авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 6 |

Развитие и модернизация опорной автодорожной сети дальнего востока для повышения ее надежности в процессе эксплуатации

-- [ Страница 2 ] --

В проведенных исследованиях по заданию Росавтодора России по теме «Обоснование требований к ширине обочин и типу их укрепления» на основании контракта № Д 031203/1 автором выполнены работы по разделам 1-3,7: «Влияние ширины обочин на водно-тепловой режим земляного полотна и дорожной одежды автомобильных дорог», «Оценка влияния ширины обочин на водно-тепловой режим земляного полотна и дорожной одежды автомобильных дорог», «Обоснование ширины обочин при организации зимнего содержания автомобильных дорог».

Разработанный автором программный продукт «Roads» (подтвержденный свидетельством об официальной регистрации программ для ЭВМ № 2007614319) «Программа моделирования оптимального плана перевозок на сети автомобильных дорог, минимизирующая общее время перевозок за счет выбора кратчайших незагруженных путей «Roads»») использован при подготовке проекта программы модернизации и развития автомобильных дорог Дальневосточного федерального округа в составе Национальной программы модернизации и развития автомобильных дорог Российской Федерации до 2025 г.

Разработанная в соавторстве конструкция земляного полотна внедрена при проектировании автомобильных дорог региона, вошла в РДН 218-002-02 «Проектирование земляного полотна и дорожных одежд автомобильных дорог Сахалинской области» и защищена патентом № 2288986 «Конструкция земляного полотна».

Разработанный автором проект по привлечению инвестиций для строительства платных участков автомобильных дорог Дальнего Востока на основе принципов ГЧП прошел апробацию в рамках международной программы Sida’s International Training Programme “Road Sector Management” в Швеции и Сербии и получил положительную оценку.

Теоретические разработки и практические результаты исследований, полученные автором, внедрены в период 1999 – 2008 гг. в учебный процесс при подготовке студентов строительных и транспортных специальностей ТОГУ: разработано три учебных пособия (два в соавторстве), два из них с грифом УМО.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 75 научных статей, получен патент, издано три учебных пособия, три монографии.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, девяти глав, выводов, библиографического списка и приложений. Основной текст изложен на 413 страницах машинописного текста и иллюстрирован 86 рисунками и 33 таблицами. Список литературы включает 268 наименований, из них 17 – на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе проведен анализ существующих методов проектирования сетей автомобильных дорог; исследованы исходные предпосылки, характеризующие особенности природно-климатических и социально-экономических условий региона и сформулированы задачи исследований.

В работах К.И. Андроникашвили, А.К. Бируля, Л.А. Бронштейна, Б.А. Волкова, Д.А. Вулиса, Е.Н. Гарманова, В.Д. Герами, С.М. Грибникова, М.С. Замахаева, В.Е. Кагановича, А.С. Кудрявцева, В.И. Кучинского, Р.Г. Леонтьева, Е.М. Лобанова, Л.Б. Миротина, В.Н. Образцова, Г.А. Поляковой, В.А. Паршикова, Е.П. Попова, Р.К. Прима, И.А. Романенко, А.К. Славуцкого, К.С. Теренецкого, Я.В. Хомяка, Н.Ф. Хорошилова, Ламэ, Лаунгардта, А. Скотта, Спенсера, Г. Сотиропулоса, П. Фридриха и других предложены методики технико-экономического проектирования дорожных сетей, которые рассматривают различные случаи оптимального проектирования сетей автомобильных дорог и определяют обобщающую методику построения сетей в целом. Каждый из рассмотренных методов в отдельности может быть использован в конкретных случаях проектирования сетей.

Аналогичные задачи решают отечественные методы ГипродорНИИ, РосдорНИИ и Геогракома, а также зарубежные – HDM-4.

Воспользоваться существующими методами построения дорожных сетей применительно к рассматриваемым условиям без соответствующей корректировки не представляется возможным в силу целого ряда специфических особенностей региона. Одной из главных особенностей Дальнего Востока является коренное изменение роли автомобильного транспорта и сети автомобильных дорог в геополитическом и социально-экономическом развитии региона. С образованием Дальневосточного федерального округа возникла необходимость объединения территориальных автомобильных дорог в единую региональную сеть.

Резкое возрастание загрузки морских незамерзающих портов Дальнего Востока и международных автотранспортных пограничных переходов изменили функциональное значение региональной сети. Возросли загрузка дорог и нагрузки на дорожные конструкции. Проблема модернизации автомобильных дорог региона усугубляется сложностью климатических и мерзлотно-грунтовых условий, недостаточно развитой сетью дорог и низкой транспортной доступностью огромных территорий. Вследствие исключительной сложности проблемы ее решение следует осуществлять поэтапно, последовательно рассматривая вопросы, связанные с детализацией отдельных решений.

При этом, необходимо в первую очередь разрабатывать вопросы развития и модернизации автомобильных дорог в наиболее экономически развитой южной части Дальнего Востока с последующей детализацией решения проблемы для всей территории региона.

В связи с этим модель развития и модернизации сети автомобильных дорог Дальневосточного федерального округа может быть выражена следующей блок- схемой (рис. 1).

Рис.1. Блок-схема исходных факторов для обоснования модели исследований развития и модернизации сети автомобильных дорог Дальневосточного

федерального округа

Отмеченные предпосылки послужили основой для разработки экономико-математической модели развития и модернизации сети автомобильных дорог Дальнего Востока с учетом его климатических, социально-экономических и инфраструктурных особенностей.

На основании проведенных исследований были сформулированы основные направления, цель и задачи исследований для разработки научного обоснования развития и модернизации автодорожной сети Дальнего Востока.

Во второй главе исследовано влияние состояния автодорожной сети на перспективу социально-экономического развития региона и разработан алгоритм реализации модели развития и модернизации региональной сети.

Транспорту Дальнего Востока присуща своя специфика. Характерная особенность региона – низкая обеспеченность железными (протяженность 8337 тыс. км при плотности 13 км на 10 тыс. км2) и автомобильными дорогами общего пользования с твердым покрытием (36971 тыс. км при плотности 7 км на 1 тыс. км2). Регион пересекает Транссибирская железнодорожная магистраль. По территории Амурской области и Хабаровского края проходит Байкало-Амурская магистраль, прокладывается 70-километровая ветка к Чинейскому полиметаллическому месторождению титано-магнетитовых, ванадиевых и медно-платиновых руд, продолжается строительство Амуро-Якутской магистрали от станции Нерюнгри до Якутска.

В отличие от центральных и южных регионов страны работа всех видов транспорта в регионе носит сезонный характер. Основной объем перевозок грузов и пассажиров приходится на летне-осенний период. В это время осуществляется завоз грузов в районы Крайнего Севера, где срок навигации ограничен. Тенденция сокращения северного завоза и увеличение экспортного грузопотока в страны АТР приводят к более равномерному распределению перевозок в течение года. Это обстоятельство становится важным фактором развития сети автомобильных дорог и автозимников в районах Крайнего Севера.

Структура перевозок грузов по территории Дальнего Востока свидетельствует о том, что почти половина (44,6%) в общем объеме перевозок осуществляется автомобильным транспортом.

Автотранспорт является основным в Дальневосточном экономическом районе по количеству перевозимых пассажиров. Его удельный вес колеблется от 60 до 90% по субъектам Дальнего Востока, а в Камчатском крае, Магаданской области и Республике Саха (Якутия) на него приходится более 90% пассажироперевозок.

Решающее значение в работе региональной автодорожной сети играют дороги, выполняющие функцию автотранспортных коридоров.

Основным транспортным коридором, являющимся частью трансконтинентальной автомобильной трассы Центр – Дальний Восток, являются федеральные автомобильные дороги Чита–Хабаровск («Амур»), Хабаровск–Владивосток («Уссури»), строящаяся дорога Хабаровск–Находка («Восток»).

Характерной особенностью работы этого транспортного коридора является выход к незамерзающим морским портам Приморского и Хабаровского краев, близость к границе с Китаем и КНДР.

В сложившейся экономической ситуации перехода к рыночной экономике и многофункциональной производственной интеграции влияние автодорожной сети существенно возрастает и становится решающим фактором в развитии межрегиональной ориентации в экономике. Этому способствует перенос акцента экономических отношений региона на международные рынки (в первую очередь Китая, Кореи и Японии), освоение новых месторождений сырьевых источников в глубинных районах региона и закрепление коренного населения региона при создании достойных условий жизни.

Поэтому на первом этапе оптимизации автодорожной сети региона необходима модернизация существующих дорог по направлениям основных автотранспортных коридоров. Выбор начертания опорной сети дорог региона осуществлялся на основе анализа движения грузов заданного плана перевозок, из начальных пунктов в конечные. Выбор кратчайшего возможного маршрута производился при учете пропускной способности и загрузки движением существующих дорог с последующей оценкой выгодности того или иного направления.

В третьей главе осуществлена математическая постановка оптимизационной задачи и разработана методика построения опорной автодорожной сети Дальнего Востока.

При решении задачи линейного программирования оптимизация перевозок по участкам автомобильных дорог проводилась исходя из условий:

- конкурентоспособности участка дороги в зависимости от его загрузки региональными и международными перевозками, ценовой и тарифной политики на перевозимые грузы;

  • пропускной способности дороги;
  • технического уровня и транспортно-эксплуатационного состояния автодорожной инфраструктуры на маршрутах перевозок;
  • состава транспортного потока, осуществляющего региональные и международные перевозки;
  • расчетных нагрузок на дорожно-мостовые конструкции;
  • экологической ситуации на маршрутах региональных и международных перевозок.

Для оптимизации процесса автомобильных перевозок на автомобильно-дорожной сети (АДС) Дальнего Востока решается прямая задача имитационного моделирования. Для решения задачи были проанализированы: условия работы АДС региона; «загруженность» участков автомобильных дорог; равномерность распределения грузопотоков с выделением наиболее загруженных направлений; назначение конструкций дорожных одежд, соответствующих фактической грузонапряженности и расчетным нагрузкам.

На основе проведенного анализа была определена и научно обоснована наиболее рациональная схема работы международных транспортных коридоров (МТК) с равномерной загрузкой АДС Дальнего Востока.

При решении оптимизационной задачи в качестве целевой функции принят минимум дорожно-транспортных затрат при минимальном времени перевозок между грузообразующими и грузопоглощающими пунктами АДС Дальнего Востока

Существующая АДС была представлена в виде графа (рис. 2)

Го = (V,U), (1)

где V = {v1, v2……vn} – множество вершин мощностью m (V) = N, ассоциируемых с грузоотправителями и грузополучателями; U = {} – множество ребер мощностью m(U) = M, ассоциируемых с дорогами, составляющими опорную АДС.

Задана длина дорог АДС : L = {}, {m (L) =M}.

Известна пропускная способность дорог (авт./ч) в каждом из двух направлений:

P = {}, {m(P)=M}, кроме того, задан коэффициент загрузки дорог

Z = {}, {m= (Z)=M}.

Известны типы используемых автомобилей и их грузоподъемность (т) B = {}, {m(B) =K}, а также стоимость перевозки единицы груза (руб.) каждым типом автомобиля С = {}, {m(C)=K} на единицу длины дороги.

Для любой вершины графа , n e [1,…N] может быть задан следующий набор данных: количество груза (т) , которое должно быть перевезено из вершины i e [ 1,…N] в вершину j e [ 1,…N], k – м типом автомобиля; количество рейсов в сутки .

Тогда интенсивность вывоза грузов (т) k–м типом автомобиля из вершины i в вершину j = . (2)

Стоимость перевозок (руб.·т·км) составит

= , (3)

где – длина выбранного пути (км) по дугам графа .

Пусть I – множество индексов вершин V, из которых вывозятся грузы {m ( I ) N}, J – множество индексов вершин V, в которые завозятся грузы {m ( J ) N}, а S – множество индексов типов использованных автомобилей {m ( S ) K}.

Тогда план грузоперевозок запишется

X = {}, i I, jJ, kS. (4)

Общая стоимость перевозок (руб.·т·км) при реализации плана Х запишется как

Q = , (5)

где индексы k, i, j изменяют значения во множествах индексов S, I, J соответственно.

Общее количество перевозимого груза (т)

E = . (6)

Общее расстояние перевозок (км)

L = . (7)

Известна стоимость ремонтных работ (руб.) для каждого километра дороги в зависимости от грузонапряженности дорог, составляющих опорную АДС:

(N), (8)

где = {z} – множество категорий дорог, N – интенсивность движения по дороге (авт./сут).

Обозначим как общую длину пути (км), проходимого по дорогам категории Z, ведущим к автотранспортным пограничным переходам при реализации плана X.

Пусть для реализации плана X задействовано множество дорог различных категорий:

Z = {z}e. (9)

Тогда длина участка дороги (км), входящей в опорную АДС, составит

L = . (10)

Общая стоимость ремонтных работ (руб.·км)

F = , (11)

где – средняя интенсивность движения (авт./сут) по дорогам категории Z.

Обозначим через H общую стоимость строительства новых дорог, а через W – общие затраты на увеличение пропускной способности существующей сети дорог, необходимых для реализации плана Х. Тогда общие затраты (руб.) на реализацию плана Х можно выразить как целевую функцию

Y=Q+F+H+W min. (12)

Ставится задача выбора такой топологии сети дорог АДС (за счет строительства новых дорог и реконструкции существующих), которая минимизировала бы общие дорожно-транспортные затраты Y min на системе ограничений.

Рис.2. Граф международных перевозок сети дорог Дальневосточного федерального округа: – населенные пункты территории КНР, КНДР; – грузообразующие вершины с указанием объемов завозимых грузов, т; – грузопоглощающие вершины с указанием объемов вывозимых грузов, т; –

нулевые вершины, через которые грузы проходят транзитом; ; – транспортно-логистические центры для хранения и перегрузки грузов. Объем грузоперевозок, т: 0 – 1000 т; 1000 – 5000 т; 5000 – 10000 т; 10000 – 20000 т; 20000 – 30000 т; 30000 – 50000 т; 50000 – 100000 т; 100000 – 150000 т; 150000 – 200000; 200000 – 250000 т

При решении задачи оптимизации перевозок вводится следующая система ограничений.

Обозначим через А, множество индексов дорог, перевозки по которым присутствуют в плане Х, а через – интенсивность движения по m–й дороге при реализации плана Х. Тогда ограничения на интенсивность движения (авт. /сут) запишутся как

+·/100, m A. (13)

Пусть – количество груза (т) в i-м пункте, а – количество груза (т), которое должно быть завезено в пункт j.

Тогда должно соблюдаться равенство поставки и потребления груза в грузообразующих и грузопринимающих пунктах:

=. (14)

Пусть – максимально допустимая продолжительность времени (ч) для реализации плана Х.

Время перевозок (ч) по оптимальному маршруту (i,j)

, (15)

где – средняя скорость (км/ч) движения по маршруту (i,j).

Тогда максимально допустимая продолжительность времени перевозок

max (), iI, jJ, kS. (16)

Все корреспондирующие пункты были увязаны в единой координатной сетке. Длины дуг между вершинами задавались согласно протяженности существующих дорог, помимо этого учитывалась скорость проезда по дорогам с различными типами дорожных покрытий.

Объектом моделирования выступала существующая автодорожная сеть Дальнего Востока, представленная различными уровнями детализации. Формирование оптимальной маршрутиризации сети задавалось на карте-схеме автомобильных дорог Дальнего Востока и мест ее стыковки на автотранспортных пограничных переходах с автомобильными дорогами соседних государств, обслуживающими как внутрирегиональные перевозки, так и перевозки транзитных направлений.

В граф дорожной сети (АДС) Дальнего Востока были включены автодороги общего пользования:

– федерального значения (первый уровень вершин графа АДС);

– основных территориальных значений (второй уровень вершин графа АДС);

– автозимники, включенные в опорную региональную сеть (третий уровень вершин графа АДС).

Для формирования рассматриваемого графа АДС Дальнего Востока были включены вершины или грузообразующие – грузопоглощающие пункты, которыми являются города и населенные пункты, увязанные в координатной сетке по долготе и широте . Вершины графа нумеровались в произвольном порядке и заносились в массив вершин (табл. 1).



Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 6 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.