Содержание к диссертации
Введение
1 Разработка концепции этапного формирования экономически эффективных региональных мультимодальных транспортных коридоров малоосвоенных районов 13
1.1 Особенности, проблемы и опыт формирования транспортной системы малоосвоенных районов на примере ДФО и юго-востока СФО. 13
1.2 Анализ ресурсного потенциала ДФО и юго-восточной части СФО 27
1.3 Мониторинг технического состояния опорной транспортной сети ДФО и юго-восточной части СФО 35
1.4 Концепция формирования этапного развития облика и мощности РМТК малоосвоенных районов для связи очагов природных ресурсов с опорной транспортной сетью 42
2 Моделирование процесса формирования множества возможных вариантов облика и мощности РМТК для связи очагов природных ресурсов ДФО с опорной транспортной сетью региона 49
2.1 Общие положения 49
2.2 Формирование информационной основы и разработка расчетной схемы для моделирования облика и мощности множества возможных РМТК малоосвоенных районов ДФО для связи очагов природных ресурсов с опорной транспортной сетью 51
2.3 Экономико-математическая модель формирования множества возможных вариантов развития РМТК по критерию «приведенные строительно-эксплуатационные расходы по статическим сечениям на расчетные сроки» 62
2.4 Моделирование формирования оптимальной стратегии этапного изменения облика и мощности РМТК для равномерного распределения инвестиций в пределах принятого горизонта расчета 64
2.5 Моделирование построения области эффективных стратегий изменения облика и мощности РМТК для повышения качества работы ЛПР при принятии проектных решений по критерию «интегральный эффект» 67
2.6 Моделирование процесса максимизации интегрального эффекта на основе совершенствования технологии управления перевозочным процессом 70
3 Разработка методик поиска экономически эффективных вариантов региональных мультимодальных транспортных коридоров с последующим формированием оптимальных стратегий этапного их развития 77
3.1 Методика поиска экономически эффективного варианта РМТК по статическим сечениям в пределах принятого горизонта расчета 77
3.2 Формирование оптимальной стратегии этапного изменения облика и мощности выбранного на предыдущем этапе экономически эффективного РМТК. 82
3.3 Методика построения области эффективных стратегий для совершенствования качества работы ЛПР при принятии проектных решений 84
3.4 Методика реализации процессов совершенствования технологии управления организации перевозок для минимизации эксплуатационных расходов 86
4 Технология реализации лицом, принимающим решения, разработанных экономико-математических моделей и методик на примерах формирования региональных мультимодальных транспортных коридоров к очагам природных ресурсов и малоосовенным районам ДФО 88
4.1 Общие положения 88
4.2 Назначение и технико-экономическое обоснование множества возможных вариантов РМТК для связи очагов природных ресурсов с МТУ, обеспечивающими экспорт углеводородов в страны АТР 89
4.2.1 Формирование множества возможных вариантов РМТК и выбор из них экономически эффективного по критерию суммарные приведенные строительно-эксплуатационные расходы. 89
4.2.2 Построение оптимальной стратегии изменения облика и мощности для выбранного на предыдущем этапе экономически эффективного РМТК по связи очага с опорной транспортной сетью и МТУ 95
4.2.3 Построение ОЭС для повышения качества работы ЛПР при принятии проектных решений 106
4.2.4 Основы учета влияния изменения технологии управления эксплуатационной работой РМТК на величину интегрального эффекта при освоении очагов природных ресурсов 109
4.3 Особенности и технология формирования и ТЭО РМТК для завоза грузов в малоосвоенные районы ДФО 111
Заключение 124
Список литературы 127
- Анализ ресурсного потенциала ДФО и юго-восточной части СФО
- Формирование информационной основы и разработка расчетной схемы для моделирования облика и мощности множества возможных РМТК малоосвоенных районов ДФО для связи очагов природных ресурсов с опорной транспортной сетью
- Методика поиска экономически эффективного варианта РМТК по статическим сечениям в пределах принятого горизонта расчета
- Особенности и технология формирования и ТЭО РМТК для завоза грузов в малоосвоенные районы ДФО
Анализ ресурсного потенциала ДФО и юго-восточной части СФО
На протяжении столетий огромный ресурсный потенциал северо-востока и Дальнего Востока РФ, территории Восточной Сибири, которые сегодня объединены в СФО и ДФО (см. рисунки 1.1, 1.2), занимающие более 11 миллионов квадратных километров территории страны постоянно находятся в зоне пристального внимания Правительства РФ, Президента, администраций указанных субъектов, проектных и научно-исследовательских институтов, учебных вузов и отдельных ученых.
Исследуемый район обладает огромными запасами природных ресурсов, среди которых лес, углеводороды, нефть, газ, цветные металлы и т.д., а для ускоренного их вовлечения в развитие экономики требуется создание транспортной сети, которая обеспечит связь очагов месторождений, малоосвоенных районов между собой и с опорной транспортной системой ДФО.
Многочисленные программы, инновационные проекты, появившиеся за последние десятилетия, основанные на постановлениях Правительства и предложениях различных НИИ и ученых, процесс освоения транспортными коммуникациями больших территорий от Байкала до Тихоокеанского побережья проходит неэффективно, с невыполнением разработанных программ. Недостатки в развитии Единой транспортной системы страны и ее регионов, показанные в Стратегии, позволяют выявить более детально проблемы, особенности, и актуальность создания многовидовой транспортной сети этих территорий. В Стратегии отмечено, что для поступательного позитивного развития социально-экономических проблем страны и ее регионов необходимо ориентироваться на перечисленные ниже стратегические факторы, детально сформулированы в Стратегии (рисунок 1.9).
Следует отметить, что анализ приведенных в Стратегии трех фундаментальных факторов подчеркивает актуальность проведения исследований и разработки инструментария, позволяющего создавать инновационные проекты перспективного этапного формирования и развития облика и мощности МТК для связи очагов природных ресурсов малоосвоенных районов СФО и ДФО с опорной транспортной сетью и создания базовой основы для организации экспорта сырья на мировой рынок, с учетом качественного обеспечения по ним завоза грузов в малоосвоенные районы. При этом, многочисленные исследования, проводимые в течение многих десятилетий геологами, экономистами, учеными НИИ, вузами и АН СССР, а впоследствии РАН, проектными институтами показали, что базовой основой для предложений по развитию экономики и транспорта, является изучение природно-ресурсного потенциала исследуемого региона. В результате этого были найдены и зафиксированы месторождения природных ресурсов, основные из которых показаны на рисунке 1.10 по данным СОПС.
По мнению автора наиболее интересен анализ природных ресурсов ДВЭР, выполненный по заданию ЦЭУ МПС и БАМ ж.д. учёными ДВГУПС и МГУПС в период 1993–1996 годов [56, 57]. Данные исследования не получили продолжения в ОАО «РЖД» в связи с ликвидацией Байкало-Амурской железнодорожной магистрали, и реструктуризацией системы управления РЖД, но результаты работы [56, 57] нашли отражение и использованы в научных работах [35, 41, 58 и др.], которые посвящены различным вопросам развития транспортных систем.
Более восьмидесяти месторождений природных ресурсов (рисунок 1.11), которые детально изучены учеными ДВГУПС, объединены в 24 очага и даны предложения по соединению их с ОТС региона, которые приведены в таблице 1.3.
На рубеже 2005 года большое внимание проблеме уделил СОПС РАН и Минэкономразвития, а результаты его работы показаны на рисунке 1.12 и в докладе В.Н. Разбегина [59]. Тем не менее, по-прежнему не просматривается в новых по времени работах анализ проводимых ранее исследований другими подразделениями и отдельными учеными. В связи с этим в диссертации сопоставлены результаты исследований, проведенных ранее учеными ДВГУПС, с исследованиями СОПСа, представленных в 2005 г. Такое сопоставление является базовой основой для разработки методики комплексного развития региональных мультимодальных транспортных коридоров, для связи очагов, (а по определению СОПСа – кластеров) природных ресурсов с ОТС региона. При этом появляется возможность рассмотреть очередность освоения различных видов ресурсов. В последние годы уделяется большое внимание развитию малоосвоенных районов ДФО и их транспортной сети, что отражено в Стратегии [47], а также в многочисленных программах субъектов ДФО и округа в целом.
Приведенный анализ природных ресурсов и предложения по совместному рассмотрению кластеров и очагов природных ресурсов и данных (таблица 1.3) позволяет перейти к построению расчетной схемы формирования РМТК и созданию методики для ее реализации на основе мониторинга технического состояния существующей опорной транспортной сети ДФО и юго-восточной части СФО и анализа предложений ИЭРТа, СОПСа и отдельных ученых по перспективной топологии транспортных коммуникаций в исследуемом регионе.
Формирование информационной основы и разработка расчетной схемы для моделирования облика и мощности множества возможных РМТК малоосвоенных районов ДФО для связи очагов природных ресурсов с опорной транспортной сетью
В соответствии с концепцией, разработанной на основе проведенного анализа ресурсного потенциала исследуемого региона и мониторинга технического состояния элементов существующей транспортной сети ДФО, формируется информационная база для разработки расчетной схемы МТС региона.
Основными элементами информационной базы являются:
пункты формирования грузовой базы - очаги природных ресурсов, показанные на рисунке 1.11 и предложенная в 1993- 96 годах характеристика их транспортного обеспечения, а также показанные в таблице 1.3 предложения по созданию перспективных новых железных дорог к очагам природных ресурсов;
производственно-инфраструктурные кластеры, предложенные в 2005 году СОПС Минэкономразвития РФ и РАН (рисунок 1.6);
рисунок 1.13, показывающий возможное совмещение 24 очагов природных ресурсов с производственными инфраструктурными кластерами СОПСа;
схема существующей опорной транспортной сети (рисунок 1.14);
перспектива развития опорной железнодорожной сети ДФО до 2030г. (рисунок 1.16) и автодорожной (рисунок 1.17);
варианты возможных МТУ, формирующих грузовую базу для реализации «северного» завоза и обеспечения передачи грузовой базы очагов с одного вида транспорта на другой (рисунок 1.19);
существующие и прогнозные объемы перевозок из очагов, а также возможный грузопоток для снабжения малоосвоенных районов на основе изучения данных таблицы 1.3 и анализа объемов «северного» завоза, взятых из статистических данных.
Анализ элементов существующей опорной транспортной сети и предложений ученых ДВГУПС, ИЭРТ, СОПС по вариантам развития сети путей сообщения ДФО и СФО на перспективу до 2030 года, с учетом сопоставительного анализа пунктов зарождения и погашения грузопотоков позволяет перейти к реализации следующего этапа концепции – разработке расчетной схемы сети для формирования РМТК.
На рисунке 2.1 показана расчетная схема узлов и очагов МТС ДФО и юго-восточной части СФО, а на рисунке 2.2 схема с учетом сопоставления положения кластеров и очагов.
При этом индексом Zi обозначены номера звеньев системы между узлами Qi, которые служат основой для формирования РМТК и экономической их оценки, индексом Yi обозначены узлы формирования грузовой массы (очаги) и МТУ для перевалки грузов на морской, железнодорожный или автомобильный транспорт. Следует отметить, что узлы Yi в очагах могут выполнять не только функцию формирования грузовой массы месторождений, но и роль МТУ при обеспечении завоза грузов в эти малоосвоенные районы исследуемого региона. Для удобства решения задач концепции индексом Q в таблице 2.1 обозначены все транспортные узлы, формирующие облик МТС ДФО, которые по мере необходимости можно использовать при решении различных проблем.
Исходная информация для формирования и технико-экономической оценки РМТК от очагов природных ресурсов по предложенным в работе [57] новым железнодорожным линиям связывающим очаги с опорной транспортной сетью приведена в таблицах 2.2 и 2.3.
Характеристика параметров и кодирование звеньев опорной транспортной сети ДФО приведены в таблице 2.5, а в таблице 2.6 показаны параметры и коды звеньев, соединяющих очаги природных ресурсов с опорной транспортной сетью ДФО.
Объём грузовой массы из очагов природных ресурсов определяется под специфику формируемых задач, а объемы завоза грузов в малоосвоенные районы на основе анализа существующих объемов «северного» завоза и перспектив до 2030 года по данным статистических источников и предложениям различных программ развития субъектов ДФО, различных НИИ и отдельных ученых.
Разработанная в диссертации концепция проектирования РМТК для связи ОПР с ОТС и реализации завоза грузов в МР ДФО, сформированная расчетная схема исследуемой системы и проведенный мониторинг технического состояния ее элементов позволяет приступить к разработке ЭММ, которые будут базовой основой для принятия решений при формировании РМТК.
Методика поиска экономически эффективного варианта РМТК по статическим сечениям в пределах принятого горизонта расчета
Представленная в параграфах 3.2 и 3.3 информационная основа и ЭММ дают возможность приступить к разработке методики, позволяющей выбирать из множества возможных вариантов РМТК экономически эффективные.
Для реализации этого, приняв за основу предложения, изложенные в работах [7, 12 – 15], рассмотрим методику формирования множества возможных вариантов РМТК малоосвоенных районов для связи очагов природных ресурсов с опорной транспортной сетью и выбора из них экономически эффективных, диктующих предварительную оценку очередности освоения ресурсов.
Критерий экономической оценки возможных вариантов РМТК от очага природных ресурсов до пункта схода (или доставки), с учетом начально-конечных операций в МТУ, может быть представлен в виде суммы приведенных затрат по звеньям и узлам входящим в рассматриваемый вариант, в предположении, что критерий формируется по статическим сечениям с учетом линейного изменения объемов перевозок при одноэтапных капитальных вложениях на строительство новых железных дорог от очага до звеньев опорной транспортной сети и инфраструктуры для промышленного освоения ресурса. Формирование i–го варианта и его экономическую оценку можно произвести по формуле где Ft - эксплуатационные расходы на /–м звене; Кг - необходимые инвестиции для изменения, по мере необходимости мощности i–ого звена; Q - стоимость грузовой массы в пути; Е - норма дисконта (коэффициент приведения затрат к расчетному году); Yj -индекс и номеру–го МТУ, где происходит формирование грузовой массы и/или стыковка разных видов транспорта и приведенные затраты, которые определяются по сопоставимой с оценкой звена схеме; Qk - индекс и номер остальных промежуточных транспортных узлов, используемых по мере необходимости для обслуживания подвижного состава и позволяющего выделять границу звеньев.
При этом в узлах, формирующих грузовую массу, определяют приведенные затраты на создание предприятий по добыче ресурса с учетом начально-конечных операций; стоимость грузовой массы в пути из-за возможной задержки грузов и инвестиций в развитие элементов МТУ при наращивании объемов перевозок.
Введем в выражение (3.1) целочисленные переменные Xj, Ур гк, которые могут принимать только два значения 0 или 1 и, выполняя функции параметра управления, позволяют исключить из выражения (3.1) звенья и узлы, не входящие в формируемые варианты РМТК. С учетом этого выражение (3.1) примет следующий вид
Помимо определения по вариантам РМТК приведенных затрат, по аналогии с работой [35] следует определить по мере необходимости ориентировочный приведенный интегральный эффект от освоения месторождений на расчётный период времени по каждому очагу и с учетом одновременного освоения всех очагов.
Приведенный результат работы по одновременному освоению всех месторождений можно определить по формуле
где – результат по освоению i–го ресурса из j–го очага в t–й год;
Ц – цена 1т i-го месторождения в t-й год; Г – объем добычи i-го ресурса из j–го месторождения в t-й год; – целочисленная переменная, позволяющая исключить из расчета j-е месторождение и/или любой другой МТУ, не работающий в t-й год; E – норма дисконта.
С учетом приведенного результата и затрат В можно определить приве денный интегральный эффект на t-й год расчетного периода по формуле
При этом на данном этапе расчётов можно варьировать объемом перевозок по очагам природных ресурсов в широком диапазоне, позволяющем учесть недостоверность информации и перекрыть возможные ее колебания.
На основе изложенного можно построить схему методики формирования и технико-экономической оценки РМТК (рисунок 3.1).
Особенности и технология формирования и ТЭО РМТК для завоза грузов в малоосвоенные районы ДФО
Анализ ресурсного потенциала и программы развития Дальнего Востока и данных статистических прогнозов позволил выявить и зафиксировать потребные объемы перевозок в намеченные пункты «северного» завоза в таблице 4.15 и построить диаграммы (рисунок 4.9–4.10), на которых показаны объемы поставляемого груза в исследуемые узлы.
Базовой основой для формирования РМТК, обеспечивающих завоз грузов в малоосвоенные районы ДФО, являются:
расчётная схема МТС ДФО (рисунок 2.1);
назначенные МТУ зарождения и погашения потребных для малоосвоенных районов объёмов перевозок (рисунок 1.12);
прогнозные значения потребных объёмов «северного» завоза (см. рисунок 4.9-4.12);
методика формирования и ТЭО РМТК разработанная в настоящей диссертации (см. рисунок 3.1);
намеченные и экономически обоснованные РМТК для связи очагов природных ресурсов с опорной транспортной сетью ДФО.
Анализ расчётной схемы МТС, разработанной для формирования РМТК связи ОПР с ОТС малоосвоенных районов ДФО, совмещенный с назначением МТУ, в которых возможно формирование грузовой базы для снабжения этих районов необходимыми для удовлетворения потребностей населения и производства перевозками позволяет, как это отмечено во второй главе, сформировать фрагмент сети, как информационную базу, позволяющую концентрировать внимание на анализе работоспособности разработанной методики.
В качестве примера для апробации разработанных методик рассмотрим варианты завоза грузов от Тайшета до Якутска и Магадана и от Хабаровска до этих же пунктов.
В МТУ Якутск и Магадан производится накопление и передача грузов на автомобильный и речной транспорт для развоза по автозимникам и внутренним водным путям низовой транспортной сети до потребителей.
На рисунке 4.13 показан фрагмент МТС для формирования РМТК, обеспечивающих «северный» завоз с учётом взаимодействия их с элементами РМТК, связывающими очаги природных ресурсов с опорной транспортной сетью.
Как рекомендовано во второй главе, по аналогии с предложениями, показанными [45] в качестве узлов, формирующих грузовую базу для «северного» завоза, приняты Ванинско-Совгаванский и Владивостокский МТУ, Комсомольск-на-Амуре, Николаевск-на-Амуре, Хабаровск, Тында, Тайшет, а в качестве МТУ, получающих, накапливающих грузы и осуществляющих их доставку до потребителя по местной и низовой транспортной сети: Якутск, Магадан, Охотск, Аян, Чумикан, Беркакит, Томмот и др.
На основе анализа топологии формирования МТС ДФО (см. рисунок. 4.13) сформированы шесть возможных вариантов РМТК для завоза грузов в малоосвоенные районы через Тайшет до Якутска и Магадана. Анализ результатов таблицы 4.18 по доставке грузов из Тайшета позволяет сделать следующие выводы:
1. Экономически эффективными являются 2-й и 3-й варианты завоза грузов из Тайшета до Магадана, имеющие приведенные затраты соответственно 73,11 и 77,75 млн долл.
2. Следует отметить, что вариант 2 на 2116 км короче 3-го, но имеет затраты, отличающиеся на 6%, так как затраты по существующим железнодорожным звеньям с Z1 по Z13 существенно меньше, чем по звену Z53.
3. Варианту 3 следует отдать предпочтение потому, что он проходит через звенья модели, позволяющей организовать работу РМТК от очагов природных ресурсов по трассе Амуро-Якутской магистрали, через Томмот, Нерюнгри, Якутск.
На рис. 4.14 дана визуализация положения на модели эффективных вариантов.
В таблице 4.19 приведены варианты РМТК для «северного» завоза из МТУ Хабаровск до Якутска, в том числе до Магадана по статическим сечениям на расчётные сроки для освоения прогнозных значений Гп (t). Анализ результатов ТЭО вариантов показал, что:
1) экономически целесообразными вариантами РМТК Хабаровск-Якутск являются варианты 1, 2, 3, имеющие близкие значения критерия, которые отличаются на 3 % между 3-м и 2-м вариантом и на 20 % между 2-м и 1-м, но при этом первый вариант короче второго на 910 км;
2) варианты от Хабаровска до Якутска через Магадан показали, что лучшим является 7-й вариант и на 10 % хуже 6-й вариант;
3) варианты РМТК 1, 2, 3 работают совместно по связи очагов природных ресурсов с опорной транспортной сетью и входят составными элементами в коридоры «северного» завоза.
На рисунке 4.15 выполнена визуализация экономически эффективного РМТК Хабаровск-Якутск.
На основании проведенных расчетов по формированию экономически эффективных РМТК для связи очагов природных ресурсов с опорной транспортной сетью и МТУ, дающими выход ресурсов на экспорт, а также реализации завоза грузов в малоосвоенные районы ДФО, можно сделать вывод, что разработанная концепция, ЭММ и методики их реализации в целом являются инструментом для формирования и технико-экономического обоснования РМТК.
При этом анализ результатов практической апробации в диссертации и дипломных проектах 2016, 2017 годов показал эффективность применения разработанного инструментария и позволяет установить границы появления положительного интегрального эффекта при варьировании объемами грузовой базы, ценой ресурсов, расстоянием доставки и положением МТУ, обеспечивающим выход на экспорт ресурсов.