а также алгоритм принятия и обработке заказа для этого вида перевозок;

- информационные технологии (ИТ) и специальное программное обеспечение (ПО) для поддержки принятия управленческих решений.

^ Практическая значимость и результаты внедрения. Основным практическим результатом работы является разработка программных средств управления автотранспортными предприятиями, осуществляющими перевозку пассажиров маршрутными такси.

Применение разработанных средств позволяет как на уровне заказчика, т. е. администрации города, так и на уровне исполнителя – компании-перевозчика, обеспечить повышение социально-экономической эффективности функционирования городского пассажирского транспорта целом, повысить экологическую, дорожно-транспортную безопасность и качество обслуживания населения на маршрутной сети крупного города.

Результаты диссертационной работы внедрены на предприятии ООО «Автолайн» и в учебный процесс ВГЛТА с большой экономической эффективностью.

Материалы диссертации используются в научных исследованиях и учебном процессе на кафедре «Автомобилей и тракторов» Воронежской государственной лесотехнической академии. Результаты работы позволили студентам специальности 190601 – «Автомобили и автомобильное хозяйство» применять предложенные средства при курсовом проектировании по дисциплинам «Автомобильные перевозки» и «Автомобили», а также в дипломном проектировании при решении задач, связанных с оптимизацией работы ГПТ.

^ Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были представлены и получили одобрение на международной научно-технической конференции «Наука и образование на службе лесного комплекса» (Воронеж, 2005), международной научно-практической конференции «Стратегии инновационного развития товарных рынков» (Воронеж, 2009), Всероссийской конференции «Интеллектуализация управления в социальных и экономических системах» (Воронеж, 2009), а также на ежегодных конференциях профессорско-преподавательского состава ВГЛТА с 2004 по 2008 годы.

Публикации. По теме диссертационного исследования опубликовано 15 печатных работ, в том числе 2 в изданиях входящих в перечень ВАК РФ. В работах, опубликованных в соавторстве, личное участие автора заключается в определении цели и задач работы, в выполнении научно-технических исследований, разработке моделей и алгоритмов, анализе их эффективности, в разработке основных элементов средств управления и их внедрения.

^ Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, основных выводов, списка использованных источников и приложения. Диссертация изложена на 192 страницах, включая 169 страниц машинописного текста, 3 таблицы, 48 иллюстраций, библиографический список из 146 наименований и приложение, имеющее подразделы А, Б, В, Г и два акта внедрения.

^ ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель, научная новизна, практическая значимость полученных результатов.

^ В первой главе представлен анализ современного состояния теории и практики перевозок пассажиров маршрутными такси, а также обзор научных исследований в этой области и методов решения задач управления при таком виде перевозок, проведена постановка задач исследования.

Анализ показал, что совершенствование управления работой маршрутных такси должно строиться на регламентации времени наряда, числа выполненных рейсов, количества подвижного состава и интервалов движения по маршруту, дифференцированных по часам наряда, с обязательным учетом как экономической, так и социальной эффективности.

Применяемые методы управления работой маршрутных такси в настоящее время не отвечают современным требованиям. Недостаточно проработаны вопросы, имеющие ситуационный характер: управление транспортным ресурсом, находящимся на линии по часам наряда и принятие качественных управленческих решений в условиях сбойных ситуаций.

Имеется необходимость в более адекватных моделях и алгоритмах управления перевозочного процесса маршрутными такси. В связи с распространением спутниковых систем навигации ГЛОНАСС/GPS, развитием средств связи, большой вычислительной мощностью современных ЭВМ, для внедрения таких методов появились необходимые предпосылки.

Обслуживание населения маршрутными такси по заявкам является перспективным и экономически оправданным видом пассажирских перевозок. Разработкой этого вопроса занимались и занимаются российские и зарубежные ученые: Г.В. Болоненков, В.А. Гудков, А.В. Вельможин, Г.Д. Линник, Э.Е. Мун, P. Behrhard, N. Kliwer, S. Terporter и др. Для дальнейшего развития этого вида перевозок необходимо обобщить отечественным и зарубежный опыт; создать адекватные математические модели по управлению маршрутными такси работающих по вызову, учитывающие социально-экономическую эффективность перевозок; обеспечить опе­ративную связь водителя с диспетчерской; совершенствовать технологию перево­зок; разработать тарифную систему для этой формы обслуживания пассажиров.

^ Вторая глава посвящена разработке моделей и алгоритмов эффективного управления работой такого вида городского пассажирского транспорта как маршрутные такси.

Классический расчет потребного количества автомобилей на маршруте, как правило, не соответствуют реальным возможностям АТП, поэтому приходиться корректировать эти цифры в сторону уменьшения и в то же время обеспечить равные условия проезда пассажиров на наиболее напряженных перегонах в часы пик.

Для эффективного управления транспортным процессом по обслуживанию пассажиров маршрутными такси необходимо систематически получать информацию о маршруте, а также анализ на каждой стадии: получение информации, расчета, перевозки. Большое влияние на перевозочный процесс оказывают светофоры, пешеходные переходы, пробки, характеристики магистрали, состояние дорожного покрытия и т.д. Это влияние выражается в том, что фактическая скорость маршрутных такси меньше расчётной. В течение суток колебания фактической скорости может изменяться более чем в два раза.

Учет реальной скорости движения маршрутных такси, во-первых, существенно влияет на распределение автобусов по часам суток; во-вторых, чем выше эксплуатационная скорость на маршруте, тем меньше автобусов необходимо для работы на линии. Это дает возможность эффективнее управлять работой маршрутных такси, компенсируя их недостаток за счет, менее загруженных маршрутов, а избыток – на другие маршруты, увести в резерв и т.д.

АТП необходимо создавать базу данных о каждом маршруте. В неё должны входить данные о характеристики магистрали, интенсивность транспортного потока по часам суток, время и место возникновение заторов и другие параметры.

При управлении транспортным ресурсом при перевозках маршрутными такси важным является такой фактор как неравномерность пассажиропотока по участкам маршрута, который может различаться в разы. Поэтому при определении количества транспортных единиц, обеспечивающих требуемый уровень обслуживания пассажиропотоков маршрута α, будем исходить из необходимости разгрузить наиболее загруженного участка маршрута.

Рассмотрим кольцевой маршрут движения маршрутного такси (общий случай). Остановочный пункт с номером «1» является конечным, т.е. при поступлении в него любой транспортной единицы маршрута α все пассажиры, находящиеся в данный момент в автобусе покидают его. Учитывая специфику работы маршрутных такси в условиях необозначенных промежуточных остановок, пассажиропоток приводим к участкам длинной один километр.

Рассматриваемый вариант маршрута транспортной сети, подходит для определения общей методики расчета потребности транспортного ресурса. Рассчитаем число транспортных единиц (ТЕ) для наиболее загруженного участка маршрута. Для этого определим максимальный пассажиропоток λα max, который может сформироваться на любом из участков маршрута.

Суммарный пассажиропоток на первом километре маршрута:

(1)

Рассчитаем суммарный пассажиропоток на втором километре (с учетом вышедших):


(1.1)

Суммарный пассажиропоток третьем километре аналогичен второму километру.

Используя принцип математической индукции на основании выражений (1 и 1.1), определяем формулу для расчета суммарного пассажиропотока (λ) на участке маршрута α между m и (m+1) километрами:

(2)

Суммарный пассажиропоток на отрезке маршрута между N километром и конечной:

(3)

На основании (2,3) получаем формулу для расчета суммарного пассажиропотока (λ) на отрезке маршрута α между m километром и любым за ним – m*:

, (4)

Километр m*, следующего за километром с номером m, определяется на основании следующего выражения:

(5)

Максимальный суммарный пассажиропоток λα max , формирующийся на наиболее загруженном участке маршрута α транспортной сети:

, для . (6)

С учетом выше изложенного, формула для определения оптимального количества ТЕ для i-го часа наряда (Арч) на маршруте принимает вид:

, (7)

где Lоб – длина оборотного рейса, км; q – пассажировместимость, чел.; vч – фактическая скорость движения маршрутного такси для i-го часа, км/ч.

На основании формулы (7) получим выражение для определения интервала движения маршрутных такси (Iрч):

, (8)

Использование формул (7) и (8) позволяет эффективнее управлять транспортным ресурсом маршрутных такси работающих на линии, а именно: сравнить расчетное количество автобусов с их числом на АТП и принять соответствующие решения; назначить оптимальный интервал движения маршрутных такси, обеспечивающий сочетание интересов АТП и пассажиров для каждого часа наряда; при малом интервале и большом количестве автобусов (расчетных) принять решение о применении подвижного состава с большей пассажировместимостью; учесть влияние скорости движения автобуса на маршруте и длину оборотного рейса; увеличить коэффициент наполнения; уменьшить число отказов в перевозке; сократить затраты АТП; повысить качество обслуживания населения, безопасность и экологичность.

При осуществлении перевозок населения маршрутными такси, как и любым другим видом городского пассажирского транспорта, возникают сбойные ситуации. Это может быть и недовыпуск автобусов на линию, и аварийный сход с маршрута транспортных средств, и несоответствие транспортного ресурса находящегося на линии случайно изменившемуся пассажиропотоку (временное прекращения работы смежного вида транспорта или маршрута), и при наличии сбоев в транспортной сети, связанных с невозможностью нормального функционирования маршрута вследствие блокировки возможного пути следования транспортной единицы между двумя и более остановочными пунктами (затор, ремонтные работы) и т. д.

В данных условиях важно принять адекватные оперативные решения, по выведению управляемой системы из сбойной ситуации. При этом центральное место занимает лицо принимающее решение (ЛПР), например, диспетчер маршрута.

Как и всякая модель, информация о ситуации, обладает ограниченной полнотой, точностью и своевременностью сведений и данных. Причин здесь много: от нехватки времени на сбор данных до сознательного искажения информации.

В этой связи сам процесс управления и принятия решений, содержит как объективные, так и субъективные компоненты, строгую формализацию и интуицию, навыки и умения, следует рассматривать как сплав науки, искусства и опыта.

Модель задачи принятия решения с большим числом критериев можно представить в виде следующего кортежа:

, (9)

где t – постановка (тип) задачи принятия решения; X – множество допустимых решений (альтернатив); K – множество критериев; S – множество шкал критериев; f – отображение множества допустимых решений во множестве векторных оценок; P – система предпочтений ЛПР; r – решающее правило.

При наличии сбоев в транспортной сети, связанных с невозможностью нормального функционирования действующего маршрута вследствие блокирования пути перемещения транспортной единицы между двумя и более остановочными пунктами (затор, реконструкция дороги и т.д.) возникает необходимость в формировании нового маршрута.

Задача поиска оптимального пути заключается в нахождении наилучшей (с точки зрения конкретного критерия) последовательности элементов транспортной сети (улиц, перекрестков), через которые должно пройти новый маршрут. При этом надо учитывать все ограничения накладываемые правилами дорожного движения, характеристиками магистрали, интенсивностью движения и т. д.

Разработанная подсистема поиска оптимального пути между точками разрыва действующего маршрута предназначена для решения двух основных задач: помощь водителю в выборе экономичного пути (по конкретному критерию), и обеспечения оптимальных алгоритмов планирования пассажирских перевозок.

Учитывая ситуационный характер возникновения сбоев в маршрутной сети, является очень важным быстрота алгоритма поиска пути. Поэтому главными требованиями к модели поиска оптимального пути будем считать: 1) адекватное представление структуры дорожной сети и её характеристик; 2) возможность обновления данных о структуре дорожной сети, её характеристик; 3) учет суточных, недельных и сезонных колебаний загруженности дорог.

Данные о текущей ситуации можно получать из сообщений водителей, от служб наблюдения, городских АСУДД и систем типа ГЛОНАСС.

В соответствии с выбранной задачей должен быть найден маршрут по следующим критериям: длине пути, времени поездки, длине пути с доставкой пассажиров, времени поездки с доставкой пассажиров. В последних двух случаях под доставкой пассажиров понимаем то, что маршрут должен быть разработан с учетом мест высадки удобной для пассажиров.

Математически задача может быть представлена в виде целевой функции:

, (10)

где – величина пути сформированного объезда, км;

– время на проезд по сформированному маршруту объезда, мин.;

– величина пути сформированного объезда с учетом мест высадки, км;

– время на проезд по сформированному маршруту с учетом желаний пассажиров о месте высадки, мин.;

– факторы, определяющие движение транспортного средства в реальном масштабе времени. Количество факторов N в общем случае для каждого критерия может быть различным: С, M, K, H.

Данная задача представляет собой задачу многокритериальной векторной оптимизации решение, которой представляет собой сложную задачу.

Для решения задачи сведем её к задаче одного критерия с весовыми коэффициентами:

(11)

где – представляют собой весовые коэффициенты, которые определяют уровень значимости каждого критерия, а принимает значение 0 или 1, если новый маршрут не проходит через ребро ij и проходит соответственно. Весовые коэффициенты определяются методом экспертных оценок или ЛПР (диспетчером), исходя из сложившийся ситуации.

Задача формирования нового маршрута - поиска объездного кратчайшего пути от начальной до конечной точки блокируемого участка движения (с высадкой пассажиров в указанных местах) формализуется следующим образом. Задана сеть (ориентированный взвешенный граф), состоящая из N узлов и нужно найти кратчайший путь из начальной точки в конечную, при условии, что кратчайший путь между этими точками проходит через заданные вершины. Здесь учитываем тот факт, что отождествляется точка выхода пассажира на участке трассы с вершиной К орграфа, а сам участок трассы с инцидентной ему дугой, выходящей из этой вершины.

Таким образом, задача сводится к поиску кратчайшего пути на орграфе между двумя заданными точками – начальной и конечной, при дополнительном ограничении, что этот кратчайший путь должен проходить через заданные вершины.

Рассмотрим ориентированный граф: , в котором – конечное множество вершин, – конечное множество дуг, – весовая функция дуг, интерпретируется как длина участка.

Дополнительно в графе фиксируются две вершины: начальная – , и конечная – . В предположении, что исходный граф связный, требуется определить маршрут минимальной длины из начальной вершины в конечную. Длина любого маршрута в графе равна сумме весов дуг, входящих в этот маршрут.

Вводим булевы переменные , которые интерпретируются следующим образом. Переменная если входит в искомый маршрут минимальной длины, и в противном случае, т.е. если дуга не входит в оптимальный маршрут.

Тогда, целевая функция задачи принимает следующий вид:

(12)

Где множество допустимых альтернатив формируется следующей системой ограничений типа неравенств:


(13)

Ограничение (1) системы неравенств (13) соответствует тому условию, что путь должен начинаться в вершине . Ограничение (2) соответствует тому условию, что путь должен заканчиваться в вершине . Ограничение (3) соответствует тому условию, что путь должен проходить через промежуточные вершины графа, что гарантирует связность минимального пути. Ограничение (4) – дополнительное, и соответствует тому условию, что путь должен проходить еще и через заданные промежуточные вершины графа. При этом переменные принимают только булевы значения. Коэффициенты целевой функции , для которых весовая функция не определена или = 0, полагаем равными , большому положительному числу.

Для моделирования процесса оперативного формирования маршрута по критерию – «Время» рассмотрим задачу нахождения оптимального пути от одной точки маршрута движения маршрутного такси (начало заблокированного участка) до другой (конец блокированного участка). При этом карта города представляет собой граф, на котором улицы это ребра, а перекрестки – вершины графа.

Нахождение оптимального пути представляет собой нахождение такого маршрута движения, на который будет затрачено минимальное время, необходимое для преодоления пути от точки Ci до точки Cj . Вершины графа характеризуются временем их прохождения.

Ребра представляют собой транспортные артерии, которые соединяют две вершины. Каждое ребро характеризуется рядом параметров, которые внесены в базу данных. К этим параметрам относят: длину улиц, рядность, наличие пробок и время их возникновения, качество покрытия, наличие пешеходных переходов и светофоров, ограничение скорости и др.

Результатом является оптимальный маршрут, включающий время, прохождения каждого ребра нового пути, и времени, прохождения соответствующих вершин, т. е. их сумма.

Определение времени движения производится из соотношения протяженности ребра к средней скорости движения. В зависимости от времени суток и других условий к этому времени вносятся поправки (из базы данных):


, (14)

где – время, необходимое на преодоление нового маршрута в отсутствии пробок, светофоров, характеристик магистрали и т.д., мин.;

– расстояние нового объездного маршрута, км;

– максимально допустимая скорость движения на денном участке, км/ч;

z – задержка, связанная с фактором загруженностью магистрали (наличие пешеходных переходов, пробок, светофоров и т. д.);

R – максимальное число задержек;

– численное значение величины задержки Z ребра ij.

Времени прохождения вершин берем из базы данных для конкретного часа дня.

Данная задача решена аналогично задаче нахождения объездного кратчайшего пути с учетом мест высадки пассажиров, только вес ребер вместо расстояний будет определять время его прохождения.

При осуществлении пассажирских перевозок маршрутными такси на конкретно взятом маршруте может возникнуть ситуация, при которой находящиеся на линии автобусы окажутся неспособны, выполнять поставленный перед ними объём работы. Данной ситуации способствует аварийный сход автомобиля с маршрута, случайное изменение пассажиропотока. Это потребует от диспетчерской службы оперативного принятия решений, которых может быть два варианта – при наличии резерва подвижных единиц и в случае его отсутствия.

При наличии резерва задача управления сводиться либо к изменению числа подвижных единиц на маршруте и графиков движения (в случае изменения пассажиропотока), либо к иcпользованию резерва. Данная задача относится к классу задач коррекции работы транспорта по отношению к показателям удовлетворения спроса и уровня рентабельности АТП.

При случайном увеличении пассажиропотока или аварийном сходе автобуса с маршрута при отсутствии резерва появляются новые, специфические задачи управления: а) расчет необходимого количества подвижных единиц на линии; б) определение резерва (анализ загрузки подвижных единиц на других маршрутах с целью их перевода на «аварийные»); в) составление расписаний и графиков движения автобусов на «аварийном» маршруте.

Одним из вариантов решения данной задачи может быть перераспределение транспортного ресурса между маршрутами. Это может произойти на маршрутах обслуживаемых диспетчерской службой предприятия-перевозчика или в масштабах города. При наличии резерва подвижного состава и возможностью перераспределения транспортного ресурса между маршрутами перед диспетчерской службой стоит проблема выбора. Решение задачи состоит в сравнении экономических показателей при обязательном выполнении объёма перевозок.

^ Третья глава посвящена разработки модели и алгоритма управления маршрутными такси, работающими по вызову.

Для моделирования перевозки пассажиров маршрутными такси работающих по вызову необходимо установить целесообразный уровень ориентирования условий транспортного процесса (планировка города и т.д.), пунктами посадки и высадки пассажиров, поскольку решение задачи на массиве дезориентированной информации практически невозможно.

Допустим, что требуется минимизировать целевую функцию

(15)

при ограничениях

, , , , (16)

где cij – стоимость перевозки пассажира от i-ro пункта посадки (ПП) в j-й пункт высадки (ПВ), руб/пас.; xij – объем перевозки от i-ro к j-му пункту, пас.; n – число ПП; ai – число пассажиров на i-м ПП, пас.; m – число ПВ; bj – объем выходящих нa j-м ПВ, пас.

В качестве коэффициентов cij следует принимать значения тарифов на перевозку пассажиров для маршрутных такси по вызову (зонный или покилометровый). В случае, если перевозка пассажира между i-м ПП и j-м ПВ нежелательна, cij принимают равными некоторому большому числу М, запрещающему пере­возку.

Транспортную задачу по перевозке пассажиров маршрутными такси работающих по вызову можно представить в виде двух отдельных последовательно решаемых самостоятельных задач, описы­ваемых соответствующими первичными задачами.

Первая задача описывается следующей экономико-математической моделью:

; (17)

, ; (18)

, ; (19)

;, (20)

где n – количество ПП; m - количество ПВ; Sij – расстояние (себестои­мость) от i-ro ПП до j-ro ПВ, км; хij – количество пассажиров, перевозимых из i-ro ПП на j-й ПВ, пас.; Аi – количество пассажиров на i-м ПП, пас.; Вj – количество выходящих на j-м ПВ, пас.

Целевая функция (17) показывает стремление предприятия составить такие маршруты перевозки пассажиров, которые позволяют получить минимум пассажирооборота. Ограничение (18) показывает необходимость посадки всех пассажиров на i-м ПП. Ограничение (19) свидетельствует о необходимости высадки на j-м ПВ. Ограничение (20) – это условия неотрицательности поиска решения задачи.

В результате решения задачи любым из методов линейного програм­мирования получаем вариант прикрепления ПП к ПВ пассажиров. Обычно не­сколько ПП прикрепляют к одному ПВ или наоборот.

Задачу планирования расписания использования автотранспорта можно представить в виде следующей экономической модели:

; (21)

; (22)

; (23)

; , ; (24)

, (25)

, (26)

(27)

где xij – количество перевозимых пассажиров из i-ro ПП на ПВ j-м видов транспорта, пас.; Sij – расстояние от i-ro ПП до ПВ, км; C – тариф на перевозку руб./км; Vj – пассажировместимость одной машины j-ro типа, пас.; В – общая потребность в перевозках, пас.; Kj – количество машин j-ro типа (т.е. данной пассажировместимости); Tij – время перевозки пассажира от i-ro ПП до j-го ПВ на маршрутном такси по вызову, мин.; Ta – время перевозки пассажира от i-ro ПП до j-го ПВ на автобусе, мин.; Z – затраты по перевозке, руб.

Целевая функция (21) показывает стремление предприятия снизить за­траты. Ограничение (22) - по пассажировместимости. Уравнение (23) показывает необходимость удовлетворе­ния потребностей в перевозках. Ограничение (24) свидетельствует о целочисленности используемого транспорта. Ограниче­ние (25) устанавливает количество перевозимых пассажиров. Ограничение (26) - время доставки пассажира от i-ro ПП до j-го ПВ на маршрутном такси по вызову не должно быть больше, чем на автобусе. Ограничение (27) устанавливает, чтобы затраты по перевозке пассажиров не превышали доходы.

Рассматриваемая задача относится к классу экстремальных задач на сетях и усложнена набором ограничений. Одним из возможных путей ее решения является метод нахождения объездного кратчайшего пути с учетом мест высадки пассажиров, предложенный выше.

Разработаны алгоритмы определения оптимального тарифа для конкретного действующего маршрута движения маршрутного такси и принятия решения по выбору системы налогообложения, позволяющие принимать управленческое решение по назначению оптимального тарифа и выбору системы налогообложения, с учетом индивидуальных особенностей предприятий. В качестве критерия использовалась чистая прибыль.

^ Четвертая глава диссертационной работы посвящена использованию информационных технологий и программного обеспечения и проверке его на адекватность.

Для принятия управленческих решений предложены средства управления данными. Для эффективного управления перевозочным процессом маршрутных такси проводится анализ на каждой стадии процесса принятия управленческого решения. С этой целью автотранспортное предприятие создает информационную базу о каждом маршруте движения пассажирского транспорта. В базу данных входят: характеристики магистрали, интенсивность транспортного потока по часам суток, колебания пассажиропотока по часам наряда и участкам маршрута, время и место возникновения заторов и другие параметры.

Создано программное обеспечение в виде отдельных модулей для предлагаемых моделей. Взаимодействие пользователя с системой осуществляется в режиме диалога с использованием интерфейса, разработанного на основе графической оболочки. Программное обеспечение работает под управлением операционной системы Windows.

В качестве примера на рисунке 1 представлено изменение движения по маршруту № 49Б г. Воронежа по критерию «Доставка» с использованием специального ПО, позволяющего получить кратчайший путь между заданными вершинами (перекрестки), при условии, что он проходит через заданные ребра графа (улицы). При этом использованы условные обозначения: 1) сплошной линией нанесен маршрут движения; 2) прерывистой линией – временное изменение маршрута; 3) крестиком помечен блокированный участок маршрута; 4) кружками указаны места выхода пассажиров.




Рисунок 1 – Пример изменения маршрута № 49Б по критерию «Доставка»

С целью проверки адекватности были проведены экспериментальные исследования, в ходе которых были выявлены технико-эксплуатационные показатели работы маршрутов № 49Б и № 22В г. Воронежа и обследован пассажиропоток. После статистической обработки полученных результатов, проведено моделирование работы маршрутных такси, с использованием специально разработанного ПО, на основании анализа которых были приняты решения, направленные на повышение социально-экономической эффективности перевозок.

Социальный эффект проявился в сокращении времени на ожидание транспорта и числа отказов в обслуживании, в уменьшении воздействия на экологию города (см. рисунок 2).





Рисунок 2 – Изменения эксплуатационных характеристик работы маршрута № 49Б по часам наряда до и после принятых решений.

Экономический эффект был обеспечен приростом прибыли за счет увеличения объёма перевозок и снижения себестоимости перевозок (см. рисунок 3).




Рисунок 3 – Изменения пассажиропотока на маршруте № 49Б по часам наряда до и после принятых решений.

В актах внедрения, приведенных в приложении, отмечено, что на основе предложенных решений создан единый комплекс управления АТП, занимающимися перевозками населения маршрутными такси. Внедрение решений позволило увеличить эффективность работы транспортных средств на маршруте, снизить время простоя и расход топлива, сократить время перевозки пассажиров. Годовая экономическая и социальная эффективность от внедрения предложенных управленческих решений на конкретном маршруте г. Воронежа составила 778256 и 949517 рублей соответственно. Полученные значения подтверждают адекватность используемых программных средств и правильность принятых управленческих решений.

^ ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Проведен анализ существующих методов организации и управления городского пассажирского транспорта на примере маршрутного такси, определены основные пути совершенствования управления перевозками.

2. Определены основные задачи управления работой маршрутных такси, решение которых оказывает влияние на повышение качества обслуживания пассажиров.

3. Проведены теоретические исследования, на основе которых получены модели и алгоритмы оперативного управления в ситуациях, возникающих при осуществлении перевозок, позволяющие повысить социально-экономическую эффективность маршрутных такси.

4. Разработаны модели формализованного описания процессов, составляющих содержание городских пассажирских перевозок, осуществляемых маршрутными такси, базирующиеся на аппарате теории массового обслуживания, теории графов и математической статистики, позволяют принимать управленческие решения на основе компьютерной поддержки.

5. Предложены модели и алгоритмы принятия решений по оперативному управлению работой маршрутных такси. Решены следующие задачи: определение рационального уровня транспортного ресурса на маршруте по часам наряда; перераспределения ограниченного транспортного ресурса между маршрутами; оперативного формирования маршрута движения маршрутного такси в условиях сбойной ситуации (блокирование участка маршрута).

6. Разработана математическая модель перевозок пассажиров маршрутными такси, работающими по вызову, а также алгоритм управления процессом принятия и обработки заказа для этого вида перевозок.

7. Предложены алгоритмы определения оптимального тарифа на перевозки пассажиров маршрутными такси и принятия решения по выбору системы налогообложения для АТП, осуществляющего перевозку населения этим видом городского транспорта.

8. Предложенные модели и алгоритмы положены в основу разработанного специального программного обеспечения системы управления работой маршрутных такси, в рамках которого интегрированы средства моделирования процессов пассажирских перевозок, позволяющие быстро принять адекватное управленческое решение.

9. Результаты работы реализованы в виде моделей принятия решений, интегрированных в рамках комплекса средств алгоритмического и программного обеспечения системы диспетчерского управления компании ООО «Автолайн».

^ Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

в изданиях, определенных ВАК РФ

1. Митрофанов, С.Г. Управление тарифообразованием на перевозку пассажиров маршрутными такси [Текст] / С.Г. Митрофанов // Вестник Воронежcкого государственного технического университета. – 2007. – Вып. 7. – Том 3.– С. 51 – 54.

2. Митрофанов, С.Г. Выбор системы налогообложения для автотранспортного предприятия [Текст] / С.Г. Митрофанов // Транспорт: наука, техника, управление: науч. информ. сборник / Всерос. ин-т науч. и техн. информ. – Москва, 2007. – Вып. 11. – С. 25 – 28.

в статьях и материалах конференций

3. Волков, В.С. Организация таксомоторных перевозок на примере г. Воронежа [Текст] / В.С. Волков, С.Г. Митрофанов, А.М. Протасов // Математическое моделирование, компьют. оптимизация технологий, параметров оборудования и систем управления: межвуз. сб. науч. тр. / Воронеж. гос. лесотехнич. академия. – Воронеж, 2004. – Вып. 9. – С. 268 – 273.

4. Митрофанов, С.Г. Современные системы управления автотранспортным предприятием [Текст] / С.Г. Митрофанов, А.М. Протасов, В.С. Волков // Математ. моделирование, компьют. оптимизация технологий, параметров оборудования и систем управления: межвуз. сб. науч. тр. / Воронеж. гос. лесотехнич. академия. – Воронеж, 2004. – Вып. 9. – С. 217 – 221.

5. Митрофанов, С.Г. Организация работы маршрутных такси. Теория и практика [Текст] / С.Г. Митрофанов, А.М. Протасов, В.С. Волков // Математ. моделирование, компьют. оптимизация технологий, параметров оборудования и систем управления: межвуз. сб. науч. тр. / Воронеж. гос. лесотехнич. академия. – Воронеж, 2005. – Вып. 10. – С. 361 – 367.

6. Волков, В.С. Безопасность пассажирских перевозок [Текст] / В.С. Волков, С.Г. Митрофанов, А.М. Протасов // Математическое моделирование, компьютерная оптимизация технологий, параметров оборудования и систем управления: межвузовский сб. науч. трудов / Воронеж. гос. лесотехнич. академия. – Воронеж, 2005. – Вып. 10. – С. 279 – 283.

7. Митрофанов, С.Г. Определение сфер эффективного применения маршрутных такси [Текст] / С.Г. Митрофанов // Наука и образование на службе лесного комплекса: материалы международной научно-технической конференции к 75-летию ВГЛТА / Воронеж. гос. лесотехнич. академия. – Воронеж, 2005. – Том 2. – С. 308 – 312.

8. Митрофанов, С.Г. Математическое моделирования работы маршрутных такси по вызову [Текст] / С.Г. Митрофанов // Математическое моделирование, компьютерная оптимизация технологий, параметров оборудования и систем управления: межвузовский сб. науч. тр. / Воронеж. гос. лесотехнич. академия. – Воронеж, 2006. – Вып. 11. – С. 112 – 116.

9. Митрофанов, С.Г. Управление процессом принятия и обработки заказа для маршрутных такси работающих по вызову [Текст] / С.Г. Митрофанов, В.С. Волков // Перспективные технологии, транспортные средства и оборудование при производстве, эксплуатации, сервисе и ремонте: межвуз. сб. науч. тр. / Воронеж. гос. лесотехнич. академия. – Воронеж, 2006. – Вып. 1. – С. 182 – 188.

10. Митрофанов, С.Г. Управление транспортным ресурсом на линии при работе маршрутных такси [Текст] / С.Г. Митрофанов, В.С. Волков // Перспективные технологии, транспорт. средства и оборудование при производстве, эксплуатации, сервисе и ремонте: межвуз. сб. науч. тр./ Воронеж. гос. лесотехнич. академия. – Воронеж, 2006. – Вып. 1. – С. 188 – 196.

11. Митрофанов, С.Г. Управление тарифом на перевозку пассажиров маршрутными такси [Текст] / С.Г. Митрофанов // Перспективные технологии, транспортные средства и оборудование при производстве, эксплуатации, сервисе и ремонте: межвузовский сб. науч. трудов / Воронеж. гос. лесотехнич. академия. – Воронеж, 2007. – Вып. 2 – С. 194 – 201.

12. Митрофанов, С.Г. Тарифная политика АТП, осуществляющего перевозку пассажиров маршрутными такси по вызову [Текст] / С.Г. Митрофанов, В.С. Волков // Математическое моделирование, компьют. оптимизация технологий, параметров оборудования и систем управления: межвуз. сб. науч. тр. / Воронеж. гос. лесотехнич. академия. – Воронеж, 2007. – Вып. 12. – С. 203 – 207.

13. Митрофанов, С.Г. Принятие решения по оперативному управлению маршрутными такси в условиях сбойной ситуации [Текст] / С.Г. Митрофанов// Управление в социал. и эконом. системах: межвуз. сб. науч. тр./Воронеж. гос. техн. ун-та. – Воронеж, 2008. – С. 4 – 7.

14. Митрофанов, С.Г. Эффективное управление предприятиями по перевозке населения маршрутными такси по вызову // интеллектуализация управления в социальных и экономических системах: труды Всерос. конф. / Воронежский государственный технический университет. – Воронеж, 2009. – С. 51 – 52.

15. Митрофанов, С.Г. Инновационный подход к решению задач управления в многокритериальных моделях сбойных ситуаций, возникающих при перевозке населения маршрутными такси // стратегии инновационного развития товарных рынков: материалы междунар. научно-практич. конф. / Российский государственный торгово-экономический университет Воронежский филиал. – Воронеж, 2009. – С. 72 – 77.




Просим Ваши отзывы на автореферат в двух экземплярах с подписями, заверенными гербовой

печатью, направлять по адресу: 394613, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8, ВГЛТА, ученому секретарю. Тел / Факс (4732) 53-72-40.

Митрофанов Сергей Геннадьевич

Совершенствование системы управления работой

городского транспорта на примере маршрутных такси

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук


Подп. в печать 12 марта 2009 г. Формат 60*841/18. Объем 1 п.л. Заказ № 1137
Тираж 100 УОП ВГЛТА 394613, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8.





Скачать 320.65 Kb.
Дата конвертации13.01.2013
Размер320.65 Kb.
ТипАвтореферат
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rud.exdat.com


База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2012
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Документы