Формирование облика мультимодальной транспортной сети Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

поездов по расписанию // Железнодорожный ности железных дорог. М. : Транспорт, 1981. транспорт. 2010. № 11. С. 12-20. 2897 с.

14. Макарочкин А. М., Дьяков Ю. В. Использование и развитие пропускной способ-

УДК 656.078 Нестерова Наталья Станиславовна,

к. т. н., доцент кафедры «Изыскания и проектирование железных и автомобильных дорог», Дальневосточный государственный университет путей сообщения, Хабаровск,

тел. 8(914)542-04-39, e-mail: [email protected]

ФОРМИРОВАНИЕ ОБЛИКА МУЛЬТИМОДАЛЬНОЙ ТРАНСПОРТНОЙ СЕТИ

N. S. Nesterova

MULTIMODAL TRANSPORTATION NETWORK SHAPE FORMING

Аннотация. Проблема развития транспортной инфраструктуры отличается сложностью. Для концентрации внимания на наиболее приоритетных задачах, выбора конкурентных вариантов развития единой транспортной сети предлагается выделять из неё мультимодальную транспортную сеть (МТС), представляющую собой совокупность мультимодальных транспортных коридоров (МТК), состоящих из мультимодальных транспортных узлов (МТУ) и транспортных звеньев (ТЗ) различных видов транспорта и решающих стратегические задачи перевозки грузов и пассажиров. При разработке методологии проектирования развития МТС автором сформулированы основные понятия и определения, одним из которых является понятие облика МТС как её структурно-параметрической модели, отражающей назначение, месторасположение, технологические взаимосвязи мультимодальных транспортных узлов и звеньев и характеризующей их техническое состояние. Сложность и многовариантность облика МТС зависит от различных факторов, в том числе от постановки решаемой задачи. Автором в рамках настоящего исследования разработана методика формирования вариантов облика мультимодальной транспортной сети, соответствующих расчетным случаям, каждый из которых включает в себя сценарий социально-экономического развития исследуемого региона, потребные объемы перевозок по МТК и расчетную схему облика МТС. Данная методика как элемент разрабатываемой автором методологии формирует информационную основу для проектирования развития МТС.

Ключевые слова: транспортная сеть, мультимодальная транспортная сеть, облик, мультимодальный транспортный коридор, мультимодальный транспортный узел, транспортный узел, транспортное звено, методика.

Abstract. The problem of transport infrastructure's development has complexity and large dimension. To focus on the top-priority task, for selection of competitive alternatives of the integrated transportation network's development we propose to allocate the multimodal transportation network (MTN). MTN is a complex of multimodal transportation corridors (MTK) which consist of multimodal transportation hubs (MTH) and transportation links (TL) of different modes of transport to solve the strategic problems of cargo and passenger transport. During the development of methodology of multimodal transportation network development designing, the author formulated the basic concepts and definitions. One of them is the concept of the MTN's shape as its structural-parametric model, reflecting the purpose, location, technological interconnection of multimodal transportation hubs and links, and characterizing their technical condition. The complexity and multiplicity of the MTN's shape depends on various factors, including the formulation of the problem being solved. The issue developes the methods offorming alternatives of the multimodal transportation network's shape. These alternatives correspond with the design cases, each of which includes a scenario of socio-economic development of the region under study, the required traffic volumes on the MTK and the design scheme of the MTN's shape. This methods, as an element developed by the author methodology, forms the information basis for the design of the MTN's development.

Keywords: transportation network, multimodal transportation network, shape, multimodal transportation corridor, transportation corridor, multimodal transportation hub, transportation hub, transportation link, methods.

Введение

Основой успешного развития экономики страны и её регионов является транспортная инфраструктура, обеспечивающая потребности в растущих перевозках грузов и пассажиров. Проблема развития единой транспортной сети отличается большой размерностью. Если учитывать неопределенность социально-экономического развития страны, её регионов и международной геополитической обстановки [1, 2-5], то её размерность существенно возрастет.

В работе [1] предложено для концентрации внимания на наиболее приоритетных задачах, поставленных «Транспортной стратегией РФ на период до 2030 года» [6], «для выбора конкурентных

вариантов развития единой транспортной сети выделять из неё мультимодальную транспортную сеть (МТС) как один из основных её элементов, представляющий собой совокупность мультимо-дальных транспортных коридоров [7-10], состоящих из мультимодальных транспортных узлов (МТУ) [10-13] и транспортных звеньев (ТЗ) [13] различных видов транспорта и решающих стратегические задачи перевозки грузов и пассажиров». Согласно [1], под обликом МТС понимается её структурно-параметрическая модель, отражающая назначение, месторасположение, технологические взаимосвязи мультимодальных транспортных узлов и звеньев и характеризующая их техническое состояние.

Транспорт

Основные положения

Сложность и многовариантность облика МТС зависит от различных факторов, в том числе от постановки решаемой задачи. Автором в рамках настоящего исследования разработана методика формирования облика мультимодальной транспортной сети, предусматривающая следующую последовательность действий лица, принимающего решения (ЛПР):

1. Определение возможных направлений мультимодальных транспортных коридоров в соответствии с поставленной перед ЛПР задачей в контексте развития единой транспортной сети страны, а именно выявление:

1) пунктов зарождения транспортного потока - начальный(е) мультимодульный(е) транспортный^) узел(ы);

2) пунктов схода (погашения) транспортного потока - конечный(е) мультимодульный(е) транспортный(е) узел(ы);

3) территориального распределения МТК -государства и/или административные единицы РФ, по территории которых будут проходить мультимодальные транспортные коридоры, формирующие мультимодальную транспортную сеть (далее - «исследуемый регион»).

2. Проведение социально-экономического анализа существующей производственной и социальной инфраструктуры исследуемого региона и/или всей страны в целом, экономико-политического анализа международной ситуации между государствами - участниками проекта создания международных мультимодальных транспортных коридоров. В ходе анализа выявляются внешние и внутренние факторы, влияющие на формирование вариантов облика МТС. К внешним факторам относятся:

1) политическая обстановка в странах исследуемого региона;

2) экономические интересы государств-участников и частных инвесторов;

3) возможности расширения экономических и инфраструктурных связей между участниками проекта, определяющие условия рационального размещения производительных сил, природопользования и охраны окружающей среды, финансово-кредитную политику и др.

К внутренним факторам относятся:

1) информация о техническом состоянии существующих транспортных коммуникаций МТК и технологиях транспортных процессов;

2) обеспеченность трудовым ресурсам и уровень их квалификации.

Внешние и внутренние факторы определяют существенные условия формирования МТК:

1) потребные объемы перевозок;

2) существующие и возможные объемы финансовых, материальных, трудовых и социальных ресурсов;

3) возможные тарифы на транспортные услуги;

4) прямые и косвенные доходы от перевозок, объем инвестиций и др.

3. Выделение из единой транспортной сети транспортных коммуникаций по возможным направлениям МТК:

1) существующих промежуточных мульти-модальных транспортных узлов для смены одного вида транспорта на другой при движении транспортного потока;

2) существующих звеньев различных видов транспорта, связывающих промежуточные, начальные и конечные мультимодальные транспортные узлы;

3) промежуточных, начальных и конечных мультимодальных транспортных узлов и связывающих их звеньев различных видов транспорта, находящихся на начало расчетного периода под реконструкцией (модернизацией);

4) проектируемых и планируемых на перспективу дополнительных мультимодальных транспортных узлов;

5) проектируемых и планируемых на перспективу дополнительных звеньев различных видов транспорта для связи проектируемых и существующих мультимодальных транспортных узлов или между существующими мультимодальными транспортными узлами, например с целью повышения надежности их функционирования или возможного распределения транспортного потока (для снижения загрузки существующих транспортных звеньев и т. п.).

4. Определение технологических взаимосвязей и технических параметров объектов муль-тимодальных транспортных узлов и транспортных звеньев различных видов транспорта, выделенных в предыдущем пункте.

5. Назначение расчетных случаев с учетом потребных объемов перевозок по МТК и сценариев социально-экономического развития исследуемого региона и формирование вариантов расчетных схем МТС. Расчетный случай определяет:

1) объединение выделенных в предыдущих пунктах мультимодальных транспортных узлов и транспортных звеньев различных видов транспорта в мультимодальные транспортные коридоры;

Определение возможных направленийМТК

пункты зарождения и погашения транспортного потока

территориальное распределение МТК

X

Цели и задачи Транспортной стратегии РФ

Проведение исследований

Социально-экономический анализ Эхономико-политический анализ международной ситуации

1 г

1) п отребные о бъемы пер ев о.зох

2) существующие и возможные объемы финансовых, материальных, трудовых и социальных ресурсов

3) возможные тарифы на. транспортные услуги

4) прямые и косвенные доходы от перевозок, объем инвестиций и др.

1"

Выделение из единой транспортной сети транспортных коммуникаций исследуемого региона

Существующие промежуточные МТУ

Существующие ТЗ

Реконструируемые (модернизируемые) МТУ и ТЗ

Проектируемые и планируемые на перспективу дополнительные

МТУ и ТЗ

I.

Определение технологических взаимосвязей и технических параметров объектов МТУ и ТЗ

X.

Назначение расчетных случаев

Варианты потребных объемов перевозок по МТК

Сценарии социально-экономического развития исследуемого региона

А

Варианты облики МТС :

Рис. 1. Схема методики формирования облика мультимодальной транспортной сети

2) существующие и перспективные варианты загрузки объектов МТК по годам расчетного периода и направлениям движения;

3) объем привлеченных инвестиций и тарифы на транспортные услуги по годам расчетного периода.

Выделенная в рамках одного расчетного случая совокупность мультимодальных транспортных узлов и соединяющих их звеньев различных видов транспорта (существующих, реконструируемых, проектируемых и планируемых), образующая мультимодальные транс-

Транспорт

Рис. 2. Фрагмент единой транспортной сети исследуемого региона

портные коридоры, необходимые для решения поставленной задачи, является вариантом облика МТС. Блок-схема предлагаемой методики приведена на рис. 1.

Рассмотрим данную методику на примере следующей постановки задачи: требуется реализовать международную транзитную перевозку грузов по территории России в границах одной административной единицы через её морские торговые порты: в направлении от границы к портам -насыпные и наливные грузы, в направлении от портов к границам - контейнерный поток.

Согласно предложенной методике определим возможные направления мультимодальных транспортных коридоров на фрагменте единой транспортной сети исследуемого региона (рис. 2).

1. Транспортная сеть представлена существующими транспортными коммуникациями железнодорожного, автомобильного, воздушного и морского видов транспорта. Для перевозки заданной номенклатуры грузов использовать воздушный транспорт не принято. При формировании МТК предлагается рассмотреть вариант строительства трубопровода. Последовательно определяем:

1) пункты зарождения насыпных и наливных грузов - на западе государство (О1) за терри-

торией РФ (О2) через пограничные таможенные пункты МТУ35 и МТУ52 (направление N1); пункты зарождения контейнерного потока - три государства (Оз, О4, О5) за территорией РФ, морскими торговыми путями через пролив Лаперуза в морские торговые порты МТУ 69 и МТУ48 (направление N2) (рис. 3, 4);

2) пункты схода (погашения) насыпных и наливных грузов - за территорией РФ (Оз, О4, О5) через морские торговые порты МТУ39, МТУ40, МТУ50; пункты схода контейнерного потока - за территорией РФ (О1) через пограничные таможенные пункты МТУ 35 и МТУ 52 (рис. 3, 4);

3) территориальное распределение исследуемого региона - одна административная единица РФ, по территории которой будут проходить международные мультимодальные транспортные коридоры, и примыкающие транспортные коммуникации на территории иностранных государств -участников проекта (О1, Оз, О4, О5).

2. Допустим, что в результате проведенного социально-экономического анализа исследуемого региона и экономико-политического анализа международной ситуации было выявлено наличие стабильных политических и устойчивых торговых отношений между государствами - участниками проекта (О1, О2, Оз, О4, О5). Определены

Рис. 3. Пункты зарождения и схода грузов, выявленные из фрагмента единой транспортной сети

исследуемого региона

соответствующие условия формирования МТК для исследуемого региона, направление и тип грузопотоков (рис. 4), потребные объемы перевозок, существующие и возможные объемы финансовых, материальных, трудовых и социальных ресурсов, возможные тарифы на транспортные услуги, объемы инвестиций и др.

3. На транспортной сети исследуемого региона (рис. 2) выделяем транспортные объекты:

1) отсутствуют (согласно п. 3.1 методики);

2) ТЗ

жт

35-39 :

ТЗ

52-50 ■

ТЗ

35-69 ■

ТЗ

35-40'

ТЗ

35-69 '

3) ТЗ

52-48 '

4) отсутствуют (согласно п. 3.4 методики);

5) ТЗтт

5) ТЗ35-40 .

4. Необходимо обеспечить создание современных таможенных пограничных пунктов в МТУ48 и МТУ69 при перегрузке контейнеров с морского на автомобильный и железнодорожный транспорт. Всем выявленным существующим МТУ и ТЗ требуется увеличение мощности, включая припортовые и сортировочные станции, морские торговые порты. Проект строительства трубопровода для перемещения наливных грузов должен включать в себя строительство соответствующей инфраструктуры в МТУ40.

5. Назначаем расчетные случаи:

жт

жт

жт

ат

ат

Транспорт

Рис. 5. Расчетная схема облика МТС для I расчетного случая

Рис. 6. Расчетная схема облика МТС для II расчетного случая

I расчетный случай

1) Насыпные грузы - ж.-д. транспорт, наливные грузы - трубопровод, контейнеры - автомобильный и ж.-д. транспорт.

2) Потребные объемы перевозок на 5-й год (Тр = 5 лет):

в направлении N1 -50 млн т (насыпные грузы): МТУ35 - МТУ39 - 25 млн т; МТУ52 - МТУ50 - 25 млн т; 50 млн т (наливные грузы): МТУ35 - МТУ40 - 50 млн т; в направлении N2 -300 000 ТЕи (контейнеры):

МТУ 69 - МТУ35 ;

300 000 ТЕи (контейнеры):

МТУ 48 - МТУ52.

Равномерный рост объемов перевозок в течение 15 лет;

3) #пр1(0; Лжл(0, Ат1(0, Ат1(0, Лмт:(0. II расчетный случай

1) Насыпные и наливные грузы - ж.-д. транспорт, контейнеры - автомобильный.

2) Потребные объемы перевозок на 5 год (Тр = 5 лет):

в направлении N1 -20 млн т (насыпные грузы): МТУ35 - МТУ69 - 10 млн т;

МТУ52 - МТУ 50 - 10 млн т; 10 млн. т (наливные грузы): МТУ35 - МТУ69 - 10 млн т; в направлении N2 -100 000 TEU (контейнеры): МТУ69 - МТУ35; 100 000 TEU (контейнеры): МТУ48 - МТУ 52;

Равномерный рост объемов перевозок в течение 15 лет.

3) Кпр2(0; A^O, Aат2(0, AMr2(t). Таким образом, в результате сформированы две расчетные схемы облика МТС (рис. 5, 6), представляющие собой совокупность мульти-модальных транспортных коридоров для двух расчетных случаев. Расчетная схема облика мультимодальной транспортной сети в совокупности с информацией о назначении, месторасположении и параметрах объектов мультимодальных транспортных узлов и звеньев, характеризующих их техническое состояние, представляет собой облик МТС. Заключение

В соответствии с [1, 3] в статье предложена разработанная автором методика формирования облика мультимодальной транспортной сети. Варианты облика МТС соответствуют расчетным случаям, каждый из которых включает в себя сценарий социально-экономического развития исследуемого региона, потребные объемы перевозок по МТК и расчетную схему облика МТС. Данная методика является неотъемлемой частью разработки методологии проектирования развития МТС. Облик МТС определяет направление её развития, а именно формирование стратегий этапного изменения облика и мощности МТС с целью решения стратегических задач развития единой транспортной сети.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Нестерова Н.С., Гончарук С.М. Мульти-модальная транспортная сеть как элемент единой транспортной системы страны и её регионов // Вестник транспорта Поволжья. 2016. № 1. С. 66-74.

2. Nesterova N.S. Anisimov Vl.A.. Goncharuk S.M. Classification of the Factors Causing Indeterminacy at the Choice of Strategy of Development of the Network of Railways // The

Second International Symposium on Innovation & Sustainability of Modern Railway Proceeding of ISMR'2010. Irkutsk: Publishing house of Irkutsk State Transport University. 2010. P. 142-144.

3. Нестерова, Н.С., Анисимов Вл.А., Гончарук С.М. Совершенствование классификации облика транспортных систем с учетом неопределенности технического состояния их элементов // Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании-2010 : сб. науч. тр. междунар. науч.-практ. интернет-конф. Одесса : Черно-морье, 2010. С. 13-17.

4. Методологические основы проектирования этапного развития облика и мощности мультимодальной транспортной сети / С.М. Гончарук и др. Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2012. 227 с.

5. Nesterova, N.S., Anisimov V.A. Multimodal Transportation Corridors New Industrialization and Urbanization Development Annual Conference // The International Forum on New Industrialization Development in Big-data Era, 2015 / SCIENCE PRESS, Beijing: 2015. PP. 460-463.

6. Транспортная стратегия Российской Федерации на период до 2030 года : утв. распоряжением Правительства Рос. Федерации от 22 ноября 2008 г. № 1734-р.

7. Королева Е.А. Организационно-экономические основы функционирования транспортных коридоров : дис. ... д-ра. экон. наук. СПб., 2000. 371 с.

8. Морозов В.Н. Системная организация мультимодальных транспортных коридоров : дис. .канд. техн. наук. М.: МИИТ, 2000. 149 с.

9. Морозов В.Н. Методология организации функционирования международных транспортных коридоров на основе кластерного подхода с применением мультимодальных логистических центров : дис. ... д-ра техн. наук. М., 2010. 434 с.

10.Нестерова, Н.С. К вопросу о мультимодальных транспортных коридорах // Вестник транспорта Поволжья. 2016. № 2. С. 70-75.

11. Лебедева Н.А. Формирование области эффективных альтернатив изменения облика и мощности мультимодальных транспортных узлов на основе системного подхода: дис. ... канд. тех. наук / Хабаровск, 2008. 179 с.

Транспорт

12.Анисимов Вл.А., Нечипорук М.В. Модель взаимодействия железнодорожного и морского транспорта для повышения эффективности мультимодальных перевозок // Известия ПГУПС. 2014. № 3(40). С. 9-15.

13.Нестерова Н.С. Исследование основных элементов мультимодальной транспортной сети // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2016. № 2 (50). С. 173-179.

УДК 629.423 Марюхненко Виктор Сергеевич,

д. т. н., профессор, кафедра «Автоматика и телемеханика», Иркутский государственный университет путей сообщения, тел. 89149373090, e-mail: [email protected] Антипин Евгений Игоревич, инженер ОАО «Иркутстанкосервис», тел. +79246037782, e-mail: [email protected] Трускова Татьяна Валерьевна,

врач высшей категории, медико-санитарная часть ОАО «Международный аэропорт Иркутск»,

тел. 89501290085, e-mail: [email protected]

СИНТЕЗ СУБОПТИМАЛЬНОЙ МОДЕЛИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ДЛЯ УСТАНОВКИ ПРИБОРОВ СИСТЕМЫ ЕДИНОЙ ЛОКОМОТИВНОЙ ИНДИКАЦИИ

V. S. Maryukhnenko, E. I. Antipin, T. V. Truskova

DESIGN OF SUBOPTIMAL DISTRIBUTION MODEL SURFACE FOR INSTALLATION OF THE DEVICE UNIFIED SYSTEM DISPLAY LOCOMOTIVE

Аннотация. В статье на основе анализа особенностей зрительного восприятия человеком окружающего мир, рассмотрены вопросы формирования контрольной панели человеко-машинной автоматической системы управления (САУ) транспортным объектом. Считывание оператором САУ (машинистом локомотива) данных с контрольных приборов подчиняется определенным закономерностям. При проектировании рабочих мест операторов САУ важно учитывать такие особенности зрительного восприятия как четкость, цветность, объемность (глубина), а также возможности периферийного зрения и время реакции на световой сигнал.

Сформулированы задачи оптимизации расположения и распределения приборов контроля САУ на базе свойств зрения человека, а именно требования к форме и размещению пульта индикации и алгоритму квазиоптимального размещения приборов контроля и управления на пульте индикации. В соответствии с этими закономерностями и задачами сформулированы постулаты размещения приборов контроля САУ и рассмотрены особенности синтеза моделей обзора и считывания оператором САУ данных с контрольных приборов. Показан трехэтапный процесс создания контрольной панели: выделение поля индикации, преобразование его в панель индикации и преобразование последней в контрольную панель. Рассмотрены возможные формы и расположение поля индикации и подходы к его оптимизации. Субоптимальным является прямоугольное поле индикации с отношением сторон r &4:3. Показан порядок выделения подполей на поле индикации и его преобразование в панель индикации.

Для математического описания преобразования поля индикации в панель индикации синтезированы статическая и динамическая модели панели индикации. Они построены на основе рефлекторного зрительного восприятия человеком поля индикации как чистого листа. Результат применения моделей - заполнение поля индикации элементарными квадратами или подпо-лями целостного обозрения и образование панели индикации. Динамическая модель, как более полная, позволяет определить значения (веса) каждого из элементарных квадратов (подполей) с учетом перемещения взгляда в процессе считывания, обосновать выделение места под конкретный прибор или группу приборов и оптимизировать размещение приборов в соответствии с их значениями для управления САУ.

Показано, что контрольная панель (приборная доска) представляет собой панель индикации с установленными на ней контрольными приборами. Размещение контрольных приборов производится на основе сочетания веса подполей (элементарных квадратов) на поле индикации и иерархии приборов по важности индицируемых на них сигналов и параметров. Сформулирована задача синтеза алгоритма формирования контрольной панели и предложены пути её решения. Разработан порядок ранжирования приборов, выделены группы важности параметров и приборов, их измеряющих. Предложено распределение на контрольной панели приборов основной группы с учетом аварийных сигнализаторов.

Ключевые слова: автоматизированная система управления, оператор САУ, прибор, индикатор, зрение, зрительное восприятие, синтез, математическая модель, статика, динамика, оптимальный, контрольная панель.

Abstract. The article, based on analysis of the characteristics of human visual perception of the surrounding world, considers the issues of forming a control panel, man-machine automatic control system (ACS) of the transport object. Control-measuring devices data reading by an ACS operator (locomotive engineer) is subject to certain laws. When designing of operator workstations, ACS, it is important to consider such features of visual perception as clarity, chroma, depth, as well as the possibility of peripheral vision, and reaction time to the light signal. The article formulates the problem of optimizing the location and distribution of the ACS control devices on the base ofproperties of human vision: requirements as to the form and placement of the display panel and to the algorithm of quasioptimal placement of control devices and control on the display panel. ACS control devices placement postulates are formulated. The features of the ACS operator control devices review and read models synthesis are described. A three-step process of creating a control panel is shown: display field selection, converting it into display panel, and converting the latter in the control panel. Possible shape and location of display zones and the approaches to its improvement are also considered.