Анализ существующих моделей и методов проектирования облика и мощности мультимодальной транспортной системы

Проблема проектирования развития облика и мощности мультимодальной транспортной сети страны и её регионов связана с комплексным решением множества сложных вопросов. К ним относятся специфические задачи развития транспортной отрасли: моделирование работы сети и её элементов, взаимодействие с другими видами транспорта, наращивание мощности отдельных мультимодальных транспортных коридоров, узлов и звеньев, совершенствование технологических процессов, модернизация технических средств и подвижного состава, реконструкция постоянных устройств и сооружений, а также задачи социально-экономического развития территорий страны: освоение и воспроизводство природных ресурсов, развитие производительных сил, улучшение социального положения населения, сохранение экологического равновесия в регионах. Перечисленные задачи многие десятилетия являются предметом изучения как отдельных ученых, так и научно-исследовательских и проектных институтов.

Все научные труды, связанные с проблемой развития транспортной сети, можно разделить на две группы: работы [32, 46, 47, 48, 33, 50, 36, 37, 45, 38, 39, 60, 54, 55, 64, 20, 62, 58, 65, 51, 52, 57, 66, 67] и другие, в которых указанная проблема решалась в условиях планового ведения народного хозяйства, и работы [68, 9, 7, 4, 24, 41, 43, 11, 23, 35], рассматривающие её решение в условиях рыночных отношений в экономике страны.

В бывшем СССР на основе научных трудов первой группы была создана глобальная методология решения вопросов наращивания мощности многовидовой ЕТС, которая предусматривала под началом Госплана, через Институт комплексных транспортных проблем (ИКТП) осуществление контактов всех ведомственных проектных и научно-исследовательских институтов, направленных на решение проблемы, в том числе и с учетом региональных аспектов [7].

По заданию Госплана СССР проектными организациями Минтрансстроя и МПС при участии научно-исследовательских институтов разрабатывались схемы развития и размещения объектов всех видов транспорта на перспективу [9].

Схема развития и размещения объектов транспорта позволяла выявить перспективные новые или переустраиваемые коммуникации, по которым надлежало разработать технико-экономическое обоснование (ТЭО).

Утвержденное ТЭО давало возможность заказчику министерств и ведомств всех видов транспорта совместно с генеральным проектировщиком приступить к разработке задания на проектирование, а накопленный теоретический и практический опыт проектирования, строительства и эксплуатации транспортных объектов позволял проектным организациям успешно решать поставленные задачи [9].

Распад СССР, переход к рыночным отношениям в экономике страны привели к потере существовавшей схемы. Это сделало невозможным использование для решения проблем развития транспортной системы в новых экономических условиях методологию, которая была разработана с учетом планового ведения народного хозяйства.

В связи с этим возникла необходимость переработки и модернизации данной методологии. К тому же бурное развитие информационных технологий открыло широкие возможности в их применении для решения сложных задач, связанных с большой размерностью проблемы комплексного развития транспортной системы, которая требует обработки и анализа больших информационных массивов.

Так как предметом настоящего исследования является проблема проектирования комплексного развития мультимодальной транспортной сети с учетом изменения облика и мощности звеньев и узлов, остановимся более подробно на работах, в которых рассматривается проблема развития железнодорожных сетей, которые можно использовать для всех видов транспорта, так как они наиболее проработаны и прошли мировую апробацию.

Одними из первых работ отечественных учёных, посвященных этому научному направлению, являются исследования Г.Н. Ковшова [36, 37], Е.П. Нестерова [37], С.Б. Козловой [38, 39]. Областью применения предложенных в этих работах математических моделей и методов являются простейшие полигоны сети железных дорог, к которым можно отнести параллельные направления, соединяющие два узла, и кольцевые полигоны, представляющие замкнутый контур многих звеньев.

В.Н. Лившиц [54, 55] рассмотрел общий случай задачи выбора путей развития магистральной транспортной сети, для решения которой предложил использовать приближенные методы оптимизации. По мнению В.Н. Лившица, математическая модель задачи требует отыскания экстремума невыпуклого функционала в пространстве достаточно большой размерности при наличии многих линейных и нелинейных ограничений, что с учетом динамического, а иногда и вероятностного аспектов, «вряд ли возможно с применением точных математических методов» [55]. Поэтому [54, 55] для решения задачи развития магистральной транспортной сети автором был разработан метод, который предусматривает декомпозицию динамической системы на ряд независимых статических сечений, соответствующих определенным моментам времени. Поиск решения на уровне статических сечений производится методом оптимального распределения перевозок по нелинейной транспортной сети и проведения реконструктивных мероприятий в пределах экономических зон целесообразности того или иного технического оснащения сети [55]. Полученные результаты статических расчетов затем увязываются в динамике.

Е.М. Васильевой, Б.Ю. Левитом, В.Н. Лившицем [33] метод статических сечений был усовершенствован. При решении задачи развития сети авторы проводят декомпозицию динамической системы на зависимые статические сечения, т.е. в процессе решения статической задачи на какой-то год используется информация, полученная по предыдущему году. В то же время авторы отмечают, что «достаточные условия для решения задачи методами зависимых статических сечений пока еще не изучены и являются объектами дальнейших исследований» [33].

В.А. Паршиков [59] для выбора рационального варианта начертания дорожной сети предложил эвристический метод направленного отбора. При этом В.А. Паршиков принял допущение о линейности перевозочных затрат от размеров грузопотока, а задачу решал в статике и без ограничений на пропускную способность звеньев.

С целью развития метода, предложенного В.А. Паршиковым, Ю.Д. Кузнецов и Г.П. Кобылковский [60] используют программу В.И. Арсенова [63], которая позволяет распределить грузовые потоки на полигоне сети с ограниченной пропускной способностью звеньев.

А.М. Макарочкиным [61, 62] задача оптимизации развития группы линий с однотипными способами усиления пропускной способности, связанных общим грузопотоком, ставится как динамическая, с нелинейными зависимостями критерия от параметров, определяющих состояние системы. Для решения поставленной задачи А.М. Макарочкин использует метод динамического программирования, отмечая при этом значительные трудности вычислительного процесса из-за большой размерности задачи.

Б.С. Малышев [58] для решения задачи выбора оптимального пути развития транспортной сети тоже применяет метод динамического программирования. Однако при увеличении размеров полигона сети и числа мероприятий на её элементах предложенный Б.С. Малышевым подход становится довольно трудоёмким, а его реализация – затруднительной.

Задача развития полигонов транспортной сети в вероятностной постановке была предложена Е.С. Свинцовым и Б.А. Волковым [51, 53]. Для определения вариантов развития сети в динамике авторами был использован метод статистических испытаний по статическим сечениям для различных расчетных случаев.

Е.С. Свинцовым решалась задача развития сети для железнодорожного и автомобильного транспорта [51]. При этом грузопотоки предлагалось разделить на варьируемые и неварьируемые, т.е. на потоки, которые можно обеспечить или автомобильным, или железнодорожным транспортом, и потоки, которые целесообразно удовлетворять одним из видов транспорта. В качестве критериев при делении потоков использовалась дальность перевозки, объем грузов, партионность, наличие путей сообщения того или иного вида транспорта. На первом этапе распределялись грузопотоки, использующие один вид транспорта (неварьируемые грузопотоки), а затем варьируемые.

E.C. Свинцовым была принята следующая этапность решения задачи по выбору оптимального варианта развития сети:

· решение для рассматриваемого полигона сети простой линейной сетевой задачи;

· определение с помощью потенциалов и дуговых чисел наиболее узких мест сети для уменьшения размеров полигона и формирования возможных вариантов строительства и реконструкции звеньев сети;

· решение нелинейной задачи уже для более узких полигонов.

Ю.А. Григоряном была предложена динамическая модель развития полигона железнодорожной сети, в которой используется принцип направленного отбора участков или установление рациональной очередности обеспечения элементов полигона необходимыми ресурсами с целью усиления их пропускной способности [32, 50]. Для установления очередности предпочтительного развития участков транспортной сети Ю.А. Григорян предложил эвристический метод и специально разработанный критерий, который учитывает использование пропускной способности участков, взаимодействие участков в процессе эксплуатации и по расходу лимитированных ресурсов (технологическая и реконструктивная связность) и количество ресурсов для проведения реконструктивных мероприятий на участках.

Модель и математически обоснованный метод решения динамической задачи использования и усиления пропускной способности группы линий с общим грузопотоком были предложены А.П. Батуриным [47, 48]. Основываясь на [54, 55] В.Н. Лившица, А.П. Батурин предлагает упростить сложную задачу, используя условную оптимизацию, которая выполняется при фиксированных значениях, характеризующих динамику роста грузопотока на линиях полигона сети. Данные значения определяются в 16 точках, которые А.П. Батурин выбирает эмпирическим путем. Такой подход позволил выполнить аппроксимацию приведенных затрат методом наименьших квадратов и принять функции приведенных затрат как непрерывные, выпуклые и дифференцируемые с указанной точностью аппроксимации. Для решения задачи усиления пропускной способности железнодорожных линий полигона сети А.П. Батурин применил математический метод Полака-Рибьера.

Все вышеперечисленные научные труды внесли значительный вклад в теорию и практику развития железнодорожных сетей. В то же время в предлагаемых моделях транспортных сетей и полигонов основное внимание было уделено развитию направлений и участков сети, а узлы и станции рассматривались, как транспортные объекты, функционально связывающие звенья сети и обеспечивающие их пропускную способность. Такой подход в построении моделей железнодорожных сетей не позволяет адекватно отразить в них взаимодействие звеньев и узлов, так как пропускная способность станций находится в зависимости не только от их технического обустройства и технологии работы, но и от загрузки примыкающих участков разных видов транспорта.

К первым работам, в которых рассматривается в комплексе развитие участков и станций, относятся работы И.Б. Сотникова [57], Ю.В. Дьякова [56], И.Т. Козлова [32, 45], П.С. Грунтова [49].

И.Б. Сотников определяет мощность станционных устройств, путевое развитие парков и численность бригад ПТО на основе оптимизации взаимодействия прилегающих участков и обслуживающих устройств станции [57].

Ю.В. Дьяков в работе [56], посвященной комплексному развитию пропускной способности железнодорожных направлений, ввел понятие «реально используемая пропускная способность», которая зависит не только от пропускной способности элементов направления, но и «от характеристик процессов, возникающих на стыках взаимодействия этих элементов, в свою очередь зависящих от соотношения мощностей смежных элементов. Эти процессы существенным образом снижают наличную пропускную способность направления» [56]. Ю.В. Дьяков поставил задачу комплексного развития пропускной способности железнодорожного направления и предложил её экономико-математическую модель. Для решения поставленной задачи Ю.В. Дьяков использовал комбинированный метод штрафных функций с процедурой сопряженных градиентов модификации Полака-Рибьера и метод динамического программирования.

И.Т. Козлов предложил комплексную модель транспортной сети и принципиальную схему решения задачи развития транспортной сети, которая предусматривает три иерархических уровня: сетевой, полигонный и объектный [32, 45].

На сетевом уровне решаются: 1) распределение перевозок между полигонами транспортной сети; 2) распределение ресурсов между полигонами транспортной сети; 3) определение потребности в подвижном составе и его распределение на транспортной сети; 4) выбор варианта организации и управления перевозочным процессом (определение основных показателей плана формирования и графика движения поездов, влияющих на оптимальный уровень технического состояния постоянных устройств). Результаты решения четвёртой задачи используются в процессе решения практически всех задач, предусмотренных схемой.

На полигонном уровне распределяются перевозки между направлениями в пределах полигона сети и устанавливается последовательность проведения реконструктивных мероприятий на объектах полигона.

На объектном уровне определяется оптимальная этапность развития объектов сети.

Решение задачи развития транспортной сети в соответствии с предложенной схемой требует выполнения итерационных расчетов, так как результаты решения каждого последующего этапа зависят от решений на предыдущих.

В расчетной модели железнодорожной сети, предложенной И.Т. Козловым, основными элементами являются звенья и вершины. В вершине сети И.Т. Козлов выделяет объекты и связи между ними. К объектам относятся грузовые, сортировочные, участковые и пассажирские станции, основные локомотивные депо, пункты технического обслуживания, перецепки и оборота локомотивов, пункты смены бригад, технического обслуживания вагонов, внутриузловые ходы и обходы. Связями между объектами вершины служат железнодорожные пути для передвижения вагонов и локомотивов в процессе переработки вагонопотока и технического обслуживания подвижного состава. Структуру вершины сети И.Т. Козлов предлагает представить графом, узлами которого являются объекты, а дугами – связи между объектами. Такое описание вершины позволяет отразить операции технологического процесса, выполняемые объектами вершины.

На звеньях сети И.Т. Козлов выделяет в качестве самостоятельных объектов участки и раздельные пункты, на которых выполняются технические операции с поездами, вагонами, локомотивами. Все, представленные в модели объекты описываются набором конструктивных параметров, позволяющих определить их пропускную способность и стоимость выполнения технологических операций.

И.Т. Козлов дает краткий анализ возможных методов решения задачи оптимального развития транспортной сети, из которого делает вывод о необходимости разработки специальных методов решения этой задачи [45].

П.С. Грунтов [49] предложил одновременно с усилением пропускной способности направлений и полигонов повышать пропускную и перерабатывающую способность узлов и станций с позиций обеспечения их эксплуатационной надежности. Мероприятия по развитию железнодорожных станций и участков он увязал через норму массы поездов, длину приемоотправочных путей и минимальный интервал отправления поездов со станции. Для обоснования мер по развитию станции и расчета критерия оптимальности П.С. Грунтов использовал принцип многомерности нагрузок. Размеры пропуска вагонопотоков на сортировочных станциях представлены им в интервале от min N до max N в виде вектора-строки . Продолжительность работы станции в сутках с нагрузкой и т.д. в течение каждого t_j =го года – в виде вектора-столбца.

Исследования проблемы комплексного развития транспортной сети и её элементов, проводимые учеными до распада Советского Союза, были направлены на создание глобальной методологии решения вопросов наращивания мощности многовидовой единой транспортной системы в условиях планомерного роста перевозок в бывшем СССР. Планирование наращивания мощности транспортного комплекса СССР велось в увязке с пятилетними планами развития производительных сил страны. Транспортно-экономические связи и объемы корреспонденций грузов между производящими и перерабатывающими предприятиями являлись основным базовым материалом для принятия решений по развитию единой транспортной системы.

Распад СССР, переход к рыночной экономике, спад производства, нарушение существовавших транспортно-экономических связей привели к резкому уменьшению объёмов перевозок на железнодорожном транспорте и изменению предназначения и роли станций и узлов. Снизились доходы железных дорог, а возникший дефицит денежных ресурсов стал тормозить процесс обновления основных фондов, порождая падение надежности работы транспорта.

Новые экономические условия, отказ от централизованного текущего и долгосрочного планирования развития народного хозяйства страны и регионов, дефицит денежных ресурсов, старение основных фондов, снижение мощности и надежности функционирования транспортных устройств привели к необходимости существенного пересмотра созданной методологии развития единой транспортной системы страны.

Рассмотрим последние исследования по методологии проектирования транспортных систем, учитывающие современные условия хозяйствования.

С.М. Гончарук исследовал проблему проектирования мощности и структуры сети с учетом надежности функционирования её элементов. В работе [7] главное внимание было уделено полигону сети железных дорог (ПСЖД) в рамках административных границ железной дороги. На основе системного подхода С.М. Гончарук рассмотрел построение информационной базы и разработал методологию формирования альтернатив развития мощности и структуры сети железных дорог и отыскания их эффективной области. В своем исследовании он применил теорию графов в сочетании с методами булевой алгебры и понятие «облик системы», который, по мнению автора, определяет структурно-параметрическое описание исследуемой системы. Для оценки надежности функционирования элементов сети железных дорог С.М. Гончарук использовал коэффициент готовности линии, коэффициент простоя линии, коэффициент готовности сети и коэффициент простоя сети.

Ю.А. Быков [9], учитывая большую капиталоёмкость транспортного строительства, нестабильность экономической ситуации в стране и ее регионах и, как следствие, многовариантность и неопределенность сценариев развития экономики, разработал методологию прогнозирования множества альтернатив облика новой железной дороги (НЖД) в условиях риска и неопределенности состояний внешней среды.

Под обликом новой железной дороги Ю.А. Быков предложил понимать «структурно-параметрическое описание, определяющее пространственно-временное расположение элементов НЖД и их мощность» [9].

Под внешней средой, влияющей на облик НЖД, понимается «окружение, с которым НЖД взаимодействует. Это, прежде всего, транспортная сеть региона, экономика региона и страны в целом, а также природная среда» [9].

В работе [44] А.П. Батурина исследуется «процесс развития магистральной сети железных дорог Российской Федерации, который моделируется на расчетной сети, отражающей все основные транспортно-экономические связи». А.П. Батурин поставил задачу выбора оптимальной траектории развития сети, предложил экономико-математическую модель задачи и её декомпозицию для определения условно-оптимальных траекторий развития объектов сети с последующим синтезом в одно общее решение. Методика выбора оптимальной схемы развития объекта сети, разработанная А.П. Батуриным, базируется на методе направленного перебора схем развития объекта сети и методе дифференциальных оценок для выбора оптимальных сроков реконструкции объекта. Синтез оптимальной траектории развития сети производится в процессе совместного распределения всех видов транспортных потоков и выбора поездных назначений планов формирования в грузовом и пассажирском движении. Для этого А.П. Батуриным была предложена в [44] методика расчета на перспективу плана организации транспортных потоков на сети, в основе которой лежат метод проекции градиента целевой функции и метод пошагового распределения вагонопотоков.

Е.С. Свинцов в рамках разработки методологии регионально-транс­портных исследований на железнодорожном транспорте [41, 40, 42, 43] рассмотрел решение проблемы развития полигонов региональной транспортной сети на основе многоуровневой системы управления, отслеживающей и анализирующей во времени и пространстве состояние сети в соответствии с уровнем развития производительных сил, их размещением и т.п. Для регионов со сложившейся опорной сетью и малоизменяющейся топологией размещения производительных сил проблема управления развитием сети Е.С. Свинцовым сформулирована как задача оптимального распределения перспективных грузо- и пассажиропотоков с последующим уточнением решений на стадиях текущего и оперативного планирования проектных и строительных работ. При этом выделение расчетных полигонов производится с использованием принципа наименьшей связности, т.е. по связям с минимальной густотой грузо- и пассажиропотоков.

По мнению Е.С. Свинцова, решение оптимизационных задач перспективного развития транспортных сетей большого размера наиболее целесообразно осуществлять методом статистического моделирования, так как «при расчетах на дальнюю перспективу данные о размерах перевозок, их структуре, стоимостных оценках строительства и реконструкции, нормах эксплуатационных расходов на содержание постоянных устройств, организацию перевозок носят вероятностный характер» [40].

На всех уровнях решения задач управления развитием сети основой является сетевое отображение моделируемых объектов и процессов. В работе [40] для регионально-транспортных исследований Е.С. Свинцовым предложена модель многовидового транспортного узла в виде пространственного ориентированного графа, в которой каждый вид транспорта представлен транспортной плоскостью – плоским ориентированным графом. Взаимодействие разных видов транспорта в предложенной в [40] модели представлено связями (ориентированными ребрами) между узлами соответствующих транспортных плоскостей.

Работы [11, 23, 35] В.С. Шварцфельда явились продолжением и развитием исследований, выполненных в [7] С.М. Гончаруком. В работе [11] дается формулировка понятий «полигон сети железных дорог», «региональная сеть железных дорог», «облик региональной сети железных дорог».

Полигоном сети железных дорог (ПСЖД) является территория субъектов Российской Федерации с расположенными на ней железнодорожными объектами, принадлежащими одной дороге, административно входящей в состав МПС РФ [11].

Региональной сет ь ю железных дорог (РСЖД) является совокупность полигонов сети железных дорог, объединенных по географическому, экономическому, политическому и стратегическому признакам [11].

Облик региональной сети железных дорог представляет собой пространственно-параметрическую модель, характеризующую внешнее очертание РСЖД, месторасположение её элементов, описание их параметров и показателей работы [11].

В своих работах В.С. Шварцфельд предложил концепцию создания геоинформационной аналитической системы региональной сети железных дорог, разработал пространственно-параметрическую модель РСЖД, пилотный проект геоинформационной аналитической системы РСЖД, методологию формирования, комплексной оценки и отбора эффективных альтернатив изменения облика и мощности региональной сети железных дорог.

Пространственно-параметрическая модель РСЖД, разработанная в [11] В.С. Шварцфельдом включает в себя:

· описание всех раздельных пунктов с путевым развитием и связывающих их перегонов в виде отдельных железнодорожных путей с учетом специализации по направлению движения поездов;

· описание параметров, показателей и характеристик элементов сети с учетом их структурной взаимосвязи;

· информацию о техническом состоянии звеньев, условиях эксплуатации на них.

В.С. Шварцфельдом впервые разработан автоматизированный способ формирования расчетной модели сети железных дорог с различной степенью детализации реальной структуры РСЖД.

Формирование, комплексная оценка и выбор эффективных альтернатив изменения облика и мощности РСЖД в работах [11, 34] рассматриваются во взаимной увязке со стратегией и планами экономического развития региона. Процесс формирования альтернатив изменения облика и мощности РСЖД осуществляется на основе моделирования этапного развития её элементов в сочетании с распределением грузопотоков и предусматривает следующие этапы:

1. Предварительный – анализ структуры и показателей функционирования РСЖД, формирование расчетной модели РСЖД, распределение грузопотоков по РСЖД и определение диапазонов возможного изменения загрузки её элементов; формирование альтернатив развития объектов РСЖД.

2. Подготовительный – локальное моделирование развития элементов РСЖД с целью установления однозначного соответствия между диапазонами изменения их загрузки и схемами этапного развития.

3. Основной – координация локальных расчетов и формирование комплексного решения задачи усиления мощности РСЖД с применением метода поиска глобального минимума целевой функции и использования системы ограничений по распределению грузопотоков в пределах РСЖД.

4. Заключительный – иерархическое разложение альтернатив по полигонам сети железных дорог, входящим в состав РСЖД.

Анализ вышеприведенных работ показал, что проблема развития транспортной сети сложна и многогранна из-за наличия большого числа ограничений и факторов, влияющих на её решение. Вследствие этого вопросы проектирования комплексного развития РСЖД с учетом изменения облика и мощности станций и узлов пока еще недостаточно изучены. В частности, развитие железнодорожной сети страны и её регионов в вышеприведенных научных трудах рассматривалось в условиях устойчивой технологии перевозочного процесса, неизменном предназначении узлов и станций и достаточности их мощности.

Сложность решения проблемы проектирования комплексного развития РСЖД заключается также в том, что она состоит из двух взаимосвязанных задач:

· распределения грузопотоков между объектами сети, зависящего от структуры сети, технического состояния её участков, узлов и станций, их пропускной, провозной и перерабатывающей способности, скорости доставки грузов и себестоимости перевозок по участкам РСЖД;

· выбора объектов сети для проведения мероприятий по изменению облика и мощности РСЖД и определения этапной реализации этих мероприятий, которые в свою очередь, зависят от распределения грузопотоков, а следовательно от загрузки участков, узлов и станций РСЖД и динамики её изменения.

В современных условиях, на этапе реформирования экономики страны и железнодорожной отрасли, выявлены новые вопросы, связанные с развитием транспортных систем в регионах, которые требуют тщательного научного исследования. К ним относится проблема повышения надежности и рентабельности работы региональных сетей железных дорог в условиях, когда в результате падения объёмов перевозок их звенья стали работать с большими резервами мощности (от 10 до 40 млн. тонн в год). Её решение связано с необходимостью пересмотра технологии и параметров перевозочного процесса, что вызывает, как уже отмечалось, изменение предназначения и мощности станций и узлов РСЖД.

При этом, следует учесть, что за прошедшие десятилетия на существующей сети железных дорог страны, имеющей звенья с достаточными резервами провозной способности для освоения существующих и перспективных объёмов перевозок, установилось нормальное распределение грузопотоков. В связи с этим, на первый план выдвигаются следующие две взаимосвязанные стратегические проблемы. Первой является внедрение оптимальной эксплуатационной модели РСЖД, которая позволит рационально использовать мощности её участков, станций и узлов, усовершенствовать систему управления поездопотоками, вагонопотоками и грузопотоками, улучшить качественные показатели перевозочного процесса (скорость доставки грузов и пассажиров, оборот грузового вагона, производительность локомотивов и т. д.) и, самое главное, – снизить транспортные издержки и повысить экономическую эффективность железнодорожных перевозок для привлечения новых грузопотоков. Второй проблемой является проектирование изменения облика и мощности станций, узлов и участков РСЖД, направленное на ликвидацию «барьерных мест» и опережающее создание резервов их пропускной, провозной и перерабатывающей способности для внедрения оптимальной эксплуатационной модели, обеспечения надежности и качества функционирования объектов региональной сети и привлечения новых перспективных объёмов перевозок.

В то же время оптимизация эксплуатационной работы с внедрением новых технологий перевозок на сети железных дорог, требующая пересмотра работы станций, их облика и мощности, должна осуществляться с учётом особенностей социально-экономического развития регионов, организации местной работы на участках РСЖД и обеспечивать на больших и малоосвоенных территориях страны, к которым относится Сибирь и Дальний Восток, развитие производительных сил и улучшение социально-экономического положения их населения. Все решения по изменению предназначения раздельных пунктов, промежуточных, участковых станций, локомотивных и вагонных депо, вплоть до закрытия отдельных из них, должны предусматривать научно и технико-экономиче­ски обоснованное резервирование станционных устройств, подвижного состава, локомотивных и вагонных депо, что необходимо для обеспече­ния социально-экономического развития регионов, местной работы на участках РСЖД и выполнения потребных перевозок в форс-мажорных обстоятельствах.

Анализ практического опыта внедрения в последние годы на сети железных дорог России новых технологий перевозок, связанных с увеличением массы поезда, длин участков обращения локомотивов и бригад, гарантийных плеч пробега вагонов и направленных на снижение транспортных издержек, показал, что во многих случаях изменения предназначения станций и узлов привели к обратному эффекту. Такой результат явился следствием отсутствия научной и технико-экономической основы, необходимой для принятия решений по подготовке полигонов сети железных дорог к внедрению оптимальной эксплуатационной модели с учетом региональных особенностей. С учетом изложенного, становится очевидным, что необходимо создать инструментарий, позволяющий с достаточной точностью и в приемлемое время на сети железных дорог региона решать оптимизационные задачи по проектированию комплексного развития РСЖД с учётом изменения облика и мощности станций и узлов.

Таким образом, для решения проблемы проектирования развития региональной сети железных дорог в условиях реформирования экономики и железнодорожной отрасли необходима модификация существующей методологии с целью адекватного отражения в ней особенностей работы станций и узлов, изменения их облика и мощности.

Первым шагом на пути достижения поставленной в настоящем исследовании цели является разработка концепции проектирования комплексного развития РСЖД с учетом изменения облика и мощности станций и узлов в контексте их участия в работе МТС, МТК, МТЗ, МТУ.

Как отмечено ранее, дефицит финансов, ресурсов, неопределенность прогнозов Г_п(t), старение основных фондов и другие проблемы существующих транспортных коммуникаций требуют создания методологии, позволяющей реализовывать комплексный подход к решению проблемы развития транспортных коммуникаций в рамках МТС, МТК, МТЗ, МТУ.

При этом, необходимо руководствоваться понятиями, определениями и системным представлением объекта исследования МТС и ее элементов МТК, МТЗ, МТУ. Создание новой структуры МТС и ее элементов связано с необходимостью обоснования этапности перспективного развития в условиях дефицита и неопределенности прогнозов. Необходимо обеспечить все предложенные стратегии инновационными соображениями, имеющими научное обоснование, что позволит улучшить инвестиционную привлекательность и даст методику формирования ОЭА, из которых можно будет выбирать варианты, удовлетворяющие экономической обстановке на момент принятия решения.

Результаты и выводы

В первой главе приведен критический анализ основных положений «Стратегии социально-экономического развития Дальнего Востока и Байкальского региона на период до 2025 года». Дано обоснование необходимости разработки методологии решения сложной, многокритериальной и многовариантной проблемы развития мультимодальной транспортной сети на Дальнем Востоке и в Байкальском регионе.

Для создания методологии решения проблемы формирования области эффективных альтернатив (стратегий) этапного развития МТС, базирующейся на новых информационных технологиях, методах моделирования и принципах разработки альтернатив инвестиционных проектов, предложена концепция проектирования изменения облика и мощности МТС и ее элементов.

Концепция определяет стратегию действий лица, принимающего решения по управлению формированием области эффективных альтернатив для поддержки принятия решений по изменению облика и мощности МТС, отбору и реализации лучшей из них в пределах принятого горизонта расчета. Основой стратегии является инженерная подготовка производства (ИПП), которая, в свою очередь, базируется на мониторинге объемов и технико-экономических показателей работы системы, а также технического состояния её элементов.

На основе системного подхода и формальной логики уточнены существующие и приведены новые системотехнические понятия, используемые для описания методологии. Определены основные этапы проектирования комплексного развития МТС и задачи, заключающиеся в разработке моделей, методов, методик, алгоритмов, программ и других инструментов, необходимых для решения рассматриваемой проблемы.

Таким образом, в первой главе раскрыты основные аспекты создания методологии проектирования комплексного развития МТС с учетом изменения облика и мощности её элементов.

Согласно предложенной концепции требуется разработать:

1. Систему информационного обеспечения проектирования этапного развития МТС с учетом изменения облика и мощности ее элементов.

2. Методику и аналитический блок принятия решений по изменению облика и мощности МТС в условиях риска и неопределенности.

3. Методику формирования области эффективных альтернатив изменения облика и мощности МТС с учетом неопределенности прогнозов потребных объемов перевозок.

В следующей главе рассматриваются теоретические и практические положения построения системы информационного обеспечения проектирования комплексного развития МТС с учетом изменения облика и мощности её элементов.