Оптимизация технико-технологических параметров системы контейнерных перевозок на железной дороге

На правах рукописи

Поспелов Александр Михайлович

ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ КОНТЕЙНЕРНЫХ ПЕРЕВОЗОК НА ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГЕ

Специальность 05.22.08 – Управление процессами перевозок

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Екатеринбург – 2009

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Уральский государственный университет путей сообщения» (УрГУПС)

Научный руководитель – кандидат технических наук, профессор

Лысенко Николай Евгеньевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Батурин Александр Павлович

кандидат технических наук, доцент

Тушин Николай Андреевич

Ведущее предприятие – Российский государственный открытый технический университет путей сообщения (РГОТУПС)

Защита диссертации состоится «20» февраля 2009 года в 10.30 часов в ауд. 283 на заседании диссертационного совета Д 218.013.01 при Уральском государственном университете путей сообщения (УрГУПС) по адресу: 620034, г. Екатеринбург, ул. Колмогорова, д. 66. Факс: (343) 245-31-88

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат диссертации разослан «19» января 2009 г.

Отзывы на автореферат, в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим направлять в адрес диссертационного совета по почте.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

д.т.н., профессор Асадченко В.Р.

ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В настоящее время контейнерные перевозки играют значительную роль в перевозках грузов на отечественном и мировом транспорте. Интерес к этому виду сообщения объясняется его экономической эффективностью и такими очевидными преимуществами над транспортировкой грузов в вагонах, как: сокращение расходов грузоотправителей в упаковке груза и формирование пакетов; автоматизация грузовых, складских и коммерческих операций и сокращение их количества; повышение производительности труда; сокращение простоев транспортных средств под грузовыми операциями; сокращение потребности в крытых складах на станциях и железнодорожных путях необщего пользования; повышение степени сохранности перевозимых грузов; повышение пропускной способности мест погрузки и выгрузки; организация с минимальными затратами смешанных перевозок; обеспечение реализации услуг перевозчика по принципу «от двери до двери» и др.

В ходе структурной реформы железнодорожного транспорта с целью обеспечения эффективной деятельности на рынке транспортных услуг, особенно в сфере контейнерных перевозок, было создано дочернее предприятие ОАО «РЖД» – «ТрансКонтейнер». На баланс общества «ТрансКонтейнер» были переданы парк универсальных контейнеров и фитинговых платформ, а также 47 контейнерных площадок (терминалов), на которых формируется новая логистика взаимодействия с грузовладельцами и грузоотправителями. Это стало возможным благодаря тому, что общество «ТрансКонтейнер», оказывая услуги по договору перевозки грузов в контейнерах, расширил их предоставлением экспедиторских услуг.

В современных условиях конкуренции с другими видами транспорта происходит перераспределение объемов контейнерных перевозок, часть которых осваивается автомобильным, морским и речным транспортом, что привело к снижению доходов железнодорожных перевозчиков, а, следовательно, к снижению востребованности средств железнодорожного транспорта и т.п. Это обстоятельство диктует перевозчикам на железнодорожном транспорте проведение гибкой тарифной политики и приспособление к меняющимся требованиям потребителей транспортных услуг. Поэтому важными для перевозчиков задачами на железнодорожном транспорте стали повышение конкурентоспособности контейнерных перевозок на основе выбора оптимального варианта размещения контейнерного терминала относительно потребителей и тем самым привлечение дополнительных объемов грузов для контейнерных перевозок железнодорожным транспортом.

Целью диссертационной работы является оптимизация технико-технологических параметров системы контейнерных перевозок в пределах полигона одной железной дороги как составной части инфраструктуры железнодорожного транспорта общего пользования с учетом требований рынка транспортных услуг.

Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи:

1) проанализировать динамику изменения объемов перевозки грузов в контейнерах с построением математической модели грузовой работы перевозчика со среднетоннажными и крупнотоннажными контейнерами и выявить тенденции развития рынка транспортных услуг в сфере контейнерных перевозок;

2) определить оптимальное потребное количество контейнерных терминалов на полигоне железной дороги;

3) рассмотреть существующие методы и разработать новый метод оптимизации размещения базового (основного) контейнерного терминала на полигоне железной дороги;

4) адаптировать методы управления запасами в сфере контейнерных перевозок для обеспечения выполнения заявок на отправку грузов в контейнерах.

Объект исследования настоящей работы – система обслуживания грузоотправителей, предъявляющих грузы для перевозки в контейнерах на полигоне железной дороги.

Предметом исследования являются параметры системы обслуживания грузовладельцев контейнерными перевозками железнодорожным транспортом на полигоне одной железной дороги.

Методы исследования. В работе использованы методы логистики, математической статистики, теории прогнозирования, теории управления запасами и др.

Научная новизна работы. В процессе разработки методов оптимизации технико-технологических параметров системы контейнерных перевозок на полигоне железной дороги:

1) предложена математическая модель грузовой работы со среднетоннажными и крупнотоннажными контейнерами на железнодорожном транспорте;

2) разработана методика определения оптимального потребного количества контейнерных терминалов на полигоне железной дороги;

3) на основе «метода подвижной точки» формализована математическая модель оптимизации размещения базового (основного) контейнерного терминала на полигоне железной дороги;

4) впервые установлены основные показатели системы управления запасами в сфере контейнерных перевозок с целью полного предоставления заявок на погрузку контейнерных грузов.

Практическая значимость исследования. Результаты исследования направлены на выбор оптимального числа контейнерных пунктов на полигоне одной железной дороги, выбор оптимального размещения базового контейнерного терминала относительно уже существующих. Реализация предложений работы позволит более эффективно перераспределять материальные, финансовые и информационные ресурсы системы контейнерных перевозок и повысить конкурентоспособность железнодорожных перевозчиков. Данные результаты могут быть применены в работе филиала ОАО «ТрансКонтейнер» и в частных компаниях, занимающихся перевозкой грузов в контейнерах.

На защиту выносятся:

1. Математическая модель грузовой работы на полигоне дороги со среднетоннажными и крупнотоннажными контейнерами.

2. Методика определения оптимального числа контейнерных терминалов с размещением базового терминала на полигоне одной железной дороги.

3. Определение оптимального расположения базового контейнерного терминала на полигоне дороги методом «подвижной точки».

4. Система управления запасами для обеспечения заявок на погрузку контейнеропригодных грузов.

Реализация результатов работы. Основные положение диссертационной работы нашли применение в работе филиала ОАО «Центр по перевозке грузов в контейнерах «ТрансКонтейнер»» на Свердловской железной дороге при организации контейнерных перевозок. Внедрение позволило повысить уровень качества предоставления транспортных услуг грузовладельцам и привлечь дополнительные грузопотоки, что подтверждено актом о внедрении.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на международ. науч.-технич. конф. «Наука, инновации, образование: актуальные проблемы развития транспортного комплекса России» (Екатеринбург: УрГУПС, 2006), на Седьмой межвуз. науч.-технич. конф. «Молодые ученые – транспорту» (Екатеринбург: УрГУПС, 2007), на науч.-практич. конф. «Неделя науки – 2007. Наука МИИТа – транспорту» (Москва: МИИТ, 2007), на Восьмой науч.-практич. конф. «Безопасность движения поездов» (Москва: МИИТ, 2007), на XXVIII Российской школе «Наука и технологии» (Миасс: МСНТ, 2008), на Международной конференции «Вычислительные и информационные технологии в науке, технике и образовании» (Алматы–Новосибирск, ИВТ СО РАН, КазНУ, 2008).

Публикации. Основные положения диссертационной работы и научные результаты опубликованы в 12 печатных работах. Общий объем публикаций (без отчетов по НИР) 9,95 п.л., из которых автору принадлежит 5,8 п.л. Две статьи опубликованы в изданиях «Мир транспорта» и «Транспорт Урала», входящих в перечень изданий, рекомендованных ВАК для публикации научных результатов диссертаций.

Структура и объем диссертации. Диссертация представлена в 2-х томах. Том 1 состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка. Содержание изложено на 177 машинописных страницах и включает 43 таблицы и 56 рисунков. Библиографический список содержит 96 наименования. В том 2 входят – приложения.

Автор выражает особую признательность А.Л. Казакову, С.А. Плахотич за конструктивные замечания и рекомендации при подготовке и написании данной работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит обоснование актуальности научной проблемы, формулирование цели и задач исследования, изложение основных направлений научной работы для решения задач и достижения сформулированной цели.

В первой главе диссертации проанализировано современное научное и практическое состояние контейнерных перевозок на российских и зарубежных железных дорогах, даны перспективы их развития. Анализ показал, что основными проблемами, с которыми сталкиваются в настоящее время перевозчики, являются нехватка подвижного состава, недостаток крупнотоннажных контейнеров и неоптимальное размещение существующих контейнерных терминалов. Перечисленные проблемы решаются руководством ОАО «ТрансКонтейнер» посредством закупок контейнеров, заказов на изготовление подвижного состава и разработкой новых моделей.

Исследования перевозок грузов в контейнерах за рубежом показали, что в странах Европы и США с ростом объемов контейнерных перевозок при ограниченных ресурсах провозной способности перевозчики и владельцы железнодорожных инфраструктур принимают меры по укладке дополнительных железнодорожных путей и строительству новых транспортных коридоров, реконструкции действующих и строительству новых железнодорожных станций.

Внедряются новые технологии при перегрузке контейнеров в смешанном сообщении, разрабатываются новые типы контейнеров и подвижного состава, модернизируются погрузочно-разгрузочные механизмы. Совершенствуется работа по обслуживанию клиентов по средствам сети Интернет.

На Свердловской железной дороге открыты 59 станций для работы с контейнерами, но основной объем работ выполняют шесть: Свердловск-Товарный, Блочная, Войновка, Тюмень, Сургут и Нижневартовск.

Анализ работы контейнерных пунктов на Свердловской железной дороге представлен на рис. 1, 2.

Из рис. 1, 2 следует, что погрузка крупнотоннажных контейнеров в 2007 году увеличилась в 1,83 раза по отношению к 2000 году, а погрузка среднетоннажных контейнеров в 2007 году снизилась в 1,33 раза по отношению к 2000 г. По выгрузке крупнотоннажных контейнеров в 2007 году наблюдается увеличение в 1,21 раза по отношению к 2000 г, по среднетоннажным – уменьшение в 1,50 раза. Тенденция к росту перевозки грузов в крупнотоннажных контейнерах объясняется, в первую очередь, экономическими факторами – перевозка грузов в крупнотоннажных контейнерах позволяет сократить расходы на транспортировку.

Тенденция изменения доли объемов перевозки грузов в контейнерах требует корректировки количества контейнерных терминалов по работе со среднетоннажными и крупнотоннажными контейнерами.

Рисунок 1 – Динамика изменения годового объема погрузки контейнеров

Рисунок 2 – Динамика изменения годового объема выгрузки контейнеров

В ходе анализа также установлен структура грузов, перевозимых в контейнерах по Свердловской железной дороге (рис. 3).

Рисунок 3 – Структура перевозимых грузов в контейнерах по Свердловской железной дороге

Основной процент перевозимых грузов составляют продукция машиностроения, приборостроения и металлообрабатывающей промышленности (25,14%), продукция пищевой промышленности (15,4%), продукция металлургической промышленности (13,85%) и самый небольшой процент в номенклатурной группе приходится на руды металлические (0,13%).

Для административного воздействия на процесс управления запасами контейнеров для погрузки и выгрузки данных номенклатур грузов был проведен анализ с помощью АВС- и XYZ- классификации.

Согласно железнодорожным тарифам указанные грузы относятся к третьему тарифному классу и составляют 82% грузов других тарифных классов, перевозимых в контейнерах.

Существенный вклад в теорию и практику совершенствования технологии перевозок грузов в контейнерах внесли: А.П. Батурин, Э.Б. Вальт, В.А. Каталиченко, Л.А. Коган, Ю.Т. Козлов, Л.Н. Матюшин, В.М. Николашин, Ф.А. Пладис, В.В. Повороженко, С.М. Резер, М.Д. Ситник, А.А. Смехов, М.Ф. Трихунков, Н.А. Тушин, Т.Н. Федотова и др.

Научные разработки указанных авторов в основном посвящены совершенствованию технологии работы контейнерных пунктов, организации перевозочного процесса контейнеров в отдельности, а не в комплексе. Они не учитывали такие параметры, как выбор оптимального числа контейнерных терминалов на заданном полигоне обслуживания, определение места размещения контейнерных терминалов и оптимального размера запаса контейнеров на контейнерном терминале. Перечисленные факторы явились предметом исследования данной диссертации.

Вторая глава посвящена построению и исследованию математической модели параметров грузовой работы со среднетоннажными и крупнотоннажными контейнерами.

Период наблюдений для крупнотоннажных контейнеров был разбит на два промежутка: с 2000 по 2003 и с 2004 по 2006 годы. Это объясняется тем, что объемы перевозок грузов в крупнотоннажных контейнерах в первый период были нестабильными, имелся дефицит специализированного подвижного состава, разрабатывалась новая редакция Тарифного руководства № 1 «Прейскурант 10-01», кроме этого, именно в 2003 году началась кардинальная реформа железнодорожного транспорта России, образовалось открытое акционерное общество «Российские железные дороги». После 2003 года объемы контейнерных перевозок стабилизировались.

В ходе статистической обработки экспериментальных данных работы дороги с контейнерами были установлены следующие законы распределения: для крупнотоннажных контейнеров погрузка и выгрузка распределяются по нормальному закону; для среднетоннажных контейнеров погрузка – по нормальному закону, выгрузка – по равномерному закону.

Основные параметры данных распределений представлены в табл. 1.

Таблица 1 – Основные параметры распределения контейнеров с 2000 по 2006 годы

Период наблюдений	Тип контейнера	Вид работы	Выборочная средняя, конт.	Выборочная дисперсия, конт.	Доверительные интервалы
					математи-ческое ожидание	дисперсия
2000–2003	Крупнотоннажные	Погрузка	3 198,17	570,54	3 034,11 3 362,23	470 857,2 201 755,9
2004–2006	Крупнотоннажные	Погрузка	4 806,62	229,59	4 728,91 4 884,33	28 038,82 78 851,03
2000–2003	Крупнотоннажные	Выгрузка	6 754,50	710,10	6 549,26 6 959,74	315 750,70 736 897,9
2004–2006	Крупнотоннажные	Выгрузка	7 599,6	371,61	7 474,54 7 724,66	75 729,74 209 252,20
2000–2006	Среднетоннажные	Погрузка	13 150,51	1485,20	11 960,81 14 340,20	19 407 990,6 37 330 781,7
2000–2006	Среднетоннажные	Выгрузка	13 022,81	22 335,54	–	–