Введение к работе
Актуальность работы. Современный уровень автомобилизации России (почти 250 автомобилей на 1000 человек) и рост интенсивности движения на улично-дорожной сети (УДС) городов приводит к повышению требований к условиям эксплуатации УДС: непрерывность и безопасность движения, комфортная скорость движения, отсутствие транспортных заторов. Сильнее всего эти требования возрастают в зимний период, когда выпадение снега или образование зимней скользкости приводит к снижению средней скорости транспортного потока, увеличению числа дорожно-транспортных происшествий (ДТП), что в свою очередь способствует образованию больших транспортных заторов. Поиск путей сокращения времени уборки и расходования ресурсов для содержания УДС в зимнее время приводят к необходимости разработки научно-методических основ в процессах управления зимним содержанием УДС. Данные направления исследования являются актуальными для большинства городов России.
Степень разработанности работы. Вопросами зимнего содержания УДС занимались и занимаются в Федеральном дорожном агентстве, Московском автомобильно-дорожном государственном техническом университете (МАДИ), Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии (СибАДИ), Могилевском государственном техническом университете, Ивановском государственном архитектурно-строительном университете, Алтайском государственном техническом университете им. И.И. Ползунова, Вологодском государственном техническом университете, Ростовском государственном строительном университете («ДорТрансНИИ РГСУ»), ЗАО ВНИИ «СтройДорМаш», ФГУП «РОСДОРНИИ», ОАО «СОЮЗДОРНИИ», Воронежском государственном архитектурно-строительном университете, Саратовском государственном техническом университете имени Ю.А. Гагарина, Иркутском государственном техническом университете - «Транспортная лаборатория», ОАО <<МосводоканалНИИпроект>>, и в других организациях. Известны работы ученых и специалистов Германии, Канады, Финляндии, США, стран Скандинавии и др.
Исследования, проводимые в области зимнего содержания УДС, можно разделить на два направления:
-
Повышение эффективности работ по зимнему содержанию УДС (Баранчик В.П., Пуртов А.Р., Беляков В.В., Соколов A.M., Ганжа В.А., Подольский В.П., Самодурова Т.В., Федорова Ю.В., Загребина Т.А., Дроган В.В., Хандожко Л.А., Коршунов А.А., Фокичева А.А., Козлов В.Н., АкселевичВ.И., Мазуров Г.И.);
-
Снижение негативной нагрузки на окружающую среду (Корецкий В.Е., Ухин Д.В., Храменков СВ., Пупырев Е.И., Сергеев А.П., Зарина Л.М., Коровина Е.В., Тюпаков СВ., Райгородская B.C., Воронов Ю.В., Дерюшев Л.Г., Рябова О.В., Павлов Г.И., Фролова Е.А., Кондаков Д.Ф., Орлова В.Т., Авдюшкина Л.И., Быков А.В., Данилов В.П., Ачкеева М.В., Морозов И.В., Романюк Н.В., Татулов Б.Э., Ушков В.А.).
Следует заметить, что большинство данных работ направлено на сокращения времени уборки снега и ликвидации зимней скользкости, повышение безопасности дорожного движения (БДД), поэтому управление зимним содержанием УДС с позиций системного анализа является не только актуальным, но и новым направлением исследований, которое позволяет оптимизировать процессы управления зимним содержанием УДС на всех фазах уборки.
Целью работы является разработка системы принятия решений в управлении процессами зимнего содержания УДС урбанизированных территорий для повышения пропускной способности, безопасности движения на УДС, экологической безопасности, снижение трудоемкости и энергоемкости.
Для достижения цели сформулированы и решены следующие задачи:
-
Анализ проблем зимнего содержания УДС для выбора критериев эффективности управления процессами, с точки зрения повышения пропускной способности, безопасности дорожного движения, снижения негативного воздействия на окружающую среду, трудоемкости и энергоемкости;
-
Разработка графической модели дерева происшествий для оценки безопасности дорожного движения на основе имеющейся статистики дорожно-транспортных происшествий;
-
Разработка математической модели проведения работ по зимнему содержанию УДС, учитывающая нормативные требования;
-
Разработка алгоритма решения логистической задачи управления зимним содержанием УДС при проведении работ, согласно критериям эффективности и нормативным требованиям;
-
Количественная оценка эколого-экономической эффективности модели управления процессами зимнего содержания УДС.
Объект исследования - улично-дорожная сеть урбанизированных территорий. Предмет исследования - процессы управления зимним содержанием улично-дорожной сети урбанизированных территорий. Научная новизна полученных результатов:
-
Впервые предложена система критериев эффективности зимнего содержания УДС, комплексно учитывающая экологические показатели, БДД, пропускную способность, трудоемкость и энергоемкость;
-
На основе разработанной системы критериев построена графическая модель дерева происшествий для оценки безопасности дорожного движения, с использованием статистики ДТП для населенных пунктов, отличающаяся тем, что моделирует вероятность возникновения ДТП по сопутствующим условиям;
-
Разработана математическая модель процессов зимнего содержания УДС впервые учитывающая количество полос обслуживаемых улиц, количество снегоуборочной техники, нормативные требования по расходу реагентов и времени проведения работ;
-
Впервые разработан и доведен до практического использования алгоритм решения задач логистического управления работами по зимнему содержанию УДС, учитьшающий особенности организации дорожного движения, приоритетность уборки улиц согласно предложенной системе критериев.
Теоретическая и практическая значимость:
Разработанные математическая модель и алгоритм решения задачи управления зимним содержанием улично-дорожной сети являются вкладом в математический инструментарий логистического управления сложными, многоуровневыми организационными системами;
Предложенная система критериев эффективности процессов зимнего содержания УДС может быть использована для оценки качества зимнего
содержания муниципальными органами управления и службами городского хозяйства.
Математическая модель проведения работ и алгоритм решения логистических задач управления процессами зимнего содержания УДС могут быть использованы в работе служб городского и дорожного хозяйства.
Результаты количественной оценки эколого-экономической эффективности модели управления зимним содержанием УДС могут быть использованы в учебном процессе по специальности «Геоэкология» и смежным специальностям для оценки и расчета нагрузки на окружающую среду.
Методы исследования. Анализ результатов обзора научной литературы по тематике исследования и патентного поиска; построение рабочих гипотез и их проверка; оценка достоверности полученных результатов. В решении задач исследования использовались методы системного и статистического анализа: метод анализа иерархий, теория графов, метод Парето, ABC-анализ, общий логико-вероятностный метод для графического метода расчета, алгоритм решения логистической задачи.
Положения, выносимые на защиту:
-
Система критериев эффективности проведения работ по зимнему содержанию УДС;
-
Графическая модель дерева происшествий для оценки безопасности дорожного движения на основе имеющейся статистики ДТП;
-
Математическая модель проведения работ по зимнему содержанию УДС при выпадении снега и/или образовании зимней скользкости;
-
Алгоритм решения логистической задачи управления процессами зимнего содержания УДС;
-
Результаты количественной оценки эколого-экономической эффективности модели управления зимним содержанием УДС.
Достоверность результатов работы основана на воспроизводимости результатов исследования в различных условиях, а также сходимостью авторских данных и данных, полученных ранее по рассматриваемой тематике, качественное совпадение авторских результатов с результатами, представленными в независимых источниках. Теоретическая часть исследования построена на известных и проверяемых данных и согласуется с опубликованными данными. Идеи базируются на анализе практики, обобщении передового опыта.
Апробация работы. Основные положения работы, полученные результаты исследований докладывались и обсуждались на: Четвертой Международной научно-практической конференции «Управление отходами - основа восстановления экологического равновесия промышленных регионов России» (г. Новокузнецк, 2012); Научно-практической конференции, посвященной памяти академика РАН СВ. Яковлева - «Яковлевские чтения» (г. Москва, 2012); XVIII Российской студенческой научно-практической конференции «Экологические, экономические, социальные и правовые аспекты устойчивого развития» (г. Екатеринбург, 2012); Научно-технической конференции аспирантов, магистрантов и молодых ученых «Молодые ученые - к ускорению научно-технического прогресса в XXI веке» (г.Ижевск, 2011, 2013); Круглом столе «Проблемы и управление экологической безопасностью урбанизированных территорий» (г. Ижевск, 2012).
Личный вклад автора состоит в включенном участии на всех этапах процесса постановки и реализации задач исследования, подготовке основных публикаций по выполненной работе. Проведены теоретические исследования по оценке пропускной способности УДС в зимнее время, моделированию безопасности дорожного движения, по состалению транспортных маршрутов, сделан анализ и проведена обработка полученных данных, сформулированы основные выводы.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 научных работ, из них: 4 статьи в рецензируемых научных журналах из перечня ВАК РФ, 11 - в сборниках научных трудов и материалах Международных и Всероссийских научно-технических конференций.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4-х глав, заключения, библиографического списка и приложений. Объем диссертации составляет 137 страниц, включая 15 рисунков, 37 таблиц, списка литературы из 145 наименований и 3 листов приложений.
