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 | 7 |

Теоретические принципы и методы повышения эффективности функционирования транспортных систем городов

-- [ Страница 5 ] --

Рис. 5. Методика синтеза структуры ТРС

Для исследования ТРС города моделируется в виде сети G (X, U), вершинами xi,i = которой являются транспортные узлы, дугами uj,j = – транспортные коммуникации города. Веса вершин pi – суммарный объём интенсивности транспортных потоков за рассматриваемый период i. Базовые объекты ТРС должны быть ориентированы на значительные объемы интенсивности транспортных потоков, поэтому их размещение должно базироваться в узлах наибольшего сосредоточения городских грузопотоков.

За пропускную способность rij дуг сети принимается вес вершины, из которой дуга выходит:

rij = pi j, i = . (11)

Дуги ориентируются в направлении от источника к стоку. За источник принимаются вершины, соответствующие точкам зарождения грузопотоков, за стоки – соответственно точки их погашения.

Методика определения узлов с наибольшей концентрацией грузопотоков основана на теореме о максимальном потоке на сети.

В настоящей работе используется симплекс-метод для нахождения максимального потока в сети. Для этого задача о максимальном потоке была поставлена в терминах линейного программирования.

В рассматриваемом методе за точки сгущения грузопотоков принимаются точки с выходящими из них ненасыщенными дугами с пропускной способностью большей или равной минимально необходимому для создания базового объекта ТРС объёму переработки транспортных потоков.

После построения максимального потока fmax в сети проводится анализ результата на предмет поиска наиболее ненасыщенных дуг, что соответствует точкам сгущения потоков (ТСП) Dm :

Dm = {xi : pi k rij : rij > xij}, (12)

где k – критерий минимального объёма интенсивности транспортных потоков.

Следующим рассматривается второй этап предложенной методики структурного синтеза ТРС – определение зон эффективного транспортного обслуживания потребителей, тяготеющих к выделенным ТСП. В качестве потребителей выступают водители транспортных средств, грузоотправители и грузополучатели. В основе метода идентификации и сегментации зон транспортного обслуживания лежит теория нечетких множеств. При этом принимаются следующие допущения:

- определено m точек сгущения транспортных потоков;

- продукция одного качества (распределительные и консолидирующие функции);

- точки сгущения транспортных потоков характеризуются p признаками;

- степени важности признаков варьируются между потребителями;

- одна ТСП предпочитается другой, если её признаки по своей степени важности более близки к оценке потребителя.

Пусть X = {x1, x2,..., xn} – множество потребителей, Y = {y1, y2,..., yp} – множество признаков ТСП и Z ={z1, z2,..., zm} – множество ТСП.

Пусть ФR : XY[0, 1] есть функция принадлежности нечёткого бинарного отношения R. Для всех xX и yY функция ФR (x, y) – степень важности признака y по оценке потребителя x при определении им предпочтения ТСП.

Отношение R можно представить в матричной форме:

R = . (13)

Пусть S :YZ [0, 1] есть функция принадлежности нечёткого бинарного отношения S. Для всех yY и zZ функция S ( y, z) – степень принадлежности или совместимости ТСП z с признаком y. В матричной форме отношение имеет вид:

S = . (14)

Теперь можно получить матрицу Т:

T = , (15)

элементы которой определяются функцией принадлежности

. (16)

Сумма равна степени нечёткого множества, указывающей число важнейших признаков y, которое потребитель x использует для оценки ТСП, а можно интерпретировать как взвешенную степень предпочтения ТСП zi потребителем x. Функция предпочтения, описываемая уравнением (20), удовлетворяет определению выпуклого нечёткого подмножества.

Для перекрытия зон обслуживания точек сгущения грузопотоков zi и zj используется “порог разделимости”. В данной модели порог разделения l может быть ограничен условием

. (17)

Таким образом, для выбранного порога l зона обслуживания Mi точки сгущения zi определяется нечётким множеством уровня l

Mi = { } xX. (18)

В качестве признаков ТСП используются: транспортная доступность (наличие железнодорожных и автомобильных дорог, речных портов, аэропортов), мощность ТСП, фактор близости потребителя к ТСП.

Следующий этап методики структурного синтеза ТРС предполагает определение месторасположения базового объекта (БО) в каждой из идентифицированных зон транспортного обслуживания. На основе анализа существующих подходов к решению данной задачи проводится обоснование выбора метода определения оптимального месторасположения по критерию минимума грузооборота. Этот метод представляет собой сетевую модель, позволяющую определить оптимальное месторасположение БО с учётом существующей сети транспортных коммуникаций. Для каждой зоны эффективного транспортного обслуживания строится сеть Gi, i = , аналогичная уже рассмотренной G (X, U). Здесь m – количество идентифицированных зон транспортного обслуживания. В качестве вершин выбираются грузо-напряженные узлы (ГНУ) города, расположенные на территории зоны транспортного обслуживания. Оптимальное месторасположение БО будет соответствовать общей медиане такой сети.

На пятом этапе предложенной методики синтеза структуры ТРС, определяется эффективная структура города, основанная на методе анализа иерархий. Суть этой методики состоит в декомпозиции проблемы на более простые части (элементы) и последующем построении иерархий взаимодействий полученных элементов. Анализ иерархий основывается на определении приоритетов элементов по отношению к выбранным критериям оценки. Согласно методу анализа иерархий, декомпозиция проблемы в иерархию выглядит следующим образом (рис. 6).

Уровень 1
Цель (свойство)










Уровень 2 А1 А2 А2 Аn



Уровень 3 В1 В2 Вm

Рис.6. Декомпозиция проблемы в иерархию.

Для рассматриваемой задачи целью является получение эффективной структуры ТРС, элементы Ai – критерии оценки различных вариантов структур ТРС, элементы Bj – варианты реализации структуры ТРС. Различные варианты реализации структуры ТРС получаются в результате варьирования количества ТСП. В рассматриваемом методе определение приоритетов (важности) критериев Ai и оценка различных вариантов Bj по этим критериям происходит путём построения матриц парных сравнений по отношению к их воздействию на общую для них характеристику. Такой подход позволяет выбрать наиболее эффективный вариант реализации структуры ТРС на основе выбранных критериев.

Далее необходимо исследование функционирования ТНУ, в районах выбранных в качестве БО ТРС, что соответствует четвёртому этапу общей методики структурного синтеза ТРС.

Основными параметрами ТНУ являются объём интенсивности транспортных потоков и их пропускная способность. Объём интенсивности транспортных потоков определяется на основе существующих и прогнозируемых грузопотоков, а для определения пропускной способности рассмотрим ТНУ как открытую многоканальную систему массового обслуживания (СМО) с ожиданием, граф состояний которой приведён на рис. 7.

Рис. 7. Граф состояний открытой СМО:

q0 – отсутствие интенсивности в зоне ТНУ; q1 – в зоне ТНУ находится один автомобиль; q2 – в зоне ТНУ находится два автомобиля; … qn – в зоне ТНУ находятся n автомобилей (пропускная способность исчерпана)

Далее формируется многокритериальная целевая функция задачи создания и эксплуатации БО ТРС для определения оптимальных технико-экономических параметров. Модель определения этих параметров может быть представлена в виде:

Aкт = ( кт1, …, ктn ) Fкт, Fкт = { Fкт1, Fкт 2,..., Fктk }, (19)

где Aкт – вектор оптимизируемых параметров ГНУ; Fктi – i-й критерий оптимальности; k – количество критериев оптимальности. В настоящей работе в качестве оптимизируемых технико-технологических параметров ГНУ выбраны: число подходов (ЧП) к ГНУ (Z); интенсивность движения на подходах к ГНУ (m); время задержки в ГНУ от прибытия и до отправления ( tзд ); число полос (ЧП) на подходах к ГНУ (H).

К неоптимизируемым параметрам относятся: технические параметры подвижного состава и его стоимостные показатели, экономические нормативы и др.

В качестве критериев оптимальности выбран критерий, выражающий приведенные затраты, связанные с созданием и функционированием БО, и критерий, выражающий эксплуатационную надёжность.

Под эксплуатационной надежностью понимается вероятность обработки всего суточного объема транспортного потока с учетом неравномерности последнего. Коэффициент резерва – параметр, характеризующий неравномерность суточной интенсивности транспортного потока – задается соотношением:

Крез = 1 + К , (20)

где M(X) – математическое ожидание интенсивности транспортного потока; (X) – среднеквадратичное отклонение величины X; К – число, задающее интервал отклонения от математического ожидания, при К = 3 (для случая нормального распределения) обеспечивается эксплуатационная надежность, близкая к 100 %.

Критерий оптимальности, связанный с экономическими затратами, выглядит следующим образом:

Fкт1 = f (Z, m, tзд, Н, Kрез) = Сi, (21)

где C1(Z) – приведённые затраты на технические средства организации дорожного движения (ТСОДД), руб./год; C2(tзд, H, Kрез) – приведённые затраты на транспортные сооружения, руб./год; C3(Z, tзд, H, Kрез) – затраты на электроэнергию, руб./год; C4(Z, H, m, Kрез) – расходы за износ покрытия в районе БО, руб./год; C5(tзд, H, Kрез) – расходы за износ (использование) автомобилей, руб./год; C6 (m) – расходы на задержки (простой) автомобилей.

Критерий Fкт2, характеризующий эксплуатационную надёжность, определяется как эмпирическая функция распределения коэффициента резерва Kрез.

Таким образом, постановка задачи определения оптимальных параметров может быть представлена в виде:

Fкт1 = Сi min, Fкт2 = F(Kрез) max, (22)

при ограничениях

Pкт (Aкт) , (23)

, (24)

где Pкт (Aкт) – перерабатывающая способность ТНУ; – суточная интенсивность транспортного потока в ТНУ; – соответственно минимальные и максимальные значения из множества допустимых значений варьируемых параметров Aкт = {Z, tзд, H, m, Kрез}. Соотношение (23) представляет собой функциональное ограничение, означающее, что весь проходящий через узел суточный объема транспортного потока должен быть обработан.

На основе анализа существующих методов решения многокритериальной задачи (22) – (24) был выбран метод определения оптимальных технико-экономических параметров, основанный на систематическом просмотре многомерных областей в пространстве параметров с использованием равномерно распределенных последовательностей.

Эффективность функционирования БО определяется на основе двух показателей – себестоимости обработки одного автомобиля и рентабельности БО.

Себестоимость обработки внешних и транзитных транспортных потоков, а также выполнение распределительных и консолидирующих функций является обобщающим показателем качества работы БО. В нём отражены конкретные условия работы ТНУ, техническое оснащение, технология и организация распределительных и консолидирующих работ.

Эффективность функционирования БО в качестве системообразующих элементов определяет эффективность всей проектируемой ТРС. На основе приведённых показателей экономической эффективности и критериев оптимальности задачи создания и эксплуатации БО ТРС были определены пять критериев оценки для методики выбора наиболее эффективного варианта реализации структуры ТРС: критерий суммарных приведённых издержек на создание и функционирование ТРС; критерий общего объёма необходимых инвестиций; критерий затрат на переработку транспортного потока; критерий транспортных издержек; критерий общей рентабельности системы. Выделенные критерии оценки эффективности структуры ТРС охватывают все доступные на этапе проектирования показатели функционирования ТРС и позволяют на основе объективных данных выбрать наиболее эффективный вариант реализации структуры ТРС.

Предложенная методика структурного синтеза ТРС была апробирована на примере дорожной сети г. Хабаровска. Согласно методологии системного подхода проведен анализ предметной области исследований – транспортно-распределительного комплекса г. Хабаровска, включающий в себя анализ автотранспортной инфраструктуры, направлений и объёмов транспортных потоков на территории г. Хабаровска.

Далее на основе исходных данных по интенсивности транспортных потоков города согласно первому этапу предложенной методики синтеза структуры ТРС сформирована сеть G(X, U), включающая 31 объект автодорожной инфраструктуры города (рис. 8). Для полученной сети G решается задача максимального потока с помощью симплекс-метода.

Согласно правилу определения узлов сгущения транспортных потоков на основе исходных данных г. Хабаровска было выделено три консолидированных ТОГ – Северный округ, Центральный округ и Южный округ.

На следующем этапе общей методики синтеза структуры ТРС была проведена идентификация и сегментация зон транспортного обслуживания потребителей, тяготеющих к найденным ТСП. Далее для каждой из идентифицированных зон был произведен расчёт оптимального месторасположения базового объекта. Согласно результатам, оптимальное месторасположение базового объекта для каждой из зон транспортного обслуживания в двух случаях совпало с ТОГ, а для варианта реализации структуры ТРС, включающего только один ТОГ Центральный округ, оптимальное месторасположение для базового объекта было определено в Северном округе.

В результате анализа существующих и прогнозируемых грузопотоков на территории города были определены объёмы грузопереработки БО, а также определена система ограничений на оптимизируемые параметры и произведены расчеты для базовых объектов в ТОГ Северного, Центрального и Южного. Анализ результатов показывает, что наиболее существенное влияние на Fкт1 оказывают приведённые затраты на транспортные сооружения (С2) – ~70 % от суммарных затрат. Далее идут расходы за использование автомобилей (С5) – ~10 % и проезжей части (С4) – ~8 %. Затраты на электроэнергию (С3) составляют ~5 % от всей суммы. На оставшиеся позиции приходится около 2 %.

Рентабельность базовых объектов в Северном, Центральном и Южном ТОГ, соответственно составила 0,724; 0,752; 0,789. Высокие значения рентабельности свидетельствуют об экономической эффективности проектируемых базовых объектов ТРС.

На заключительном этапе методики синтеза структуры ТРС, определялась наиболее эффективная реализация структуры ТРС. Для этого была составлена в соответствии с методом анализа иерархий матрица парных сравнений для критериев оценки эффективности ТРС и определены элементы третьего уровня иерархии (табл. 2).

Таблица 2

Элементы третьего уровня иерархии

Реализация
структуры
ТОГ
Северный Центральный Южный
ТОГ
Северный Центральный
ТОГ
Северный Южный
ТОГ
Центральный Южный
ТОГ
Северный
ТОГ
Центральный
ТОГ
Южный
Соответствующий элемент B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7


Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |
 





 
© 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.