Роль и значение элементов МТС – коридоров, узлов и звеньев разных видов транспорта в современных экономических условиях при их формировании

Для правильного понимания роли и значения МТК, МТУ и МТЗ в работе МТС необходимо более подробно рассмотреть системотехнические понятия и принципы описания облика и мощности МТС при создании инвестиционного проекта ее развития.

МТУ, являясь начальным/конечным элементом МТК, обеспечивающим взаимодействие различных видов транспорта, представляет собой техническую систему с очень сложными взаимосвязями, зависящими от большого количества факторов. Для оценки влияния внутренних и внешних факторов на объект настоящего исследования по аналогии с [26, 4], но с соответствующей модификацией, введем понятия «облик МТС» и «внешняя среда МТС».

Под обликом МТС будем понимать структурно-параметрическое описание объекта исследования, характеризующее пространственно-временное расположение элементов МТС и их параметры.

Под внешней средой, влияющей на облик МТС, понимается окружение, с которым исследуемая система взаимодействует.

При разработке концепции инвестиционного проекта МТС необходим индивидуальный подход к каждому элементу, учитывающий расположение обслуживающих его сортировочных станций, видов транспорта, взаимодействующих в узле, развитость его инфраструктуры, а также природно-климатические и другие условия, влияющие на количество возможных вариантов облика и, как следствие, мощности сети. Большое количество элементов системы МТС при изменении их параметров приводит к необходимости формирования множества возможных вариантов развития системы. С учетом этого возникает необходимость в создании методики формирования исходного и допустимого множества альтернатив (вариантов) изменения структуры МТС, позволяющей на основе экономической оценки отобрать эффективную их область для поддержки принятия решений на этапе создания концепции инвестиционного проекта

подвижным составом

(наличная провозная и пропускная способности элементов МТС, показатели эксплуатационной работы элементов МТС, эксплуатационные расходы, капитальные вложения)

МТС

Выявление проблемных элементов МТС и узких мест в организации перевозочного процесса на МТС

элементам.

Технологические параметры мультимодальных перевозок

Расположение и назначение МТУ

Технические параметры МТК, МТУ, МТЗ

Изменение расположения и назначения МТУ

МТУ, МТЗ

МТК,

МТС

МТС

МТС

МТС

 

Рис. 1.4. Блок-схема концепции решения проблемы изменения облика и мощности МТС и ее элементов

 

екта МТС. Основой для создания такой методики может служить системный подход.

Как известно [27], основными элементами концептуального аппарата системотехники являются: основные понятия и определения, системотехнический анализ и синтез, методология моделирования. Рассмотрим данный аппарат системотехники применительно к МТС по аналогии с работой [1] и с учетом накопленного опыта [28, 26, 4].

Система – объект (или совокупность объектов) любой природы, обладающий выраженным «системным» свойством, т.е. свойством, которого не имеет ни одна из его частей при любом способе членения.

Как отмечено в [4], существует много лингвистических определений понятия «система». Рассмотрим определение объекта исследования МТС как сложной технической системы, раскрывающее ее суть по аналогии с [28, 26, 4]:

1. МТС является человеко-машинной системой из-за участия людей не только в ее создании и эксплуатации, но и в управлении.

2. МТС имеет сложную и, главное, иерархическую структуру как в управляемой, так и в управляющей ее частях.

3. МТС – непрерывно развивающаяся система с изменяющимися структурой и составом (числом и типами) элементов связи.

4. Развитие и функционирование МТС происходит не только вследствие управляющих (детерминированных) воздействий, но и под влиянием множества случайных (неопределенных) факторов.

5. МТС предназначена для реализации мультимодальных перевозок с учетом взаимодействия различных видов транспорта.

Надсистема (система более высокого порядка) – объединение нескольких систем, обладающих системными свойствами.

Надсистемами МТС являются: ЕТС (надсистема 1-го порядка); народное хозяйство (надсистема 2-го порядка).

Природная среда, определяемая топографическими, геологическими, климатическими и другими природными условиями, также является надсистемой МТС.

Подсистема (система более низкого порядка) – часть системы МТС, выполняющая определенные функции (МТК; МТУ; МТЗ; сортировочные; припортовые станции; терминалы; причалы и т. п.).

Элемент (подсистема более низкого порядка) – часть системы, деление которой в рамках поставленной проблемы нецелесообразно.

В настоящем исследовании под элементами МТС будем понимать МТК, МТУ, МТЗ, причалы, складские площади, погрузочно-разгрузочные комплексы, парки и подъездные пути, звенья железных дорог, соединяющие сортировочные, припортовые станции и терминалы и т.д.

Воздействие (взаимодействие) – обмен грузами, пассажирами, энергией, информацией и т.д. между МТС и окружающей средой, а также между подсистемами МТС и их элементами.

Состояние системы МТС – совокупность значений параметров элементов системы (внутренних и внешних), определяющих ход процессов, с учетом возможного множества отказов, происходящих в системе.

Эволюция (развитие) – развернутая во времени последовательность состояния структуры системы МТС.

Функционирование системы – безопасный бесперебойный пропуск и обслуживание подвижного состава различных видов транспорта (судов, поездов, автомобилей).

Цель системы МТС – обеспечение эффективного транспортного обслуживания исследуемого региона.

Эффективность системы – интегральная характеристика МТС, учитывающая систему показателей (критериев), по которым оценивается МТС (экономическая эффективность, техническая эффективность и т.д.).

Внешняя среда – это надсистемы всех порядков, в том числе природная среда, влияющие на развитие и работу МТС.

Вход системы – множество контактов, через которые воздействия внешней среды передаются МТС и/или ее элементам (МТК, МТУ, МТЗ). Например, через припортовую станцию МТУ получает грузы и обеспечивает их погрузку на суда.

Выход системы – множество контактов, через которые МТС и/или ее элементы (МТК, МТУ, МТЗ) воздействуют на внешнюю среду. Например, через ту же припортовую станцию ММТУ передает грузы на сеть железных и/или автомобильных дорог. При рассмотрении контактов с природной средой входами и выходами являются все элементы МТС.

Связь – контакт (соединение) между входами и выходами внутри системы подсистем и элементов.

Инвестиционный проект МТС – комплекс мероприятий по достижению единой цели – создания МТС, работающей с максимальной эффективностью в пределах принятого и/или заданного горизонта расчета (Т).

В работах [26, 29] отмечено, что особенностью концептуального аппарата системотехники является относительность многих понятий. Например, один и тот же реальный объект может рассматриваться как надсистема, система, подсистема, элемент или связь по отношению к своей среде.

Как отмечено в работах [27, 4, 29] условием применимости системотехнической методологии к исследованию и созданию сложных систем являются три принципа – физичности, моделируемости и целенаправленности. Рассмотрим эти принципы применительно к МТС.

По отношению к МТС принцип физичности означает, что МТС –целостный объект, допускающий различные членения на подсистемы с обязательным учетом всех взаимосвязей между ними, а также с окружающей средой.

Принцип моделируемости дает возможность исследовать определенные свойства или группу свойств МТС с помощью множества моделей. Относительно выбора класса моделей академик Н.Н. Моисеев в [30] писал: «… на упрощенных моделях мы выбираем основные параметры будущей конструкции, принимаем основные проектные решения, т.е. формируем облик (создаем аванпроект) будущей конструкции. Затем с помощью более полной модели мы проверяем ход операции, количественные показатели конструкции, уточняем принятые решения».

В настоящем исследовании строятся различные модели МТС и/или ее элементов (МТК, МТУ, МТЗ) в зависимости от иерархии решаемых задач рассматриваемой проблемы. Наиболее полная модель – системная. По мере исследования проблемы рассматриваются структурно-параметрическая модель МТС, различные прогнозные модели, позволяющие оценить поведение МТС и внешней среды в будущем и т.п.

Таким образом, принцип моделируемости предполагает определенную форму познания МТС – его модель.

Принцип целенаправленности применительно к МТС и/или ее элементов (МТК, МТУ, МТЗ) можно рассматривать двояко: как наличие цели и как тенденцию к сохранению процесса функционирования, который ведет к цели, т.е. способность устранять внешние и внутренние возмущения. В качестве внутренних возмущений могут рассматриваться отказы технических устройств, перерывы движения при производстве восстановительных после аварии работ и т.д. В качестве внешних возмущений могут выступать негативные природно-климатические явления (туман, шторм, наводнения и т.д.), кризис экономики (срыв поставок грузов, ограниченное поступление денежных средств и т.д.), ухудшение международных отношений (отказ от экспортных поставок грузов, отказ инвесторов от участия в реализации проекта и т.д.).

Указанные три принципа в целом обеспечивают возможность проведения исследования МТС и/или ее элементов (МТК, МТУ, МТЗ) с применением системотехнической методологии и использования их результатов в ходе разработки инвестиционного проекта [27].

Рассмотрим более глубокий системотехнический анализ МТС с использованием системных представлений [29].

Результатом системотехнического анализа является описание системы, представляющее собой определенным образом соотносящиеся друг с другом ее членения, получаемые при декомпозициях с учетом различных системных свойств. Такие отдельные членения опираются на некоторые совокупности системных понятий и обычно называются системными представлениями [27].

Наиболее известны пять типов системных представлений [29]: макроскопическое, микроскопическое, функциональное, иерархическое, процессуальное.

По аналогии с [26, 4, 29, 1], в процессуальном представлении МТС рассматривается динамически, остальные системные представления отражают ее статический аспект. В макроскопическом представлении описываются внешние связи системы, в функциональном, иерархическом и микроскопическом – внутренние. Функциональное и микроскопическое представления фиксируют функциональный и структурный аспекты МТС соответственно, а иерархическое – способ разбиения ее в том и другом аспекте.

Рассмотрим более подробно применительно к МТС следующие представления по аналогии с работами [26, 4, 29, 1].

Макроскопическое представление системы МТС – это понимание ее как целого по отношению к внешней среде (рис. 1.5).

Макроскопическое представление МТС характеризуется множеством внешних связей или совокупностью внешних связей. Главными из них являются:

1) связи с надсистемами высшего порядка – элементы МТС с сетью железных дорог страны (СЖД), или других видов транспорта входящих в ЕТС, народным хозяйством (НХ);

2) связи с природной средой;

3) связи с международным морским пространством.

Рассмотрим подробно эти связи.

Связь МТС с ЕТС РФ (надсистема первого порядка) осуществляется через МТК и МТУ.

Надсистема 2-го порядка – ЕТС РФ, кроме железнодорожного транспорта, включает в себя: автодорожный (АДТ), морской (МТ), речной (РТ), трубопроводный (ТТ), авиационный (АТ). В зависимости от развития транспортной сети региона МТС может иметь непосредственную связь с одним или несколькими видами транспорта.

Таким образом, основными внешними связями МТС и НХ являются ресурсные связи (материальные, трудовые, денежные и т.д.) и в результате их анализа определяются:

· народнохозяйственное значение МТС и проект её развития;

· сортировочные станции и станции других видов транспорта, через которые узел должен взаимодействовать с морским торговым пространством;

· потребные объемы перевозок (Г_п(t)).

 

ЕТС

Инфраструктура Параметры Подвижной состав Тарифы

НХ

Природная среда

ВНЕШНЯЯ СРЕДА

ВНЕШНЯЯ СРЕДА

Инвестиции Объемы перевозок Материальные ресурсы Трудовые ресурсы

Топография Инженерная геология Гидрология Сейсмика Климат

МТC

Восстановление обеспечения резервов надежности

Форс-мажор

 

 

Рис. 1.5. Макроскопическое представление МТС

Существенные связи МТС с природной средой, анализ этих связей в увязке с влиянием рассмотренных выше надсистем МТС определяют:

· возможные значения ограничивающих параметров элементов системы;

· ориентировочные длины приемоотправочных путей, станций и терминалов;

· принципиальные решения по конструкции основных устройств и сооружений МТС и/или ее элементов (МТК, МТУ, МТЗ) (причалы, складские территории, подъездные пути и т.д.);

· мероприятия по охране окружающей среды (почвы, водных ресурсов, атмосферы, растительного и животного мира);

· размеры потребных капитальных вложений на изменение структуры и мощности МТС.

Таким образом, на основе макроскопического представления выявляются входные и выходные показатели, определяющие взаимодействие МТС с внешней средой.

По аналогии с [26, 4] для железнодорожной транспортной системы микроскопическое представление системы МТС и/или ее элементов может быть основано на ее понимании как множества взаимосвязанных элементов, например – припортовые станции, терминалы, подъездные пути и т. п. Элементы обладают связями, которые объединяют их в целостную систему. Связи и элементы описывают «морфологию» МТC. Совокупность элементов и связей между ними образует структуру, которая фиксирует расположение элементов и связей между ними.

Таким образом по аналогии с [26, 1], облик МТС(S) может быть определен:

1) составом элементов А={а₁, а₂, а₃, …, а_n};

2) характеристиками и свойствами элементов Z={Z(а₁)};

3) связями элементов, определяемыми как соотношения между элементами R={R(а_i; а_j)}.

Исходя из этого облик МТC и/или ее элементов (МТК, МТУ, МТЗ) можно представить как тройку S={A, Z, R}.

Учитывая оговоренную выше и в [26, 4, 28, 29, 1] особенность концептуального аппарата системотехники об относительности многих понятий, микроскопическое представление МТС можно показать в виде структурного дерева (рис. 1.6), а МТС – на рис. 1.7.

Рассматривая облик МТС снизу вверх, можно отметить следующее.

Выбор параметров по элементам сориентирован на выполнение единой цели: формирование структуры МТС производится на основе технических условий с учетом потребных размеров перевозок.

Функциональное представление транспортных систем железнодорожного транспорта, приведенное в [26, 4], можно использовать для аналитического представления МТС, связанного с пониманием его как

Рис. 1.6. Микроскопическое представление МТС

Припортовая ж/д станция

Мультимодальный транспортный узел (МТУ)

k

Элементы 1-й припортовой ж/д станции

Погрузочно-разгрузочный комплекс

Элементы 1-го погрузочно-разгрузочного комплекса

Автомобильный транспорт

m

Элементы 1-го автомобильного сообщения

Мультимодальный транспортный коридор (МТК)

Виды транспорта

Народнохозяйственный комплекс СТРАНЫ (НХК)

Мультимодальная транспортная сеть (МТС)

Железнодорожный

Морской

Речной

Авиационный

Автомобильный

Трубопроводный

Мультимодальное транспортное звено (МТЗ)

n

Элементы 1-го мультимодального транспортного звена

Система

подсистема 1-го порядка

подсистема 2-го порядка

подсистема 3-го порядка

подсистема 4-го порядка

подсистема 5-го порядка

1

1

МЕЖДУНАРОДНОЕ МОРСКОЕ ТОРГОВОЕ ПРОСТРАНСТВО

Рис. 1.7. Микроскопическое системное представление МТУ

Элементы терминала № 1

Элементы терминала № 2

Элементы терминала № l

Припортовая ж/д станция

Погрузочно-разгрузочные терминалы

Автомобильный транспорт

Терминал №1 Гв1

Терминал №2 Гв2

Терминал № l Гв l

m

2

k

2

МУЛЬТИМОДАЛЬНЫЙ ТРАНСПОРТНЫЙ УЗЕЛ

совокупности действий (функций), направленных на достижение определенных целей. Каждый элемент (подсистема) МТС выполняет определенную функцию.

Основное функциональное назначение МТС – выполнение операций, необходимых для реализации перевозочного процесса. Соответственно, организация МТС представляет собой взаимодействие элементов, составляющих различного рода устройства, сооружения и технические средства МТС с участием в реализации перевозочного процесса персонала, обслуживающего МТС (рис. 1.8).

Иерархическое представление (рис. 1.9) соответствует пониманию системы МТС как иерархии подсистем (единиц) [26, 4, 1]. Системная иерархия замыкается снизу предельной единицей, которая еще сохраняет основные черты данной системы, но не может быть разложена на подсистемы, а только на элементы. Совокупность единиц, принадлежащих одному горизонтальному ряду системной иерархии, называется уровнем иерархии. Глубину системной иерархии, от системы как целого до элементов, выражающую предел делимости данной системы, называют уровнем анализа.

По аналогии с [26, 4, 1] можно выделить два типа связей между единицами системной иерархии МТС – горизонтальные и вертикальные. Горизонтальные связи – связи между подсистемами одного уровня иерархии ММТУ. Вертикальные связи существуют между подсистемами различных уровней иерархии МТС. Вертикальные связи являются внешними по отношению к подсистемам более низкого уровня иерархии и внутренними по отношению к более высокому уровню. Подсистемы каждого уровня описываются через набор вертикальных и горизонтальных связей.

Процессуальное представление МТС как и других транспортных систем [26, 4, 1] предполагает его понимание как совокупности, характеризуемой последовательностью состояний во времени.

Основным понятием здесь является понятие «периода жизнедеятельности» системы – временного интервала, в течение которого она существует. Транспортные системы, к которым относится МТС, не имеют ограничений во времени.

Период жизнедеятельности МТС включает в себя ряд этапов: разработку концепции проекта, проектирование, строительство и последующую эксплуатацию [4].

По аналогии с другими транспортными системами [26, 4, 1], на каждом из этапов развития МТС находится в определенном состоянии. Анализируя процессы, протекающие в системе в различные периоды жизни, можно перейти к функциональному описанию МТС как динамической системы. Иерархическая упорядоченность состояний МТС образует процессуальную иерархию (дерево состояний). Процессы, протекающие

ВХОДЫ (ВЫХОДЫ) МЕЖДУНАРОДНОЕ МОРСКОЕ ТОРГОВОЕ ПРОСТРАНСТВО

Т1

Т2

Т3

Тn

Терминалы

МТС

Железная дорога

Автодорожные предприятия

Трубопровод

ВХОДЫ (ВЫХОДЫ)

 

Рис. 1.8. Функциональное представление МТУ

 

 

Виды транспорта на входах

1-й уровень иерархии горизонтальные связи

2-й уровень иерархии горизонтальные связи

3-й уровень иерархии горизонтальные связи

4-й уровень иерархии горизонтальные связи

Железнодорожный

Трубопроводный

Автомобильный

Терминалы

Терминал 1

Терминал 2

Терминал 3

...

Погрузочно-разгрузочные машины

Причалы

Подъездные пути

Склады

...

Элементы терминалов

МТС

 

 

Рис. 1.9. Иерархическое представление МТС

в МТС, могут быть разделены на две группы: основные и вспомогательные. К основным относятся развитие и функционирование МТС. Развитие относится к внешним процессам МТС в целом, т.е. речь идет о возможных путях развития (реконструкции МТС, увеличения в перспективе его пропускной способности) и факторах, влияющих на реализацию того или иного пути через ряд состояний.

Процессы функционирования выделяются с точки зрения выполнения МТС основной цели – обеспечения перевозки грузов (см. рис. 1.9).

Предлагаемый подход к описанию МТС и/или ее элементов (МТК, МТУ, МТЗ) по аналогии с [26, 4, 1] устанавливает следующий порядок рассмотрения системных представлений: процессуальное, макроскопическое, иерархическое, функциональное, микроскопическое – и применяется в дальнейшем для создании методологии формирования множеств альтернатив облика и внешней среды МТС при разработке концепции его инвестиционного проекта.

Системное представление объекта исследования МТС и/или его основных элементов (МТК, МТУ, МТЗ) позволяет производить декомпозицию этих сложных технико-экономических систем для формирования эффективных стратегий их этапного развития с последующим агрегированием решения по системе в целом.