1

Размещено на http://www.allbest.ru

УКРАЇНСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ ЗАЛІЗНИЧНОГО ТРАНСПОРТУ

АЛЬОШИНСЬКИЙ Євген Семенович

УДК 656.022.1(100)

ОСНОВИ ФОРМУВАННЯ ПРОЦЕСУ МІЖНАРОДНИХ ВАНТАЖНИХ ЗАЛІЗНИЧНИХ ПЕРЕВЕЗЕНЬ

05.22.01 - Транспортні системи

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора технічних наук

Харків - 2009

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Українській державній академії залізничного транспорту на кафедрі «Залізничні станції та вузли», Міністерство транспорту та зв'язку України

Науковий консультант:

доктор технічних наук, професор

Данько Микола Іванович,

Українська державна академія залізничного транспорту, кафедра «Управління експлуатаційною роботою», ректор

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор

Бобровський Володимир Ілліч,

Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту Міністерства транспорту та зв'язку України, кафедра «Станції та вузли», завідувач кафедри

доктор технічних наук, професор

Негрей Віктор Якович,

Білоруський державний університет транспорту, перший проректор

доктор технічних наук, професор

Чернецька Наталя Борисівна

Східноукраїнський національний університет ім. В. Даля, кафедра «Організація перевезень і управління на залізничному транспорті», завідувач кафедри

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Прохорченко А.В.

Загальна характеристика

Вступ. Перед Державною адміністрацією залізничного транспорту після розпаду СРСР, за часів незалежності України, постійно постає кардинальне завдання по установленню та розвитку міжнародних зв'язків для забезпечення правової, експлуатаційної, фінансової та науково-технічної підтримки міжнародних перевезень, а також по впровадженню ресурсозбережуючих технологій на транспорті. В зв'язку з цим на залізницях України йде активний пошук нових форм і методів роботи. В даний час в умовах транспортного ринку найбільш перспективним напрямком розвитку виглядає використання вигідного географічного положення нашої держави для переробки міжнародних транзитних вантажопотоків. В умовах підвищення конкурентоспроможності на транспортному ринку особлива увага приділяється підвищенню швидкості, якості, надійності та економічності перевезень шляхом впровадження нових технологій. В зв'язку з цим одним із найголовніших напрямків розвитку залізничної галузі на сьогодні стає розробка ресурсозбережуючих технологій функціонування системи доставки вантажів при міжнародних залізничних перевезеннях.

Актуальність теми. Проблема розвитку міжнародних перевезень на сьогодні є найактуальнішою, бо співпадає з основними директивними напрямками розвитку Укрзалізниці, відповідає Концепції та Програмі реструктуризації на залізничному транспорті України, а також співпадає з тематикою конвенцій та угод міжнародних транспортних організацій.

Таким чином, першим основним напрямком розвитку транспортної галузі України, в умовах економічної незалежності та паливно-енергетичного дефіциту є розробка нових пропозицій, що спрямовані на впровадження ресурсозбережуючих технологій функціонування всіх підрозділів транспортного комплексу міжнародних перевезень, до якого входять прикордонні передавальні, великі технічні, припортові та внутривузлові вантажні станції, а також дільниці між ними.

По-друге, перед нашою країною постає ряд завдань, найголовнішим з яких разом з економією ресурсів всіх видів є виведення транспортної галузі на загальноєвропейський рівень. Це обумовлюється тим, що після вступу в 2008 році у Всесвітню торгову організацію (ВТО) виникла необхідність в найскорішому перетворенні системи народного господарства в напрямку інтеграції до загальносвітової моделі ринкових відносин.

Вступ до Всесвітньої торгової організації надає нашій країні багато переваг, одними з яких є розширення кон'юктури ринка та зниження цін на імпортні товари. Але разом із цим, перед Україною висуваються додаткові умови, такі як удосконалення законодавства для покращення умов виконання експортно-імпортних операцій. З точки зору транспортних перевезень, визначається задача адаптації транспортної системи до процедур проходження митних операцій на прикордонних передавальних та інших технічних станціях, а також підвищення рівня транзитності транспортних шляхів України.

В зв'язку з вищеперерахованими факторами напрямок по формуванню процесу міжнародних вантажних залізничних перевезень дозволяє кваліфікувати тему дисертаційної роботи як актуальну.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Вирішення проблеми доставки вантажів при міжнародних залізничних перевезеннях полягає, по-перше, в площині злагодженої взаємодії всіх підрозділів залізничного транспорту країни між собою, по-друге - у взаємодії залізниць з іншими вітчизняними та закордонними контролюючими організаціями (в першу чергу митними органами).

Зв'язок даної роботи з науковими програмами, планами, темами підтверджує: «Комплексна програма розбудови державного кордону України» (1993 р.); Діюча Постанова Кабінету Міністрів України № 821 від 04.08.97 р. про затвердження Концепції створення і функціонування національної мережі транспортних коридорів в Україні; Закон України «Про енергозбереження» (74/94 - ВР); Концепція і Програма реструктуризації залізничного транспорту України (1998 р.); Постанова Кабінету Міністрів України «Про порядок нормування питомих витрат паливно-енергетичних ресурсів у суспільному виробництві» (2002 р.); Закон України „Про внесення змін в статтю 6 Закону України „Про транзит вантажів” (№ 1721-IV/2004); Європейська угода «Про найважливіші лінії міжнародних комбінованих перевезень» (№ 1077/2005); Постанова Кабінету Міністрів України № 496 від 12.04.2006 р. «Про затвердження Програми розвитку національної мережі міжнародних транспортних коридорів в Україні на 2006-2010 роки»; Закон про інформатизацію на залізничному транспорті.

Також напрям досліджень відповідає темам науково-дослідних робіт, участь в яких прийнято в якості виконавця: «Подпрограмма привлечения субъектов предпринимательской деятельности в сферу обслуживания транспортных коридоров Украины» (ДР №0103U004293); «Методологія техніко-економічного обґрунтування комплексного розвитку та перебудови інфраструктури транспортних коридорів залізниць України» (ДР №0104U00822); «Розробка та формування автоматизованих логістичних технологій залізничного транспорту» (ДР №0108U000077).

Мета та задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи є формування транспортного процесу міжнародних вантажних залізничних перевезень з урахуванням ресурсозбереження, що забезпечить адаптивність транспортної системи до митних процедур для зменшення числа затримок вантажів, скорочення непродуктивних затрат часу під митними операціями та витрат ресурсів всіх видів при переробці експортно-імпортних залізничних перевезень.

Реалізація цієї мети потребує постановки та вирішення таких основних завдань:

- проведення аналізу існуючої технології функціонування системи міжнародних вантажних залізничних перевезень з урахуванням проблеми взаємодії підрозділів транспорту з митними органами;

- розробка теоретичних основ для створення економіко-математичної моделі системи міжнародних вантажних перевезень на основі ресурсозбереження;

- формування основних положень наукової концепції функціонального моделювання технології переміщення матеріальних та інформаційних потоків на макро- та мікрорівнях транспортного комплексу міжнародних вантажних залізничних перевезень з урахуванням зовнішніх впливів на зміни стану в системі;

- розробка методів раціоналізації параметрів функціонування транспортного комплексу міжнародних вантажних перевезень за критеріями максимального скорочення частки затриманих вагонів й контейнерів з митних та інших причин, часу затримок вантажів та витрат ресурсів всіх видів;

- розробка моделей функціонування транспортного комплексу на мікрорівнях «Прикордонна передавальна станція», «Вантажна станція», «Технічна станція» та «Залізничні перегони»;

- проведення функціонального моделювання на всіх мікрорівнях транспортного комплексу для прогнозування можливостей затримок вагонів й контейнерів з митних та інших причин при експортно-імпортних і транзитних вантажних залізничних перевезеннях;

- проведення розрахунку показників раціоналізації часу обробки вантажопотоків для всіх мікрорівнів в межах кожного міжнародного транспортного коридору;

- розробка комплексу моделей для створення оптимальної ресурсозберігаючої технології функціонування підрозділів транспортного комплексу міжнародних вантажних перевезень;

- формування концептуально нових пропозицій по оптимізації митно-тарифного та нетарифного регулювання при міжнародних вантажних перевезеннях;

- формування транспортного процесу системи доставки вантажів при міжнародних залізничних перевезеннях, заснованих на удосконаленні комплексу функціональних задач, що покращують взаємодію в технології роботи залізничного транспорту з іншими видами транспорту, засновані на критерії мінімізації числа затримок вантажів та скороченні затрат часу під митними операціями, враховують нові багатокритеріальні ресурсозберігаючі підходи для всіх елементів транспортного комплексу, дозволяють проводити вибір стратегії транспортування вантажів при міжнародних залізничних перевезеннях. транспортний міжнародний вантажний перевезення

Об'єктом дослідження є функціонування транспортного комплексу міжнародних перевезень.

Предмет дослідження - транспортний процес міжнародних вантажних залізничних перевезень.

Методи дослідження. Виконані дослідження поставленої проблеми засновані на використанні принципів системного аналізу і процедури моніторингу процесу взаємодії залізничного транспорту та митних органів з подальшим застосуванням теорії математичної статистики, прийомів та методів теорії масового обслуговування, теорії ймовірності, системи дослідження операцій на транспорті та теорії логістики; для вибору напрямку інвестиційної стратегії розвитку системи міжнародних залізничних перевезень використано принципи банківського моніторингу; для розробки нових положень при формуванні технології функціонування системи переробки вантажів на прикордонних передавальних, припортових та інших технічних станціях застосовано методи теорії евристичного аналізу; процес моделювання вибору оптимальної технології функціонування підсистем транспортного комплексу проведено на основі теорії нечітких множин; перевірка на адекватність розробленої технології функціонування залізничних станцій та перегонів в межах міжнародних транспортних коридорів виконано за допомогою імітаційного моделювання в середовищі мереж Петрі; розрахунок ефективності розробленої ресурсозбережуючої технології проведено із використанням методів економічного аналізу та динамічного програмування.

Наукова новизна одержаних результатів. У дисертаційній роботі вирішено проблему формування транспортного процесу міжнародних вантажних залізничних перевезень, що на відмінність від відомих раніше враховує нормування витрат ресурсів і зменшення числа затримок вагонів та контейнерів з митних причин.

Вперше:

- сформовано комплексний критерій визначення стану макро- та мікрорівней транспортної системи міжнародних вантажних залізничних перевезень України, які на відмінність від існуючих враховують множину можливих збурень системи з боку зовнішніх факторів, а саме непродуктивних затримок рухомого складу митними органами та іншими контролюючими організаціями;

- сформовано базу даних евристик, адаптованих для вирішення проблеми формування процесу міжнародних вантажних залізничних перевезень при інтеграції їх в інформаційно-керуючі системи транспорту (ІКС) та Inkoterms, що засновані на методах сконцентрованості за місцем та паралельності за часом процедур проведення митних та супутніх операцій на залізничних стаціях України й суміжних держав;

- створено комплекс динамічних моделей, які дозволяють провести порівняльний аналіз існуючого та сформованого процесу функціонування залізничної транспортної системи міжнародних перевезень з урахуванням нових багатокритеріальних факторів ресурсозбереження, що на відмінність від існуючих, крім раціоналізації процесу використання вагонного та контейнерного парку, враховують витрати паливно-енергетичних, людських, інформаційних та технічних ресурсів, а також формують дані, необхідні для адаптації роботи транспорту до митних процедур;

- розроблено комплексні процедури розрахунку синергетичного ефекту від формування процесу міжнародних залізничних перевезень з урахуванням множини факторів, що дозволяють мінімізувати число затримок вантажів, скоротити затрати часу під митними операціями та витрати ресурсів всіх видів при вході, транзиті та виході з системи, в умовах раціоналізації митно-тарифного та нетарифного регулювання при міжнародних вантажних перевезеннях.

Удосконалені та набули подальшого розвитку:

- нові підходи та процедури, що покращують взаємодію роботи залізничного транспорту з морським, річковим та автомобільним видами транспорту, що на відмінність від існуючих враховують нечіткості виробничої ситуації при виконанні митних операцій;

- комплекс імітаційних моделей функціонування регіонально-розподільчих центрів, внутривузлової вантажної станції, сортувальної та дільничної станції, а також залізничних напрямків, що їх поєднують між собою, за рахунок створення моделей на базі мереж Петрі, що на відмінність від існуючих враховують множину можливих збурень системи з боку зовнішніх факторів при переробці міжнародних вантажопотоків.

Практичне значення одержаних результатів. Матеріали дисертаційної роботи використано при розробці Типової Тимчасової технології митного контролю та огляду вантажів в контейнерно-контрейлерних поїздах на території України.

Проведений моніторинг роботи державних митних органів та аналіз недоліків митної політики України дозволяє обрати ефективні заходи по раціоналізації процесу взаємодії митних органів різних країн, визначити ефективні напрямки оптимізації тарифного та нетарифного регулювання зовнішньоекономічної діяльності, а також відібрати радикальні напрямки підвищення ефективності співпраці робітників залізниці з працівниками митниці та інших контролюючих організацій.

Розроблена логістична система керування транспортним комплексом міжнародних перевезень дозволяє раціоналізувати параметри технологічних ліній обробки вагонів, контейнерів, інформації та документів для всіх елементів будь-якого напрямку переміщення експортно-імпортних та транзитних вантажопотоків.

Запропоновані методи евристичного аналізу значно розширюють межі прийняття інженерних рішень по удосконаленню технології роботи будь-якого елемента транспортного комплексу.

По оперативно розрахованим нормам для кожного з об'єктів керування на основі розроблених та удосконалених моделей функціонування технологічних ліній прикордонних передавальних, припортових і крупних технічних станцій з'являється можливість прогнозування та моделювання поїзної роботи в межах автоматизованої системи управління на залізничному транспорті (АСУЗТ).

Проведення аналізу функціонування основних напрямків міжнародних перевезень України з точки зору теорії нечітких множин дозволяє отримувати прогнозні оцінки, що забезпечують більш високу стійкість до впливу різноманітних факторів та дозволяють отримувати більш достовірні результати моделювання, ніж традиційні системи автоматичного керування. Програмне забезпечення, що проводить імітаційне моделювання в нечітких ситуаційних системах дозволяє скоротити можливості затримок митницею вагонів та контейнерів на прикордонних передавальних станціях на 70-90%, а на припортових вантажних станціях більше ніж в 2 рази при загальній перспективі скорочення можливості затримки експортно-імпортного вантажопотоку в середньому по всім напрямкам транспортних коридорів - приблизно на 45%.

Цільова функція знаходження раціональних рішень задачі підвищення ефективності функціонування системи доставки вантажів при міжнародних перевезеннях дає можливість оперативного пошуку оптимальних рішень для зменшення числа можливих затримок вагонів та контейнерів, оптимізації часу транспортування в межах транзитних коридорів України та вирішення задачі максимальної ефективності технології міжнародних перевезень з точки зору ресурсозбереження.

Запропоновані положення та моделі функціонування вантажних та припортових станцій по переробці контейнерів рекомендовано до використання при плануванні та організації митної, експлуатаційної та вантажної робіт, що затверджено науково-технічною радою УЗ «Міжнародні транспортні коридори та єдина транспортна система». Ефективність отриманих результатів підтверджено впровадженням на сортувальних та вантажних станціях Південної, Донецької, Одеської залізниць України, а також в підрозділах Міністерства економіки та енергетики Російської Федерації.

Розроблений комплекс моделей з реалізації ресурсозберігаючих технологій при міжнародних перевезеннях використовується в навчальному процесі УкрДАЗТ при вивченні дисциплін «Проектний аналіз», «Митна справа на транспорті», «Взаємодія видів транспорту» та «Управління ланцюгом постачання», в магістерських та навчально-дослідних роботах студентів, на ІППК при УкрДАЗТ.

Особистий внесок здобувача. У наукових працях, що опубліковані зі співавторами, особистий внесок полягає в: [5] - проведена розробка пропозицій по організації митного контролю при транзитних перевезеннях вантажів в межах міжнародних транспортних коридорів України; [7, 8, 10, 11, 15, 23, 31] - виконано формування методики розрахунку прогнозної оцінки по затримкам вагонів на прикордонних передавальних залізничних станціях, проведено розробку імітаційних моделей функціонування прикордонних передавальних станцій в мережах Петрі, розроблено методики ресурсозбереження в системі передачі вантажного вагонопотоку на прикордонних передавальних станціях з використанням нечіткої логіки; [19, 20, 32] - проведено моніторинг роботи державних митних органів України, сформовано пропозиції по удосконаленню організації митних операцій на транспорті; [1, 2, 24] - виконано розробку імітаційних моделей функціонування регіонально-розподільчих центрів, вантажних та сортувальних станцій в межах міжнародних транспортних коридорів; [6, 9, 14, 17] - сформульовано пропозиції по покращенню функціонування комплексів з обслуговування міжнародних контейнерних перевезень, розроблено імітаційну модель процесу виконання митних операцій на припортових пунктах переробки контейнерних вантажів, проведено розробку методики ресурсозбереження на припортових вантажних станціях; [12, 13, 16, 18] - проведено аналіз якісних показників функціонування припортових залізничних станцій, розроблено модель виконання вантажних операцій в портах.

У додатковій науковій праці [33] - проведено моніторинг роботи митних органів України, виконано аналіз контейнерних та контрейлерних перевезень на світових залізницях, сформована Типова технологія митного контролю та огляду вантажів в контейнерно-контрейлерних поїздах на території України.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертації доповідалися, обговорювалися та ухвалені на: 63-71-й міжнародних науково-технічних конференціях кафедр Української державної академії залізничного транспорту, 2002-2009 рр. (м. Харків); 7-й міжнародній науково-практичній конференції «Наука і освіта», 2004 р. (м. Дніпропетровськ); 1-й міжнародній конференції «Ресурсозберігаючі технології в експлуатації засобів транспорту в умовах реформування залізниць України», 2007 р. (м. Євпаторія); міжнародних науково-технічних конференціях кафедр Харківського національного автомобільно-дорожнього університету, 2007-2009 рр. (м. Харків); міжнародній науково-практичній конференції «Перспективні інформаційні технології в економіці: оброблення інформації, моделювання, видавництво» Харківського національного економічного університету, 2008 р. (м. Харків); міжнародній науково-практичній конференції «Сучасні напрямки теоретичних та прикладних досліджень» Одеського національного морського університету, 2009 р. (м. Одеса); міжнародній науково-практичній конференції «Економіка транспорту і промисловості», 2009 р. (м. Коктебель).

Повністю дисертаційна робота доповідалась на об'єднаних наукових семінарах кафедр Національного транспортного університету (м. Київ), Одеського національного морського університету (м. Одеса), Харківського національного автомобільно-дорожнього університету (м. Харків), Української державної академії залізничного транспорту (м. Харків).

Публікації. Відповідно до теми дисертації опубліковано 32 наукові роботи у виданнях, що затверджені ВАК України, та 2 додаткові наукові праці.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається з вступу, семи розділів, висновків, списку використаних джерел та додатків. Повний обсяг роботи складає 613 сторінок, з яких обсяг основного тексту - 340 сторінок. Робота ілюстрована 126 рисунками, з яких 106 рисунків на 88 сторінках, наведено 25 таблиць, з яких 13 таблиць на 11 сторінках. Список використаних джерел складає 236 найменувань на 23 сторінках, 19 додатків на 157 сторінках.

Основний зміст роботи

У вступі обґрунтовано актуальність теми для удосконалення системи міжнародних вантажних перевезень при інтеграції транспортної галузі України в Європейське співтовариство. Сформульовані мета та задачі дослідження, показані зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами, наукова новизна та практична цінність дисертаційної роботи, подано її загальну характеристику.

У першому розділі, виходячи з мети дисертації, проведено аналіз теоретичних досліджень по вирішенню проблеми удосконалення системи доставки вантажів при міжнародних залізничних перевезеннях, практики розвитку вітчизняної та закордонної системи передачі вантажного вагонопотоку залізницям суміжних держав, функціонування та перспективи розвитку діючих на Україні міжнародних транспортних коридорів, проведено моніторинг роботи державних митних органів України, проаналізовані наукові розробки та практичний досвід щодо впровадження передових ресурсозбережуючих технологій на залізничному транспорті.

Аналіз тенденцій розвитку транспортної галузі визначив, що пріоритетним завданням України є реалізація свого вигідного транзитного потенціалу транспортної системи. Однак, дослідження сучасного стану системи передачі експортно-імпортного вагонопотоку та моніторинг роботи митних органів України показав неефективність співпраці робітників транспорту та митних органів, в зв'язку з тим, що інтереси останніх обмежуються лише колом завдань по збільшенню доходів в держбюджет, а не питаннями підвищення швидкості транспортування за рахунок відкритості кордонів та спрощення процедури виконання митних операцій.

Аналізом надійності функціонування транспортної системи, застосуванням нових інформаційних і ресурсозбережуючих технологій у вантажній та експлуатаційній роботі, розвитком теорії та практики технології перевізного процесу, у тому числі технології міжнародних залізничних перевезень та технології проведення митних операцій на транспорті, займалося багато вчених та практичних працівників залізничного транспорту: Аветикян М.А., Андрющенко В.О., Аргунов В.А., Бабаєв М.М., Батищев І.І., Берестов І.В., Бобровський В.І., Бутько Т.В., Василенко М.С., Ветухов Є. А., Грунтов П.С., Данько М.І., Дикань В.Л., Дерибас А.Т., Дьомін Ю.В., Д'яков Ю.В., Єфімов Г.П., Жуковицький І.В., Загарій Г.І., Іловайський М.Д., Кабанов В.М., Казовський І. Г., Католіченко В.О., Кірпа Г.М., Коган Л.О., Козлов В.Є., Котенко А.М., Крячко В.І., Кулешов В.М., Куренков П.В., Лазарєв Х.М., Ломотько Д.В., Матюшин Л.М., Мироненко В.К., Мироненко К.П., Музикіна Г.І., Нагорний Є.В., Науменко В.П., Негрей В.Я., Персианов В.О., Повороженко В.В., Поляков А.О., Савенко А.С., Скалозуб В.В., Смєхов А.О., Сотніков Є.О., Сотников І.Б., Стрекалов Б.М., Терещенко С.О., Тітов М.Ф., Тишкін Є.М., Топчієв М.П., Трихунков М.Ф., Тулупов Л.П., Цегельник М.Л., Циркунов Г.А., Шиш В.О., Яновський П.О. та ін.. Серед іноземних дослідників вирішенням цієї проблеми в останні роки займались: Берен'ї Ж., Берж К., Бойль М.П., Брагдон К.Р., Булє Ж., Кондратович Л.Ж., Спасовіч Л.Н., Сувальскі Р.М., Сьют Ж., Турек Г., Уорт Т., Ферейра Л. та ін. Всі перераховані фахівці внесли дуже великий вклад в розвиток галузі.

Досвіт вітчизняних та закордонних досліджень показав, що «незаплановані» перепростої на кордонах та на великих технічних станціях додатково зменшують надійність функціонування системи міжнародних перевезень та можуть призвести до переорієнтації міжнародних транзитних вантажопотоків в обхід України. У той же час, аналіз попередніх праць, присвячених удосконаленню системи організації міжнародних вантажопотоків, виявив що в більшості досліджень, недостатня увага приділяється проблемі взаємодії різних видів транспорту при виконанні експортно-імпортних перевезень. Фактично не приділяється увага проблемі оптимізації митних операцій на транспорті та питанням митно-тарифного регулювання з точки зору привабливості міжнародних транзитних залізничних перевезень.

В більшості наукових робіт всі елементи транспортного комплексу експортно-імпортних вантажних перевезень (пункти переробки контейнерів, прикордонні передавальні, вантажні припортові, вантажні внутривузлові, сортувальні, дільничні станції та перегони між ними) розглядаються відокремлено, а не системно на макрорівнях. В багатьох працях відсутні теоретичні та практичні рекомендації по ресурсозбереженню або не вирішується проблема збереження ресурсів всіх видів конкретно для оптимізації функціонування транспортного комплексу міжнародних вантажних перевезень.

В зв'язку з виявленими невирішеними теоретичними та практичними задачами, визначилось коло проблем, для вирішення яких необхідно провести формування транспортного процесу системи доставки вантажів при міжнародних залізничних перевезеннях з урахуванням ресурсозбереження.

У другому розділі проводиться вибір напряму досліджень та розробка теоретичних основ для удосконалення технології функціонування системи доставки вантажів при міжнародних залізничних перевезеннях з урахуванням ресурсозбереження. Доведено доцільність проведення дослідження функціонування системи доставки вантажів при міжнародних перевезеннях в три етапи: 1) відокремлені дослідження кожного мікрорівня транспортного комплексу міжнародних вантажних перевезень (ТК МВП); 2) відокремлені макрорівневі дослідження кожного напрямку міжнародних транспортних коридорів (МТК); 3) сукупні дослідження всіх напрямків МТК (комплекс макрорівней). Сутність досліджень на мікрорівнях (залізничних станціях) логістичної системи зводиться до раціоналізації технології проведення митних та супутніх операцій з метою зменшення можливості затримки вагонів та контейнерів. Дослідження на макрорівнях (в межах транспортних коридорів) базуються на визначенні економії часу та витрат ресурсів після зменшення можливості затримки вантажів під митними та іншими операціями. На комплексному рівні проводяться сукупні дослідження ефективності сформованої технології функціонування системи доставки вантажів при міжнародних залізничних перевезеннях в межах України.

З метою аналізу процесу функціонування ТК МВП розроблено схему транспортного комплексу системи доставки вантажів при міжнародних залізничних перевезеннях.

Для дослідження системи, розроблено математичну модель комплексу міжнародних вантажних залізничних перевезень, що дозволило провести: аналітичний опис стану об'єкта; формалізацію вхідних даних та факторів впливу на стан системи; опис перетворення вхідних потоків у вихідні з урахуванням функціонування системи та виведення й оптимізації цільової функції системи міжнародних залізничних перевезень.

Під системою міжнародних вантажних перевезень задано комплекс міжнародних залізничних перевезень, до якого входять прикордонні передавальні, припортові вантажні, внутривузлові вантажні, великі технічні станції та перегони між ними.

Основний критерій, що характеризує ефективність роботи системи - це критерій оптимізації витрати ресурсів всіх видів (R_t).

Складові критерію оптимізації витрати ресурсів мають функціональні залежності від числа затриманих вагонів (контейнерів) - m; годин простою затриманих вагонів по і-й причині - mt_і; вагоно-годин очікування здійснення маневрової роботи - mt_оч.; часу на виконання маневрової роботи із затриманими вагонами - Т_ман.

В зв'язку з цим, основним завданням постає проблема максимальної зміни (оптимізації) вхідних параметрів на виході з логістичної системи «Виробник - Перевізник - Споживач».

Для визначення стану системи на виході з ТК МВП необхідно визначити залежності при перетворенні входів в систему на виходи з неї. Вихідні параметри V системи залежать як від початкового стану системи U₀, так і від перерахованих вище параметрів B_t , CS_t , R_t.

Зміна стану системи відбувається за умови обмеженості ресурсів, що задано в формулі (2). Таким чином, проблема оптимізації технології функціонування ТК МВП зводиться до вирішення проблеми ресурсозбереження. Звідси фазовий простір системи міжнародних вантажних перевезень обмежений по параметру витрати ресурсів (R_t - паливно-енергетичні, виробничі, людські, інформаційні ресурси, а також ресурси рухомого складу, що пов'язані із витратами часу (вагоно-, локомотиво-, контейнеро-, поїздо-години)), а параметр впливу на ТК МВП з боку зовнішніх систем (CS_t) - можливістю затримок вагонів (контейнерів) з митних та інших причин на станціях та перегонах мережі залізниць (Х_t).

Макрорівневу структурно-функціональну схему взаємодії підрозділів залізничного транспорту (мікрорівнів «Прикордонна передавальна станція» (ППС), «Технічна станція» - «Залізничні перегони» (ТС - ПЕР), «Вантажна станція» (ВС)) та митних органів (МО) в межах макрорівня (міжнародного транспортного коридору) наведено на рис. 2. Ця схема являє собою 3-рівневу систему ТК МВП, що описує перетворення стану транспортного комплексу при вході, транзиті та виході з нього.

Важливішими показниками функціонування системи є термін доставки вантажу (Т), а також витрати ресурсів (R) та можливості затримки вагонів (Х). Економічний ефект полягає в зменшенні цих показників.

Технологія роботи на макрорівні ТК МВП повинна бути побудована таким чином, щоб у рамках кожного мікрорівня з заданим ступенем надійності витримувати мінімальний термін доставки.

Час затримок в свою чергу залежить від можливості затримки вагонів чи контейнерів, що визиває необхідність скорочення частки затримок з митних та інших причин. Крім оптимізації часу паралельно вирішується проблема ресурсозбереження.

Таким чином, формування раціональної технології функціонування системи міжнародних вантажних перевезень є багатокритеріальною задачею.

В загальному вигляді цільову функцію сформульовано як вектор максимального зменшення можливого числа затримок вагоно- та контейнеропотоку при максимальній оптимізації часу доставки та витрати ресурсів всіх видів, що можна задати системою рівнянь з обмеженнями або в розширеному вигляді.

У кожній технологічній лінії транспортного комплексу міжнародних вантажних перевезень зважується своє коло задач по ресурсозбереженню. З цієї причини кожна підсистема ототожнюється зі своїми показниками, що впливають на функціонування логістичного ланцюга. У зв'язку з цим процес оптимізації цільової функції (8) можна представити як задачу багатоетапного динамічного програмування з характерним процесом покрокового рішення.

Вибір напрямів удосконалення технології проведення операцій по переробці експортно-імпортних та транзитних вантажів для прикордонних передавальних, сортувальних, припортових та внутривузлових вантажних станцій пропонується проводити на основі сучасних методів економічного та евристичного аналізу, а також методів банківського моніторингу з урахуванням інвестиційної стратегії розвитку транспортної галузі та ступеню ризику при її впровадженні.

Формування комплексу моделей на мікрорівнях логістичної системи запропоновано проводити з використанням математичного апарата нечітких множин, що дозволить враховувати ймовірносні фактори й нечіткості виробничої ситуації при проведенні митних та інших операцій на залізничних станціях й перегонах між ними. Перевірку на адекватність розроблених моделей та концепцій удосконалення параметрів оптимізації транспортного комплексу пропонується проводити з використанням математичного апарату мереж Петрі.

Третій розділ присвячений розробці моделі системи залізничних вантажних перевезень основних міжнародних транспортних напрямків.

Кожний транзитний міжнародний напрямок складається з трьох мікрорівнів («Вхід до ТК МВП» - «Транзит» - «Вихід з ТК МВП»). Задача оптимізації функціонування безпосередньо транспортного коридору залежить від оптимізації роботи в межах мікрорівня «Технічні станції та перегони». Рішення завдання оптимізації стану системи при виході з мікрорівня «Технічні станції та перегони» можливо за рахунок вирішення задачі оптимізації оператора перетворення входів на виходи при функціонуванні системи, цільовою функцією якої для даного мікрорівня є максимальне скорочення часу транспортування вантажів в межах МТК за рахунок максимального зменшення можливості затримки міжнародного вагонопотоку.

В результаті аналізу технологічних операцій в межах мікрорівнів «Технічна станція» та «Залізничні перегони» сформовано наступну множину технологічних, конструктивних та інших факторів, що впливають на можливість затримки та час затримок составів поїздів:

1) характеристики плану (P_R) та профілю (Р_I) колій, а також частки двоколійних (Р₂) та електрифікованих (Р_Е) ліній;

2) завантаженість дільниць МТК рухом вантажних (Q_В) та пасажирських () поїздів;

3) технічні та технологічні характеристики сортувальних станцій (число бригад ПТО та ПКО (S_ПТО та S_ПКО), число маневрових локомотивів (М_Г та М_Ф), число станційних колій в парках (n_П) та ін.).

Для розробки математичної та імітаційної моделі системи міжнародних перевезень в межах МТК проведено загальну оцінку кожного міжнародного транзитного напрямку в межах України (чотирьох міжнародних коридорів МТК №3, МТК №5, МТК №9, МТК №10 та чотирьох коридорів Організації співробітництва залізниць (ОСЗ) МТК ОСЗ №3, МТК ОСЗ №5, МТК ОСЗ №8, МТК ОСЗ «Москва - Сімферополь» з відгалуженнями та доповненнями). Це дозволило отримати значення технічних та технологічних параметрів впливу на стан системи.

Для визначення величини можливості затримки вагонів розроблено математичну модель на основі динамічного моделювання, що враховує вплив сформованої множини факторів при функціональному моделюванні. Показано, що найкращими можливостями для впровадження швидкісного руху володіють МТК ОСЗ №3 (Київ - Ніжин - Бахмач - Конотоп - Хутір-Михайлівський - Зернове - Брянськ - Москва) та МТК №3 (Берлін/Дрезден - Катовіце - Львів - Красне - Тернопіль - Жмеринка - Козятин - Фастів - Київ); найгіршими - МТК№5 (Трієст - Любляна - Загреб - Будапешт - Чоп - Львів), МТК ОСЗ №8 (Фастів - Знам'янка - Нижньодніпровськ-Вузол - Дебальцеве - Красна Могила - Лиха - Волгоград - Макат Бейнеу - Навої - Чарджоу) та МТК ОСЗ «М-С» (Москва - Тула - Орел - Курськ - Бєлгород - Козача Лопань - Харків - Лозова - Синельникове - Запоріжжя - Джанкой - Сімферополь). Розраховано прогнозний сумарний час ходу вантажних поїздів по дільницям всіх коридорів (без врахування часу знаходження на сортувальних, вантажних та прикордонних передавальних станціях, для яких розрахунки проводяться в наступних розділах роботи).

Для проведення функціонального моделювання розроблено модель ТК МВП та модель функціонування транспортного комплексу на мікрорівнях «Технічна станція» та «Залізничні перегони». Схема пересування вагонопотоків в міжнародних залізничних коридорах України є дуже складною багаторівневою системою, що функціонує відразу за кількома як послідовними, так і розгалуженими напрямками. Кожний напрямок даної схеми сам по собі є макрорівнем для функціонування більш дрібних (мікрорівневих) систем, таких як прикордонні передавальні, сортувальні та вантажні станції, а також окремі дільниці колій, що їх поєднують. А кожен мікрорівень включає до себе кілька підсистем, що в свою чергу складаються з багатьох більш дрібних елементів.

Для моделювання процесу функціонування таких складних багаторівневих комплексів найкращим чином підходить такий математичний апарат, як інтегрована система моделювання «Мережі Петрі».

Модель, з одного боку є лише частиною глобальної моделі транспортної мережі залізниць України, а з іншого боку є макрорівневою моделлю для комплексу, до якого входять: 1 прикордонна (Мостиска ІІ), 5 сортувальних (Львів, Жмеринка, Козятин, Фастів та Дарниця (Київ)), 5 груп вантажних станцій (регіонально-розподільчих центрів (РРЦ)) біля вище перерахованих сортувальних, а також 12 перегонів, що з'єднують ці станції зі станціями суміжних МТК та між собою. Кожен перехід даної моделі включає у собі окрему модель конкретної станції або перегону, об'єднання яких дає змогу будувати складні мережі.

У розділі розроблено загальні моделі технічних (сортувальних та великих дільничних) станцій та перегонів між ними, основною метою побудови яких в межах моделей окремих МТК та загальної моделі мережі міжнародних транспортних коридорів України є отримання динаміки функціонування системи, що досліджується, а також «поведінки» елементів транспортного комплексу при застосуванні нових технологій та впровадженні оптимізаційних пропозицій на кожному окремому етапі моделювання.

У четвертому розділі проведено розробку моделі функціонування пунктів переробки контейнерних та контрейлерних вантажів.

Метою моделювання роботи внутривузлових та припортових вантажних станцій є зменшення можливості затримок вагонів та контейнерів при переробці міжнародного вантажопотоку.

Для можливості проведення функціонального моделювання технології переробки міжнародних вантажопотоків на мікрорівні «Вантажна станція», розроблено макрорівневу модель функціонування контейнерних пунктів, що складається з п'яти вкладених моделей підсистем: обробки вхідних транспортних потоків (Т1); обробки контейнерних вантажів на вантажному фронті (Т2); взаємодії залізничного та інших видів транспорту при контейнерних та контрейлерних перевезеннях (Т3); обробки вихідних транспортних потоків (Т4); виконання митних операцій на контейнерному пункті (Т5).

Моделювання взаємодії перерахованих підсистем вантажної станції проведено з використанням мереж Петрі. Запропоновано модель функціонування підсистеми обробки контейнерів по прибуттю, відправленню та при вантажних операціях, що на відміну від існуючих, дозволяє в реальному часі відслідковувати стан будь-якого контейнера. Розроблено комплексні моделі взаємодії залізничного не тільки з автомобільним, а й відразу з морським та річковим видами транспорту. Вперше запропоновано моделі розподілення контейнеро-місць на основі розробленої імітаційної моделі складання плана-карти при сортуванні контейнерів на вантажному фронті та плану комплектоутворення контейнерів. Модель дозволяє враховувати всі можливі вантажні операції (у тому числі й подвійні) з кожним окремим контейнером. Для моделювання процесу сортування контейнеро-місць при вантажних операціях використовуються властивості переходів ТХ-типу. Наприклад, для припортових залізничних станцій, на переході Т1 визначається чи заповнено контейнеро-місце в вагоні контейнером (в позицію Р2), чи - вільне (Р3). На переході Т2 контейнери поділяються на ті, що йдуть під вивантаження (в позицію Р4), та ті, що залишаються в вагоні (так зване “ядро”). Таким чином в позицію Р5 потрапляють транзитні контейнери без переробки. На переході Т3 контейнери розподіляються на 20-футові (позиція Р6) та 40-футові (позиція Р7), що дозволяє вірно враховувати тривалість вантажних операцій (переходи Т4 та Т5) при перевалці з вагонів на судно і так далі. Послідовність моделювання при виконанні перевалки з судів на вагони спрямована в зустрічному напрямку.

Для універсальності отримання результатів моделювання роботи вантажних станцій, розроблено імітаційну модель роботи вантажного фронту по обробці вантажів всіх видів (в тому числі при контрейлерних перевезеннях) та наведено послідовність розрахунку основних параметрів роботи неспеціалізованих вантажних фронтів.

На відмінність від існуючих моделей вантажних станцій, в запропонованих моделях значна увага приділена виконанню митних та інших операцій контролюючими службами при переробці міжнародних вантажопотоків. Для розробки напрямків оптимізації функціонування пунктів по переробці контейнерних вантажів проаналізовано основні операції, що пов'язані з виконанням митного контролю та оформлення, побудовано структурно-логічні схеми обробки контейнерів та документів в митному відношенні, виявлено більше 50 причин затримок контейнерів та транспортних засобів в портах та на вантажних станціях, що згруповані по узагальненим критеріям до 14 основних груп причин затримок.

Для визначення величини можливості затримки вагонів розроблено математичну модель на основі динамічного моделювання мікрорівня «Вантажна станція», що враховує вплив сформованої множини факторів затримок. Після формулювання основних етапів обробки міжнародних вантажопотоків (Y_j) та визначення критеріїв(Х_і), що впливають на значення параметру оптимізації (13) на мікрорівні «Вантажна станція», функція оптимізації динамічної моделі системи отримає вигляд цільової функції.

З урахуванням всіх технологічних операцій в лініях переробки матеріальних та інформаційних потоків в межах логістичної системи та з урахуванням можливих затримок вантажів з митних та інших причин розроблено модель функціонування вантажної станції.

П'ятий розділ присвячений розробці моделі функціонування прикордонних передавальних станцій.

Обмежуючими операціями на прикордонних передавальних станціях є операції, що пов'язані з митним контролем та обробкою документів.

Для можливості подальшої оптимізації параметрів функціонування на мікрорівні «Прикордонна передавальна станція» та проведення функціонального моделювання технології переробки міжнародних вантажопотоків, розроблено модель, що складається з шести вкладених моделей: вхідних потоків; операцій по прибуттю; виконання операцій із затриманими вагонами, виконання з вагонами технічних операцій; технічного обслуговування та ремонту локомотивів; операцій по відправленню. На відмінність від існуючих моделей прикордонних передавальних станцій, в запропонованих моделях значна увага приділена виконанню митних операцій та функціонуванню інших контролюючих служб при переробці міжнародних вантажопотоків. Для цього обираються основні етапи переробки вагонопотоків (У_j) та визначаються фактори Хі (табл. 1), що впливають на значення параметра на кожному етапі.

Відповідно з визначеними факторами затримок, запропоновано докладні покрокові імітаційні моделі для прогнозування ймовірностей всіх затримок вагонів на прикордонній стації та скорочення часу на обробку составів в митному відношенні. Запропоновано та описано послідовність дій для вирішення проблем, що виникають при експортно-імпортних перевезеннях. На відмінність від попередніх досліджень, в моделях враховується як ймовірності проходження кожної підсистеми станції та можливість затримок на кожному етапі, так і ймовірності тривалості виконання будь-яких технологічних операцій. Для можливості моделювання роботи передавальних станцій на західних кордонах, розроблено об'єднану модель спеціальних технічних пунктів, на яких виконуються всі можливі види операцій по обслуговуванню вагонів при необхідності прямування через кордон по іншій ширині колії. На відмінність від існуючих, в моделях враховано переваги та недоліки технічного пункту по заміні візків в составах, термінала по перевантаженню вантажів та технічного пункту, що обладнаний пристроями для розсунення колісних пар, а також розроблено моделі, в яких імітовано послідовність технологічних операцій по зміні ширини колії.

Для подальшої раціоналізації параметрів функціонування ТК МВП на мікрорівні «Прикордонна передавальна станція» розроблено математичну та імітаційну модель, що враховує вплив сформованої множини факторів затримок з наступних причин: додаткового митного огляду (Х1); повторного митного оформлення (Х2); відсутності електронного повідомлення митниці відправлення (Х3); технічної чи комерційної несправностей вагона (Х4); невідповідності даних у транспортно-технічній накладній та вантажній митній декларації (Х5); затримки фітосанітарною, ветеринарною чи карантинною службами (Х6); затримка служб екологічного та радіаційного контролю (Х7); невірного оформлення документів (Х8); відсутності або закриття коду експедитора (Х9); порушення маршруту прямування (Х10); відсутності інформації в центральній базі даних (Х11); відсутності рахунку-фактури (Х12); тимчасової заборони ввозу-вивозу (Х14) та інших (Х13).

В шостому розділі проводиться функціональне моделювання роботи системи доставки вантажів при міжнародних залізничних перевезеннях.

Функціональним моделюванням вирішується задача, яка за своєю сутністю зведена до необхідності раціоналізації митного контролю при транзитних та експортно-імпортних перевезеннях вантажів в межах міжнародних транспортних коридорів за рахунок зменшення можливості затримки вагонів та контейнерів (). Для функціонального моделювання, що засновано на використанні принципів теорії нечітких множин розроблено методику розрахунку функції приналежності по затримкам вагонів та контейнерів, яка дозволяє виявити найбільш слабкі місця в технології обробки составів в митному відношенні як для окремих залізничних (прикордонних передавальних, припортових, внутривузлових вантажних, сортувальних та дільничних) станцій, так і для цілого комплексу таких станцій.

Так функція (18) для затриманих вагонів на прикордонних передавальних станціях описується функцією приналежності

Ця функція приналежності показує, що на етапі 1 (у1) затримка може відбутися з часткою ймовірності, що дорівнює максимальній із часток затриманих вагонів за даний рік по причинах Х3 або Х11 (табл. 1); на етапі (у2) приналежність функції по затриманих вагонах дорівнює нулю; на етапі (у3) - відповідає Х4 та ін.

За період кількох останніх років для всіх станцій за статистичними спостереженнями розробляється масив даних із визначеними можливостями затримок (Х_і) на всіх етапах (У_j), на підставі якого розраховується функція приналежності до затриманих вагонів по кожному року окремо (А_і) та підсумкова, що надає прогнозну оцінку можливості затримки вагонів. Аналогічно розраховується функція приналежності по прикордонним передавальним станціям суміжних країн (В_і). Потім визначається сумарна можливість затримки вагонів по обом передавальним станціям різних країн.

Аналогічно виводяться функції приналежності по затриманим вагонам і контейнерам для інших елементів ТК МВП (внутривузловим, припортовим вантажним, сортувальним та дільничним станціям).

Після виведення функції приналежності для всіх елементів ТК МВП, на основі методів евристичного аналізу, а також методів банківського моніторингу з урахуванням інвестиційної стратегії розвитку транспортної галузі та ступеню ризику, обґрунтовано покрокову динамічну послідовність впровадження удосконалень щодо існуючої технології роботи залізничних станцій в межах макрорівня системи міжнародних вантажних перевезень. За рахунок оптимізаційних пропозицій, сутність яких полягає в удосконаленні процесу взаємодії транспортних підрозділів України та суміжних держав із митними органами, доведено можливість зменшення затриманих вагонів та контейнерів на припортових (рис. 9), прикордонних передавальних (рис. 10) та інших станціях. Наприклад, об'єднання операцій по проведенню перевірки вагонів службами фітосанітарного, ветеринарного, екологічного, карантинного та радіаційного контролю відразу представниками двох країн на відповідних етапах обробки (Уі) дозволить частково зменшити сумарну частку затримок з причин Х6 та Х7, Х2 та Х8; проведення частини митних операцій безпосередньо в русі зменшить затримки з причин Х1, Х3, Х6, Х7, Х8 та Х11; використання загального парку вагонів та контейнерів серед країн-партнерів - з причин Х4, Х2 та Х8; проведення «вибіркового» митного огляду частки вагонів (контейнерів), а не всього составу - з причин Х1, Х6, Х7, Х13 та ін.

Для оптимізації системи обслуговування транзитного міжнародного вагонопотоку в межах всього МТК (У_і) виведено та раціоналізовано значення функції приналежності можливості затримки вантажних поїздів.

Виявлено, що частку затримок транзитного вагонопотоку на сортувальних станціях в межах міжнародних транспортних коридорів можливо зменшити в середньому по всім МТК України - на 27,4%.

В сьомому розділі проводиться аналіз результатів дослідження функціонування транспортного комплексу по доставці вантажів при міжнародних залізничних перевезеннях.

З урахуванням отриманих результатів оптимізації показника затриманих вагонів та контейнерів, проведено імітаційне моделювання функціонування прикордонних передавальних, припортових, внутривузлових вантажних, сортувальних станцій та прилеглих перегонів.

...