Теоретические и методологические основы развития транзитного потенциала автотранспортных систем регионов (на примере Челябинской области)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Теоретические и методологические основы развития транзитного потенциала автотранспортных систем регионов (на примере Челябинской области)

Специальность 05.22.01 - «Транспортные и транспортно-технологические системы страны»

Ларин О.Н.

Москва - 2008

Работа выполнена в Московском автомобильно-дорожном институте (государственном техническом университете).

Научный консультант - заслуженный деятель науки РФ

доктор технических наук, профессор

Миротин Леонид Борисович.

Официальные оппоненты: заслуженный деятель науки и техники РФ

доктор технических наук, профессор

Резер Семен Моисеевич;

доктор технических наук, профессор

Николашин Владимир Михайлович;

доктор технических наук, профессор

Лукинский Валерий Сергеевич.

Ведущая организация - ОАО «Научно-исследовательский институт автомобильного транспорта».

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Автотранспортные системы регионов России выполняют большой объем работы по перевозке грузов и пассажиров. Они участвуют в процессе местного воспроизводства, обеспечивая доставку сырья и готовой продукции внутри региона и за его пределы, с участием элементов региональной автотранспортной системы обслуживаются транзитные международные и межрегиональные потоки грузов.

Правительство России ставит задачи увеличения объемов международных транзитных перевозок по России, которые, благодаря выгодному транспортно-географическому положению страны, способны обеспечить отправителям грузов экономию времени и денег, а для России дополнительные доходы от экспорта транспортных услуг. Принимая во внимание достаточно стабильное состояние отечественной экономической системы на фоне мирового экономического кризиса, транзит по России имеет хорошие перспективы роста.

Не менее актуальной для России является задача повышения эффективности межрегиональных транзитных сообщений. Принимая во внимание размеры территории страны, расположение ресурсных и перерабатывающих баз, характер хозяйственных связей и расселения населения, становится очевидным, что дальнейшее социально-экономическое развитие России в значительной мере будет зависеть от скорости и экономичности межрегиональных сообщений, выполняемых, в том числе по автотранспортным системам транзитных регионов. Повышение эффективности межрегиональных сообщений способно качественно изменить характер размещения и взаимодействия производительных сил, позволит создать новые экономические центры, расширить площадь территорий Российской Федерации, вовлеченных в активный экономический оборот, увеличить объем внутреннего рынка и расширить рынки сбыта отечественной продукции за пределами страны.

В связи с активным участием России в интеграционных процессах с зарубежными странами заметно возрастают объемы международных автомобильных перевозок грузов внешней торговли транзитом по автотранспортным системам приграничных регионов. Задача реализации внешнеэкономического потенциала страны обуславливает необходимость повышения эффективности внешнеэкономического транзита.

Развитие транзитного потенциала автотранспортных систем регионов имеет огромное социально-экономическое и геополитическое значение. Однако современное состояние автотранспортных систем многих транзитных регионов страны не позволяет в полной мере обеспечить высокую эффективность транзитных перевозок. В то же время отечественными учеными не уделяется достаточного внимания вопросам развития транзитного потенциала автотранспортных систем регионов России. В этой связи представляется актуальным исследование факторов, определяющих потенциал автотранспортных систем регионов страны по эффективному обслуживанию транзитных потоков, и разработка рекомендаций по его развитию.

Цель работы состоит в совершенствовании теоретико-методологических основ организации и функционирования автотранспортных систем регионов и разработке принципов их развития в условиях роста транзитных сообщений.

Задачи исследования:

1) разработка методических основ оценки транзитных провозных возможностей автотранспортных систем регионов;

2) исследование факторов, определяющих транзитную нагрузку на транспортные системы регионов и влияющих на эффективность обслуживания транзитных потоков;

3) разработка концептуальных основ развития транзитного потенциала автотранспортных систем регионов;

4) исследование теоретических аспектов типологии транспортных систем и обоснование таксономических принципов их систематики; построение интегрированной модели автотранспортной системы региона и ее функциональная характеристика;

5) разработка методологических основ структурного построения автотранспортных систем регионов и исследование системологических принципов их функционирования и развития;

6) разработка моделей и методов оптимизации региональных автотранспортных сетей, обеспечивающих высокую эффективность транзитных сообщений.

Объектом исследования являются автотранспортные системы регионов страны, а конкретным объектом наблюдения - автотранспортная система Челябинской области.

Предметом исследования являются теория и методология организации и функционирования автотранспортных систем регионов, методы оценки эффективности транзитных сообщений, модели и методы развития автотранспортных сетей.

Теоретико-методологические основы исследования. Диссертационное исследование выполнено на основе трудов ведущих отечественных и зарубежных учетных в области проектирования и развития транспортных систем, мультимодальных и интермодальных перевозок, моделирования транспортных потоков и оптимизации транспортных сетей. Теоретико-методологической основой исследования явились системный подход, системный анализ, технология терминальных перевозок, теория иерархических многоуровневых систем, транспортная логистика.

Информационная база исследования. Законодательные и нормативные правовые акты, Транспортная стратегия России, Федеральные и региональные целевые программы развития транспортных систем, материалы федеральных и региональных органов власти и управления, статистические данные Челябинской таможни и Управлений государственного автодорожного надзора по Челябинской и Курганской областям и другие материалы.

Научная новизна диссертационной работы. В диссертации обосновано использование функционального подхода к организации автотранспортных систем регионов, что явилось предпосылкой получения следующих новых научных результатов:

1. Разработаны методические рекомендации по оценке транзитных провозных возможностей автотранспортной системы региона, обоснованы подходы и используемые характеристики, предложены аналитические выражения для оценки транзитного потенциала, исследованы факторы, определяющие уровень транзитной нагрузки и влияющие на эффективность транзитных сообщений.

2. Сформулирована концепция развития транзитного потенциала автотранспортных систем регионов, определены стратегические цели обслуживания транзитных сообщений, приоритеты развития объектов транспортно-технологической инфраструктуры, принципы реконфигурации и оптимизации параметров автодорожной сети, размещения транспортных узлов в региональных автотранспортных системах, обеспечивающие высокую эффективность транзитных сообщений и повышающие степень использования транзитных провозных возможностей автотранспортной системы.

3. Разработаны теоретические положения типовой модели интегрированной автотранспортной системы, которая включает иерархию функциональных таксонов, обоснование и характеристику интеграционной и транзитной функций, исследованы особенности функционирования автотранспортной системы региона, выявлено образование межсистемных связей при обслуживании транзитных сообщений.

4. Исследованы методологические принципы структурного построения автотранспортных систем регионов, разработана стратифицированная модель структуры компонентов, которая позволяет отобразить сложный и неоднородный по своей природе состав частей автотранспортной системы и особенности их взаимодействия, объяснить механизмы образования системных эффектов, и обосновать распределение полномочий по развитию автотранспортной системы региона.

5. На основе исследования системных закономерностей функционирования и развития автотранспортных систем разработано теоретическое обоснование механизмов взаимодействия и межсистемной интеграции в многоуровневых транспортных системах и разработаны методологические принципы их согласованного функционирования.

6. Теоретически обоснована модель фазовых состояний транспортных потоков, исследован механизм фазовых переходов в состояниях транспортных потоков, определены основные индикаторы агрегатных состояний и обоснован диапазон из возможных изменений, разработаны рекомендации по использованию модели фазовых состояний для целей развития транзитного потенциала автотранспортных систем регионов.

7. Разработаны методы размещения сетевых узлов в автотранспортных системах регионов, обеспечивающие интеграцию внутрирегиональных и транзитных грузопотоков, разработана модель оптимизации параметров обходных путей населенных пунктов, используемых для движения транзитного транспорта.

Практическая значимость. Результаты исследования имеют прикладной характер и могут быть использованы федеральными и региональными органами власти и управления при разработке комплексных программ развития автотранспортных систем страны и регионов. Разработанные в диссертации подходы, модели и методы ориентированы на практическое применение и расширяют возможности по оценке результатов функционирования автотранспортной сети региона и обоснованию проектов ее реконструкции и развития в целях повышения эффективности транзитных сообщений. Внедрение результатов исследования позволяет более рационально решать задачи комплексного развития автотранспортной системы региона за счет повышения качества результатов анализа транзитообразующих факторов и обоснованности оценок потребностей в перспективных транзитных провозных возможностях, конкретизации требований к состоянию объектов транспортно-логистической инфраструктуры регионов и формирования сбалансированных программ по их развитию.

Реализация результатов исследования. Результаты диссертационного исследования применяются на практике Федеральным государственным учреждением «Управление федеральных автомобильных дорог «Южный Урал» при оценке эффективности функционирования сети федеральных автомобильных дорог, проходящих по территории Челябинской области, и при обосновании проектов их реконструкции и развития.

Разработанные в диссертации теоретико-методологические принципы развития транзитного потенциала автотранспортной системы региона используются Министерством экономического развития Челябинской области в программах модернизации транспортно-логистической инфраструктуры Челябинской области, направленных на реализацию транспортно-географических преимуществ региона. Модели и методы развития транзитных ресурсов региона применяются при обосновании проектных мероприятий по реконструкции и строительству объектов автотранспортной сети Челябинской области и обеспечивают достижение положительного социального эффекта в виде улучшения транспортной инфраструктуры региона и развития транзитного потенциала его автотранспортной системы. Содержащиеся в диссертационном исследовании конкретные рекомендации по развитию сети автомобильных дорог регионального значения и формированию сети логистических комплексов на территории региона учтены в Стратегии социально-экономического развития Челябинской области до 2020 года.

Результаты диссертационного исследования используются в учебном процессе в Московском автомобильно-дорожном институте (государственном техническом университете) и Южно-Уральском государственном университете.

Диссертационное исследование выполнено в рамках научно-исследовательской работы по проблемам организации и функционирования транспортных систем по заданию Федерального агентства по образованию РФ (рег. номер 01.20.0 803054).

Квалификация работы. Диссертационное исследование квалифицируется как теоретическое обобщение, направленное на решение крупной научной проблемы повышения эффективности транзитных сообщений по автотранспортным системам регионов, имеющей важное хозяйственное значение для развития автомобильного транспорта страны и повышения конкурентоспособности отечественной транспортной системы.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Методические рекомендации по оценке транзитных провозных возможностей автотранспортных систем регионов.

2. Концептуальные основы развития транзитного потенциала автотранспортных систем регионов.

3. Интегрированная модель автотранспортной системы региона, ее функциональная характеристика.

4. Методология структурного построения автотранспортных систем регионов, разработанная на основе теории многоуровневых иерархических систем.

5. Механизмы межсистемной интеграции в многоуровневых транспортных системах, методологические принципы их согласованного функционирования.

6. Модель фазовых состояний транспортных потоков и рекомендации по ее использованию для целей развития транзитного потенциала автотранспортных систем регионов.

7. Методы размещения сетевых узлов в автотранспортных системах регионов, модель оптимизации параметров обходных путей населенных пунктов.

Апробация работы. Основные теоретико-концептуальные положения, рекомендации и результаты исследования доложены и одобрены на международных, региональных и отраслевых конференциях в Челябинске (2002-2008 гг.), Тюмени (2005-2008 гг.), Москве (2002, 2004, 2007 гг.), Екатеринбурге (2007-2008 г.), Самаре (2008 г.), Перми (2008 г.), Санкт-Петербурге (2008 г.), Ереване (2008 г.).

Публикации. Основные результаты диссертационного исследования опубликованы в 26 работах, в том числе - 1 монография. В рекомендованных ВАК РФ изданиях опубликовано 10 работ. В опубликованных работах автору принадлежат основные идеи, теоретический и экспериментальный материал, выводы.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Основной текст размещен на 429 страницах, включает 45 таблиц, 88 рисунков. Список литературы включает 218 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ диссертации

В ведении обосновывается актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования, а также приведены основные научные результаты диссертационной работы.

В первой главе разрабатываются концептуальные основы развития транзитного потенциала автотранспортной системы региона. Исследуется содержательная характеристика транзитного потенциала автотранспортных систем как научной категории. В основе дефинитивной конструкции транзитного потенциала автотранспортной системы лежит потенциальная составляющая. Для характеристики потенциальных возможностей автотранспортных систем использованы прагматический и системный подходы. Транзитная составляющая характеризуется через технологический и территориальный аспекты. В табл. 1 сведены основные характеристики и подходы к оценкам транзитного потенциала автотранспортных систем.

Таблица 1

Содержание транзитного потенциала автотранспортных систем

Оценка потенциальной составляющей	Характеристика транзитной составляющей
Области оценок	Подходы к оценкам	Технологический аспект	Территориальный аспект
	Прагматический	Системный
Используемые ресурсы	Инструментально-аналитические характеристики	Характеристики внутренней среды	Отсутствие перегрузочных операций в промежуточных пунктах	Пункты отправления и назначения находятся за территориальными границами транспортной системы
Результаты и цели деятельности	Экономические характеристики	Характеристики внешнего окружения

Транзитный потенциал автотранспортной системы является важнейшей характеристикой ее состояния, отражающей соответствие уровня развития автотранспортной системы текущим и перспективным потребностям в транзитных сообщениях, осуществляемых между отправителями и получателями груза, расположенными за границами транзитной территории. Достигнутый уровень реализации транзитных возможностей автотранспортной системы оценивается показателями выполнения транзитных перевозок, а цели развития транзитного потенциала разрабатываются на основе критериев эффективности обслуживания транзитного потока. Для оценки эффективности транзитных сообщений по автотранспортным системам регионов использован затратный критерий. Показатель транзитных провозных возможностей автотранспортных систем оценивает степень использования грузовых характеристик подвижного состава при существующем уровне транспортно-эксплуатационных показателей (скорости движения, времени выполнения погрузочно-разгрузочных работ, использовании пробега и др.).

Основной причиной неполного использования транзитных провозных возможностей автотранспортных систем является неравномерность транзитного грузопотока по направлениям перевозок, что, как следствие, приводит к ценовой дискриминации в отношении клиентов в зависимости от направления грузовых перевозок. Уровень потенциальной недозагрузки подвижного состава, следующего по направлению с наименьшим объемом транзитного грузопотока, оценивается коэффициентом неравномерности грузопотока по направлениям _ti для i-го региона (i I), который рассчитывается через отношение разности между объемом грузопотока в направлении «вывоз» и объемом грузопотока в обратном направлении, ввозимого в i-ый регион назначения по направлению «ввоз», к максимальному объему грузопотока по одному из этих направлений:

.

Для совокупных объемов транзитного грузопотока между множеством i-х регионов (i I) по направлениям «вывоза» и «ввоза» рассчитывается коэффициент неравномерности транзитного грузопотока по направлениям:

,

где i = 1, … n - количество регионов отправления (назначения).

Фактический уровень использования транзитного потенциала автотранспортной системы W_tф (т/сут.) оценивается по формуле:

, (1)

где N_t - максимальная часовая интенсивность движения транзитного транспорта, авт./ч; q_tср - средний объем загрузки единицы подвижного состава, т/авт.; l_t - протяженность транзитного пути по региону, км; _t - показатель доли груженого транспорта в составе транзитного потока; - средняя скорость движения транзитного транспорта, км/ч; Т_t - продолжительность движения транзитного транспорта в течение суток по автодорожной сети региона, ч.

Развитие транзитного потенциала автотранспортной системы предполагает ликвидацию «разрыва эффективности» ее функционирования за счет увеличения средней скорости и ликвидации непроизводительных пробегов транзитного транспорта. Потенциальный уровень развития транзитных провозных возможностей автотранспортной системы W_tp определяется по формуле:

, (2)

где _t - скорость движения транзитного потока в условиях, когда отсутствует загрузка федеральных дорог внутрирегиональными сообщениями.

Абсолютный (максимальный, предельно возможный) уровень развития транзитного потенциала автотранспортной системы W_tа определяется по формуле:

. (3)

Региональные автотранспортные системы обслуживают четыре вида транспортных сообщений: ввоз (начинаются за пределами региона, в нем заканчиваются), вывоз (начинаются в регионе, заканчиваются за его пределами), местные (начинаются и заканчиваются внутри региона) и транзит (начинаются и заканчиваются за пределами региона). Сообщения ввоза, вывоза и местные обусловлены потребностями населения и отраслей экономики региона и рассматриваются как региональные сообщения. Сообщения ввоза и вывоза являются внешними сообщениями, местные являются внутрирегиональными сообщениями. Транзитные сообщения разделены три вида: международный транзит, межрегиональный транзит, внешнеторговый (внешнеэкономический) транзит. Межрегиональный и внешнеторговый транзит является внутренним транзитом.

Распределение транзитных сообщений по автотранспортным сетям происходит с учетом возможных способов осуществления сообщений (наличие связующих путей) и критериев их оценки (расстояние, скорость движения, ограничения на движение и др.). В первом случае речь идет о модальном выборе, во втором - о критериальном выборе. Проведенные исследования выявили неравномерное распределение транзитной нагрузки как по отдельным регионам, так и по автотранспортной сети регионов. Наибольшая концентрация транзитных потоков отмечается на магистральных дорогах, связывающих промышленные центры страны и обеспечивающих выходы к пограничным переходам по направлениям международных торговых связей.

Рост транзитных международных потоков напрямую связан с развитием мировой экономики по глобальной модели. В настоящее время темпы роста международной торговли в физическом выражении превосходят темпы роста международного производства. Поэтому товарообмен между отдельными странами и континентами стремительно возрастает. Геополитическая и геоэкономическая сущность международного транзита заключается в том, чтобы сопредельные государства не препятствовали прохождению товаров по их территории. Российская Федерация заинтересована в увеличении международного транзитного потока по национальной транспортной системе. Реализация инновационно-активного сценария социально-экономического развития страны предполагает постепенный переход отечественной экономики от экспорта сырья к экспорту готовой продукции и услуг. При этом экспорт транспортных услуг рассматривается в качестве самостоятельной точки роста национальной экономики.

Сложившаяся система специализации отечественных промышленных объектов на добывающие, перерабатывающие и производственные, и их привязка к местам расположения используемых ресурсов (сырьевых, энергетических, интеллектуальных и пр.), обуславливают территориальную удаленность этих объектов друг от друга и необходимость осуществления транспортных сообщений между ними. Анализ распределения транспортных сообщений по экономическим районам страны показывает, что примерно третья часть объемов перевозок осуществляется без образования транзита; объем межрегиональной транзитной нагрузки на транспортные системы регионов составляет в среднем не менее 40% от общего объема перевозок, выполняемых по транспортной системе региона; транзитная нагрузка концентрируется на транспортных сетях регионов, связывающих промышленные центры.

Наибольший объем внешнеэкономической транзитной нагрузки приходится на приграничные регионы страны, через которые проходят магистральные пути федерального значения, используемые для межрегиональных и международных сообщений. С учетом геоэкономического положения России образуется пять основных направлений международных автомобильных перевозок: Северо-Западное, проходит через границы с Норвегией и Финляндией; Западное - через границы с Белоруссией, Латвией, Литвой, Польшей, Украиной, Эстонией; Юго-Западное - через границы с Азербайджаном и Грузией; Южное - через российско-казахстанскую границу; Юго-Восточное - через пропускные пункты на границах с Китаем и Монголией. Южное направление в последнее время приобретает важное стратегическое значение для национальных интересов России, так как через российско-казахстанскую границу осуществляются международные автоперевозки не только собственно с Казахстаном, но и со странами Центральной Азии и Китаем, а также перевозки транзитных грузов между этими странами и странами европейского континента. В последние годы отмечается существенный рост внешнеэкономических перевозок через автомобильные пункты пропуска на Российско-казахстанской границе, что обусловлено высокими темпами роста внешней торговли России с азиатскими странами.

Особенности загрузки автотранспортной системы Челябинской области транзитными потоками обусловлены радиальной конфигурацией четырех автомобильных дорог федерального значения, каждая из которых обслуживает конкретное геоэкономическое направление с различной мощностью транзитных сообщений. Основную транзитную нагрузку на автотранспортную систему Челябинской области создают межрегиональные грузопотоки широтного направления (табл. 2).

Таблица 2

Распределение транзитных сообщений по направлениям сети федеральных автодорог, %

Наименование автомобильных дорог	М-5 «Урал»	«Подъезд автодороги М-5 к г. Екатеринбургу»	М-51 «Байкал»	М-36 «Челябинск - Троицк»
М-5 «Урал»	--	65	23	12
«Подъезд автодороги М-5 к г. Екатеринбургу»	67	--	12	21
М-51 «Байкал»	78	12	--	10
М-36 «Челябинск - Троицк»	56	35	9	--

Для всех видов транзитных сообщений, проходящих по Челябинской области, характерна высокая неравномерность грузопотока по направлениям. Через автомобильные пункты пропуска, расположенные в Челябинской и соседних областях, в международном транзитном сообщении из Европы в Азию перевозится в среднем в семь раз больше транзитных грузов, чем в обратном направлении. Из российских регионов также почти в семь раз больше вывозится экспортных грузов, чем поступает по импорту. В межрегиональном транзите аналогично преобладает восточное направление. Среднее значение коэффициента неравномерности грузопотока _t по всем транзитным сообщениям составляет 0,82. Соответственно свыше 80% транзитного грузового транспорта по наименее загруженному направлению следует в порожнем состоянии. Для повышения уровня использования транзитных провозных возможностей автотранспортных систем регионов необходимо создание транзитных узловых центров, обеспечивающих интеграцию транзитных грузопотоков с учетом их неравномерности по направлениям и регионам назначения.

Проведенные обследования вывили достаточно высокий уровень загрузки федеральных автодорог в границах Челябинской области внутрирегиональными сообщениями (табл. 3), что негативно отражается на условиях движения транзитного транспорта. Полученные данные показывают характерное снижение средней скорости движения на участках федеральных автодорог с большим числом примыканий дорог местного и регионального значения.

Таблица 3

Распределение транспортных сообщений по видам в структуре потока по федеральным автодорогам, %

Наименование автомобильных дорог	Транзитные сообщения	Внешние сообщения	Внутрирегиональные сообщения
М-5 «Урал»	55	20	25
«Подъезд автодороги М-5 к г. Екатеринбургу»	60	30	10
М-51 «Байкал»	70	10	20
М-36 «Челябинск - Троицк»	10	15	75

Загрузка федеральных автодорог внутрирегиональными сообщениями обусловлена особенностями конфигурации сети автодорог федерального, регионального и местного значения. Особенно интенсивно федеральные дороги используются для внутрирегиональных сообщений на подходах к крупным населенным пунктам. В структуре транспортного потока на подходах федеральных автодорог к г. Челябинску почти 80% приходится на внутрирегиональные сообщения, в том числе около 50% сообщений выполняется с пригородным сектором. На соответствующих участках федеральных дорог отмечается характерное изменение интенсивности движения и состава потока. На фоне монотонного снижения интенсивности движения и аналогичного уменьшения доли легковых автомобилей в составе транспортного потока по мере удаленности от региональной столицы отмечается возрастание средней скорости движения. Данная динамика объясняется характером сообщений на подходах к городским агломерациям. Крупные населенные пункты являются центрами «поля активных сообщений», в котором реализуются регулярные (ежедневные) социально-экономические связи населения и предприятий отраслей экономики. Основным признаком «активности» является возвратность сообщений, под которой в данном аспекте понимается возможность осуществления транспортных сообщений в оба конца пути с продолжительностью выполнения не более чем в течение рабочего времени суток. Для «активных» сообщений с учетом ограничения временного фактора в основном используются легковые автомобили. По эмпирическим данным динамики состава потока и интенсивности движения с учетом расположения объектов транспортных связей вокруг г. Челябинска определены границы «поля активных сообщений» по всем направлениям федеральных дорог.

Результаты исследования динамики скорости потока в «поле активных сообщений» имеют большое практическое значение и могут быть использованы для определения параметров обходных дорог населенных пунктов. Чтобы исключить потери времени при движении с низкой скоростью в «поле активных сообщений» обходная дорога должна соединять федеральные дороги за границами этого поля. Однако при увеличении радиуса обходного пути возрастает протяженность обхода, на преодоление которого, возможно, потребуется больше времени, чем потенциальные потери времени, связанные с движением в границах «поля активных сообщений».

Для обоснования уровня развития транзитных провозных возможностей автотранспортной системы Челябинской области выполнен прогноз всех видов сообщений на период до 2025 г. Для прогноза внутрирегиональных сообщений использовалась гравитационная модель, учитывающая влияние численности жителей населенных пунктов региона, уровня их автомобилизации, расстояние и условия движения между ними. Для прогноза внутреннего транзита использовались трендовые модели, основанные на динамике ВВП и ВРП, объемов внешней торговли. Для прогноза международных транзитных перевозок использовалась логистическая функция с S-образной (сигмовидной) формой графика. Эта кривая имеет две точки перегиба и характеризуется переходом от ускоряющегося роста к равномерному (вогнутость) и от равномерного роста к замедляющемуся (выпуклость). В табл. 4 приведены результаты расчетов фактического W_tф, возможного W_tp и абсолютного (максимального) W_tа транзитного потенциала автотранспортной системы Челябинской области по формулам (1), (2) и (3) соответственно и прогноза потребностей в транзитных ресурсах.

Таблица 4

Оценка и прогноз транзитного потенциала автотранспортной системы Челябинской области

Направление транзитного сообщения (маршрут)	2007 г. (оценка)	2025 г. (прогноз)
	Wtф, т/сут.	Wtp, т/сут.	Wtа, т/сут.	Wtф, т/сут.
М-5 «Урал» - М-36	535	900	1 495	860
М-5 «Урал» - М-51 «Байкал»	1 103	1 969	3 148	1 670
М-5 «Урал» - «Подъезд дороги М-5 к Екатеринбургу»	1 241	2 297	3 660	1 925
М-36 - «Подъезд дороги М-5 к Екатеринбургу»	594	1 084	1 741	950
М-51 «Байкал» - «Подъезд дороги М-5 к Екатеринбургу»	2 021	3 941	6 286	3 100
М-36 - М-51 «Байкал»	947	1 642	2 594	1 470
Всего	6 441	11 833	18 924	9 975

Для всех транзитных направлений характерен невысокий уровень использования транзитных провозных возможностей автотранспортной системы Челябинской области (около 35% абсолютного уровня W_tа и около 55% потенциального уровня W_tp). Дефицит транзитных провозных возможностей к 2025 г. составит 3534 т/сут. В то же время у автотранспортной системы Челябинской области имеется необходимый потенциал для обслуживания существующих и перспективных объемов транзитных грузопотоков (W_tp, > W_tф), однако фактический уровень его использования W_tф должен быть увеличен на величину W_tф = W_tф - W_tф.

В рамках федеральной целевой программы по развитию транспортной системы России предусматривается реконструкция федеральных автодорог М-5 «Урал», М-36 «Челябинск - Троицк» и «Подъезд автодороги М-5 «Урал» к г. Екатеринбургу» в первую техническую категорию. Выполненные расчеты показывают, что данные мероприятия способны увеличить транзитный потенциал региона на 589 т/сут. до 7030 т/сут., чего недостаточно для полного удовлетворения потребностей в транзитных провозных возможностях с учетом прогноза. Решение данной проблемы требует комплексного развития объектов автотранспортной системы региона.

Концептуальная модель развития транзитного потенциала автотранспортной системы региона ориентирована на снижение затрат на выполнение транзитных сообщений по транспортным системам регионов за счет увеличения средней скорости транзитных сообщений и повышения степени обратной загрузки транзитного автотранспорта. Для этой цели могут использоваться следующее основные средства: реконфигурация сетей региональных и местных автодорог, обеспечивающая концентрацию внутрирегиональных сообщений и снижение их нагрузки на федеральные дороги; организация обходов федеральными автодорогами населенных пунктов с учетом влияния внутрирегиональных сообщений на условия движения транзитного транспорта на подходах федеральных дорог к населенным пунктам; создание транспортных узлов, выполняющих функции по интеграции транзитных потоков с учетом их неравномерности по направлениям, и обеспечивающих высокую степень загрузки транзитного транспорта. Реконфигурация сети дорог предполагает обоснование рациональных мест соединения дорог регионального и местного значения между собой и с дорогами федерального значения с учетом взаимного расположения населенных пунктов региона и объемов внутрирегиональных и внешних сообщений.

Во второй главе исследуются теоретические вопросы типологии автотранспортных систем. Проанализированы известные типовые модели транспортных систем (модель транспортной системы как совокупности различных видов транспорта, модель транспортной системы как участника социально-экономической деятельности, класс многоуровневых моделей транспортной системы, включая административно-территориальную модель и др.). Отмечается ограниченность использования известных моделей для целей развития транзитного потенциала автотранспортных систем, так как они не учитывают технологические и организационные особенности транзитных перевозок. Обосновывается необходимость разработки новой типовой модели, основанной на функциональном подходе к построению многоуровневых транспортных систем, что позволит отразить особенности участия объектов транспортной инфраструктуры различных функциональных уровней в обслуживании транзитного потока.

Теоретико-методологической основой формирования многоуровневых транспортных систем на основе функционального подхода является топология транспортных связей и методология транспортного районирования. Функциональный уровень автотранспортный системы в теоретико-множественной трактовке образуется на основе структурирования транспортных связей между некоторыми объектами h по признаку k:

А^s = { h^k }, А^s Т, h^k H;

,

где s - ранг (функциональный уровень) системы Т множества транспортных районов А, (s = 1, …, n).

Для реализации межрайонных транспортных связей Х_s между корреспондирующими транспортными районами А^m и Аⁿ организуются межрайонные сообщения g^mn G^mn, которые осуществляются межрайонной транспортной системой N^y с использованием межрайонной транспортной сети R^у, включающей пути сообщения r^у и сетевые узлы. Сетевые узлы являются местом соединения межрайонной и местной транспортных сетей. Выделяется два типа сетевых узлов: дорожный узел b^y - место соединения межрайонных и местных транспортных путей сообщения (перекресток дорог); транспортный узел (терминал) B^y - место, где происходит смена вида транспорта или подвижного состава. Узлы B^y могут выполнять функции дорожных узлов b^y.

Межрайонные транспортные сообщения g^mn (g^mn G^mn) могут быть представлены в виде цепочки сообщений: g^mn = {g, g, g}. Сообщения g (g G) и g (g G) выполняются соответственно по местным сетям R^m и Rⁿ, а сообщения G - по межрайонной сети R^y. Сообщения G и G концентрируются в так называемых предельных точках (i = 1, …z; z ? s) транспортных районов, в которых соединяются местные R^m, Rⁿ и межрайонная R^y сети. Предельные точки размещаются в сетевых узлах b^y и B^y.

В отличие от узла b^y, при прохождении которого параметры транспортных сообщений не изменяются, в узле B^y параметры транспортных сообщений преобразуются: g B^y g и т.д. При преобразовании транспортных сообщений в узлах B^y выполняются, как правило, следующие условия: g > g; g < g.

Функциональное назначение межрайонной сети R^y состоит в интеграции транспортных сообщений G^mn между районами A^m и Aⁿ множества Т. Интеграционную функцию межрайонной транспортной сети J(R^y) в теоретико-множественной трактовке можно определить как отображение:

J(R^y): {G, G} R^y G.

На рис. 1 показан пример образования двух транспортных районов A^m и Aⁿ с разделением транспортных связей на внутрирайонные _s и межрайонные X_s, для реализации которых организуются соответственно множества транспортных сообщений G^s и G^mn. Сообщение g (рис. 2), входящее в состав g^mn, осуществляется с использованием межрайонной транспортной сети (размещена в плоскости, обозначенной двойной линией).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1. Пример образования транспортных районов

Для формирования функциональных уровней в автотранспортных системах могут быть использованы различные методы транспортного районирования: процедура клеточного разбиения, треугольный, векторный, формирование агрегатов, оптимизации автотранспортных связей. Аналитические способы образования транспортных районов должны дополняться эвристическими принципами транспортного районирования, определяющими правила структурирования транспортных связей.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2. Пример организации межрайонных автотранспортных сообщений

Структурирование транспортных связей, формирование транспортных районов и организация межрайонных сетей приводит к образованию новых функциональных уровней в автотранспортной системе (транспортных подсистем), функциональное назначение которых состоит в интеграции межрайонных транспортных сообщений. Основными средствами интеграции являются элементы транспортной сети (пути сообщений и сетевые узлы).

Процедура формирования интегрированной модели автотранспортной системы включает три основных этапа:

1. Структурирование транспортных связей (построение аналитической модели). транзитная сеть нагрузка транспортный

2. Формирование транспортных районов (образование топологического пространства).

3. Интегрирование межрайонных транспортных сообщений (создание функциональных уровней транспортной системы и формирование конфигурации транспортной сети).

Понятие «функциональный уровень транспортной системы» принадлежит к разряду таксономической категории. В зависимости от выполняемых функций транспортными подсистемами можно выделить следующие таксономические категории: транспортные подсистемы, обслуживающие внутрирайонные сообщения (выполняют функцию реализации транспортных связей внутри транспортных районов); транспортные подсистемы, обслуживающие межрайонные сообщения (выполняют функцию межсистемной интеграции). К первой разновидности таксономических категорий относятся местные транспортные системы, ко второй - федеральные и региональные транспортные системы.

Интегрированная модель автотранспортной системы региона определена через функциональную характеристику элементов территориальной модели транспортной системы, расположенных в границах региона. Основное функциональное назначение автотранспортной системы региона состоит в интеграции транспортных систем расположенных на его территории муниципальных образований и промышленных центров в единый транспортно-технологический комплекс, взаимосвязано участвующих в обслуживании транспортных связей данного регионального образования и транзитных потоков.

Интеграционная функция обеспечивает формирование транспортной системы как единого (целостного) системного образования. На степень интеграции транспортных сообщений влияет конфигурация путей сообщения и расположение сетевых узлов. Выполнение региональной автотранспортной системой N^p интеграционной функции оценивается коэффициентом интеграции I(G), который рассчитывается как отношение общего количества сетевых узлов b^p и B^p региональной сети R^p, в которых концентрируются сообщения G, к общему количеству сетевых узлов b() и B(), являющихся предельными точками для местных транспортных систем N^м:

.

В состав сетевых узлов b() и B() включаются предельные точки, через которые местные транспортные сети соединяются, как с региональной, так и с федеральной автотранспортными сетями.

Коэффициент I(G) принимает значения от 0…1. При I(G) = 1 внутрирегиональные сообщения полностью интегрированы транспортной системой региона. При коэффициенте I(G) = (0, 1) для внутрирегиональных сообщений используются федеральные автодороги. Коэффициент интеграции может быть использован для оценки возможного снижения средней скорости движения транзитного транспорта по федеральным автодорогам по причине их загрузки внутрирегиональными сообщениями.

Сущность транзитной функции состоит в стыковании транспортных систем при существующих «разрывах» в автотранспортной сети любого функционального уровня. Выполнение транзитной функции в общем случае рассматривается как нерациональное использование ресурсов автотранспортных систем, что, как правило, снижает эффективность выполняемой ими интеграционной функции.

На практике интегрированная модель автотранспортной системы может применяться для обоснования рациональной структуры и параметров транспортных сетей. На ее основе осуществляется идентификация интеграционных и транзитных функций, что позволяет выявлять недостающие звенья в автотранспортных сетях, отсутствие которых ухудшает условия движения по транзитным автомобильным дорогам. Интегрированная модель рассматривается в качестве теоретической основы новой парадигмы формирования функционально-структурированной транспортной сети, структура и конфигурация которой должны обеспечивать выполнение автотранспортными системами интеграционной функции.

В третьей главе исследуются вопросы структурного построения автотранспортных систем регионов. Традиционно в составе транспортных систем выделяется четыре основных компонента: транспортная сеть, подвижные транспортные средства, трудовые ресурсы и система управления. Однако данная модель структуры не отражает особенности взаимодействия структурных компонентов в многоуровневых транспортных системах, обеспечивающего образование системных эффектов в типовых моделях транспортных систем.

Каждый вид транспорта является сложным системным образованием и выступает как совокупность взаимосвязанных технических и социальных компонентов. Причем социальные компоненты представляют интерес в качестве организаторов процесса взаимодействия технических компонентов. Эффективное функционирование автотранспортных систем регионов основывается, в первую очередь, на механизмах координации процессов использования объектов федеральной, региональной и местной транспортной инфраструктуры. Поэтому в составе структуры автотранспортных систем предлагается выделять технологические компоненты.

Для отображения структуры компонентов и их системных связей в многоуровневых автотранспортных системах использована стратифицированная иерархическая многоуровневая модель М. Месаровича. Каждая страта рассматривается как обособленная область, иерархически не связанная с другими стратами, но совместно с ними реализующая целевую функцию автотранспортной системы. В составе автотранспортной системы выделены три страты, каждая из которых объединяет характерные компоненты определенной «природы»: технические компоненты; технологические компоненты; организационные компоненты (рис. 3).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 3. Стратифицированная модель автотранспортной системы

В рамках стратифицированной модели автотранспортной системы предложено уточнение существующей нормативной классификации автодорог. Обосновано разделение транспортных пунктов на три типа: транспортный узел, перегрузочный пункт, грузовой терминал. Рассмотрены функциональные различия между трансформационными и редукционными транспортными пунктами. Трансформационная функция по своей природе является логистической и в широком смысле направлена на изменение параметров материального потока посредством выполнения накопительно-распределительных логистических операций. Сущность редукционной функции состоит в создании многозвенной системы транспортировки, в которой каждое звено специализируется на выполнении перевозок определенного вида, что позволяет повысить эффективность транспортного сообщения в целом. В редукционном пункте осуществляется перегрузка грузовых партий с одного вида транспорта на другой, переформирование транспортных составов, смена прицепного состава.

Обосновано выделение двух типов технологий в автотранспортных системах: технологии взаимодействия технических компонентов и технологии межсистемной интеграции. Технологии межсистемной интеграции рассматриваются в качестве источника дополнительного (системного) эффекта, который образуется в результате взаимодействия автомобильного транспорта с другими видов транспорта либо в результате взаимодействия автотранспортных подсистем различных функциональных уровней.

Организационные компоненты обеспечивают координацию деятельности и развития автотранспортных систем различных функциональных уровней как единого системного образования. В связи с различиями полномочий по управлению транспортными системами предлагается выделение в структуре управления двух эшелонов: административного и корпоративного.

Отсутствие механизмов согласования проектов развития инфраструктурных объектов транспортных подсистем всех функциональных уровней не обеспечивает формирования транспортных систем, функционально ориентированных на интеграцию транспортных сообщений, что снижает эффективность межсистемной интеграции. Главной целью координации развития объектов транспортной инфраструктуры, находящихся на территории региона, является обеспечение согласованного функционирования транспортных систем федерального, регионального и местного уровней.

Для обеспечения интеграции автотранспортных сообщений и исключения транзитных функций за региональным уровнем административного эшелона предлагается закрепить следующие полномочия по согласованию проектов развития инфраструктурных объектов автотранспортных систем, расположенных на территории соответствующего региона: согласование параметров обходных путей и мест примыкания дорог несмежных функциональных уровней; согласование мест размещения терминальных комплексов и транспортных узлов.

В четвертой главе рассматриваются вопросы системологии автотранспортных систем регионов. Системологические аспекты исследования автотранспортных систем направлены на выявление их функциональных особенностей, свойств и механизмов взаимодействия между подсистемными образованиями и элементами с учётом влияния внешней среды, которые необходимо учитывать при обосновании целей развития транзитного потенциала автотранспортных систем. Наиболее важными с точки зрения развития транзитного потенциала автотранспортных систем закономерностями являются приспособленность, самоорганизация, надежность, потенциальная эффективность, эквифинальность и целостность.

Закономерность приспособленности автотранспортных систем является характеристикой их гомеостаза, устойчивости, проявляется в сохранении номинальных характеристик системы, что обеспечивается за счет ее способности «сопротивляться» изменяющимся условиям эксплуатации. Закономерность самоорганизации автотранспортных систем заключается в проявлении у них негэнтропийных тенденций, препятствующих разрушению системы. Состояние автотранспортной системы полностью определяется состоянием ее компонентов, которые являются системными образованиями различной природы с резервами или без. Соответственно надежность функционирования автотранспортной системы определяется с учетом надежности входящих в ее состав частей и рассчитывается через произведение показателей их надежности. С позиций системного подхода потенциальная эффективность автотранспортной системы отражает уровень ее потенциальных провозных возможностей, который увеличивается по мере «накопления опыта» функционирования системы. Для расчета показателей накопления опыта разработаны аналитические выражения. Существующий уровень потенциальной эффектности определяется по формуле (2). Закономерность эквифинальности характеризует предельный (максимальный) уровень развития провозных возможностей автотранспортной системы в конкретных условиях ее функционирования. Для оценки эквифинального уровня развития автотранспортной системы региона может использоваться выражение (3).

...