Понятие и структура транспортной системы

 

В науке на протяжении длительного времени основные подходы к изучению объектов были связаны с двумя методологическими направлениями. Первое направление, начиная с древнейших времен, отражало элементаризм, исходивший из убеждения, что во всяком явлении необходимо найти первопричину, поэтому сложное следует всегда свести к более простому, целое разложить на части и т.п.

Второе направление утверждало, что не всё и не всегда можно и нужно сводить к простому, а наоборот – только при целостном рассмотрении объекта можно обнаружить такие свойства и качества, которые никогда не могут быть присущи отдельным его частям. Это направление получило название целостности, которое в дальнейшем было трансформировано в понятие системности.

Системный подход используется в тех случаях, когда необходимо исследовать объект с разных сторон, комплексно. Система – совокупность элементов, находящихся в связях друг с другом и со средой, образующих определенную целостность, един­ство. Термин «система» охватывает очень широкий спектр понятий. Это и солнечная система, и горная система, и механическая система, и экономическая система, и социальная система и т.п. Любая, в том числе и производственная система, использует следующие понятия:

1. Элемент (объект) – неделимая часть системы.

2. Подсистема – часть системы, состоящая из группы взаимосвязанных элементов.

3. Связь – характеризует общность между подсистемами и элементами.

4. Структура – последовательность подсистем и элементов с указанием связей между ними.

5. Свойства – качества параметров элементов и подсистем.

6. Функция – внешнее проявление свойств какого либо объекта в данной системе.

7. Состояние – характеристика свойств и функций системы в конкретный момент времени.

8. Процесс (поведение) – изменение состояния системы, исходом которого является некоторый результат.

9. Равновесие – способность системы сохранять свое состояние довольно длительное время.

10. Устойчивость – способность системы возвращаться в состояние равновесия после внешних возмущений.

11. Развитие – последовательное изменение состояний системы от некоторого фиксированного момента времени.

12. Цель – желаемый результат деятельности, развития системы в пределах некоторого интервала времени.

Теория систем – специально-научная и логико-методологическая концепция исследования объектов, представляющих собой системы. Общая теория систем оформилась в конце 70-х годов прошлого века в системологию – науку о системах. Основоположником этой науки считают Г.П. Мельникова. Сущность системологии заключает­ся в том, что она представляет собой интегральную науку о системах.

Категории окружения системы позволяют определить грани­цы рассмотрения системы. К таким категориям относят понятия среды и границ системы.

Среда представляет собой то, что ограничено от системы, не при­надлежит ей; это совокупность объектов, изменение которых влияет на систему, а также тех объектов, чьи свойства меняются в результате поведения системы. Окружающая среда – внешняя среда системы или совокупность объектов, которые располагаются за границами системы, воздейству­ют на нее, но не принадлежат ей. Внутренняя среда – совокупность объектов, которые находятся в границах системы, влияют на ее поведение, но не принадлежат ей.

Граница системы –это совокупность объектов, которые одновременно принадлежат и не при­надлежат данной системе, позволяя при этом отделить систему от окружающей среды. Каждая функция системы задает свои границы, поэтому система отделена от окружающей среды не чет­кой линией, а пограничным пространством, которое соткано из границ системы, образуемых при реализации той или иной функции.

Каждая система характеризуется набором свойств. К важнейшим свойствам системы необходимо отнести следующие:

· ограниченность – отделение системы от окружающей среды границами;

· целостность – невозможность получить представление о лю­бой части системы без информации о других составных частях;

· синергетический эффект – эффект достижения результата функционирования системы, который превышает сумму результатов функционирования отдельных ее составляющих;

· эмерджентностъ – свойство целого, принципиально не сво­дящееся к сумме свойств составляющих элементов;

· структурность – поведение системы, обусловленное не столько особенностями отдельных элементов, сколько свойствами ее структуры;

· взаимозависимость со средой – формирование и проявление свойств в процессе взаимодействия со средой;

· иерархичность – соподчиненность элементов в системе;

· множественность описаний – познание системы через разные варианты ее представления по причине сложности.

Функциональная структура транспортной системы представлена на рис. 2.1.

Транспортная система в наиболее общем случае – это образую­щая связанное целое совокупность работников, транспортных средств и оборудования, элементов транспортной инфраструктуры и инфра­структуры субъектов перевозки, включая систему управления, направ­ленная на эффективноеперемещение грузов и пассажиров.

Инфраструктура – это физические компоненты транспортной системы, которые занимают фиксированное положение в пространстве и создают транспортную сеть, включающую связи (сегменты автомо­бильных и железных дорог, трубопроводов и т. п.) и узлы (пересечения сегментов дорог, терминалы различного назначения и т. д.).

 

Рис. 2.1. Функциональная структура транспортной системы

 

Перемещения транспортных средств по транспортной сети образуют транспортные потоки. В узлах транс­портных сетей грузы и пассажиры, следовавшие до этого на транспорт­ных средствах, перемещаясь на другие транспортные средства, склады и т. д., образуют самостоятельные потоки, которые также должны быть своевременно обслужены.

Система управления включает систему управления транспорт­ными потоками и систему управления работой транспортных средств.Система управления работой транспортных средств опреде­ляется выбранной технологией перевозок и, как правило, является частью транспортной инфраструктуры. Система управления транспортными потока­ми выполняет необходимые действия по упорядочению движения транспортных средств и исключению конфликтов между ними.

Эффективность транспортной системы не может рассматри­ваться только в рамках достижения оптимальности выполнения соот­ветствующих процессов внутри системы. Основными задачами транс­портной системы являются удовлетворение потребности экономики в перевозке грузов и обеспечение мобильности населения.

Классификация транспортных систем возможна по ряду признаков, основными из которых являются сложность системы (см. рис. 2.2) и используемые в ней виды транспорта.

 

Рис. 2.2. Укрупненная классификация транспортных систем по уровню

сложности

 

Сложность транспортных систем определяется числом субъектов и значимостью согласования работы этих субъектов в общей эффективности транс­портного процесса. Наиболее простой является микросистема, где в одном направлении движения транспортная единица перемещает груз или пассажиров, а в обратном следует порожнем. Однократная или многократная перевозка груза одной транспортной единицей от одного и того же отправителя к одному и тому же потребите­лю с доставкой груза в обратном направлении до отправителя или лю­бого промежуточного пункта образует особо малую систему. Организация транспортного процесса в первом или втором ва­риантах с использованием нескольких единиц транспортных средств, обслуживающих одного отправителя или потребителя грузов соответствует малой системе. Средняя транспортная система создается из нескольких малых систем для обслуживания определенной производственной структуры (предприятие, склад, терминал и т.д.). Большая транспортная система предназначена для обслужи­вания нескольких производственных структур или определенного геогра­фического региона. В особо большой системе для транспортного обслужива­ния задействованы несколько перевозчиков или операторов, и могут использоваться несколько видов транспорта. В этом случае конкрет­ный клиент может обслуживаться транспортными средствами различ­ных владельцев.

Транспортно-логистические системы охватываютв целом процесс доставки грузов или пассажиров независимо от используемых видов транспорта, но с учетом необходимых объемов, сроков и качественных показате­лей доставки. Специальные транспортные системы предназначены для ре­шения конкретных задач, которые возникают при необходимости пе­ревозки особых грузов или организации транспортного сообщения в особых условиях. Примерами таких систем могут быть контейнерная транспортная система, система доставки пассажиров в аэропорт и т.п.

Характерной особенностью функционирования транспортных систем является циклический характер их работы. Начальной точкой рабочего цикла транспортной системы является подача порожнего под­вижного состава для выполнения перевозок. При перевозках грузов – это подача подвижного состава под погрузку, на пассажирских пере­возках – подача транспортного средства под посадку пассажиров. В зависимос­ти от технологии выполнения перевозок и организации движения в процессе транспортного цикла могут выполняться различные транс­портные процессы, связанные с погрузкой или разгрузкой грузов, посадкой или высадкой пассажиров. Транспортный цикл заканчивает­ся в момент прибытия порожнего подвижного состава для очередной погрузки или в момент подачи  транспортного средства под очередную посадку пассажиров.

Транспортная система является уникальным примером системы с коллективным поведением ее субъектов. В связи с этим коллектив­ное поведение является мощным фактором, формирующим закономер­ности функционирования транспортной системы. Причем процессы самоорганизации приводят к образованию нескольких уровней устой­чивого функционирования системы, образующих иерархическую струк­туру коллективной адаптации с различной временной стабильностью. В этом плане можно выделить три следующих структурных уровня:

·  распределение мест формирования, обработки и потребления грузов, расселение населения;

· организацию транспортных процессов в сети;

· формирование транспортных потоков на участках сети.

В результате размещения мест приложения труда, жилых райо­нов и объектов транспортного притяжения устанавливаются определенные транспортные связи, которым соответствуют корреспон­денции населения и грузов. Достаточно медленные изменения во вре­мени размещения объектов предопределяют формирование устойчи­вых корреспонденций. Высокая стабиль­ность корреспонденций оказывает сильное влияние на пути развития транспортной системы.

Корреспонденции представляются на отрезках сети в форме гру­зовых, пассажирских, транспортных или пешеходных потоков. Эконо­мическая деятельность приводит к образованию устойчивого движе­ния потоков, которое характеризуется определенными вероятностны­ми изменениями в виде закономерностей изменения грузопотоков, интенсивности движения и т.п. С увеличением загрузки элементов транспортной системы общие закономерности становятся более детер­минированными, что является следствием большего влияния ограни­ченной пропускной способности на процессы адаптации. На каждом из выделенных уровней самоорганизации транспортная система характеризуется собственным набором существенных пара­метров, по которым происходит адаптация субъектов системы.

Множество состояний транспортной системы, когда спрос при­ближается к пропускной способности, есть область переходного, не­устойчивого состояния системы. Если негативную тенденцию перело­мить не удалось, то система переходит в новое состояние - отказа функ­ционирования. Особенностью процесса возникновения отказа функцио­нирования системы является высокая скорость приближения к исчерпа­нию пропускной способности и длительность восстановления равновесия между спросом и производительностью, например, процесс возникнове­ния заторов на дорожной сети, в пунктах погрузки-разгрузки и т.п.