Повышение эффективности эксплуатации автомобильного транспорта на основе разработанных научно-технических, технологических и управленческих решений

На правах рукописи

РАССОХА ВЛАДИМИР ИВАНОВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА НА ОСНОВЕ

РАЗРАБОТАННЫХ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИХ,

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И УПРАВЛЕНЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ

05.22.10 – Эксплуатация автомобильного транспорта

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени

доктора технических наук

Оренбург – 2010

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Оренбургский государственный университет».

Официальные оппоненты: – доктор технических наук, профессор

Гудков Владислав Александрович;

– доктор технических наук, профессор

Курганов Валерий Максимович;

– доктор технических наук, профессор

Захаров Николай Степанович

Ведущая организация ГОУ ВПО «Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)»

Защита состоится 24 декабря 2010 г. в 10.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.181.02 при ГОУ ВПО «Оренбургский государственный университет» по адресу: 460018, г. Оренбург, пр. Победы, 13, ауд. 6205.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Оренбургский государственный университет».

Автореферат разослан «___» ноября 2010 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета А.Н. Поляков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Повышение эффективности использования подвижного состава и инфраструктуры автомобильного транспорта (АТ) является одной из приоритетных проблем, что объективно предопределяет рост требований к качеству управления автотранспортными системами (АС). Однако оно усложняется следующими факторами: наличием в составе АС многочисленных элементов различной природы; сложностью взаимодействий этих элементов между собой по материальным, сервисным, финансовым и информационным потокам и их формализации; стохастическим характером большинства факторов и параметров; влиянием субъективных факторов.

Традиционный подход к повышению эффективности эксплуатации ориентирован в основном на технико-экономические показатели, локальные оптимизации которых, при их несогласованности между собой, не могут привести к положительному результату. Кроме того, современные условия, характеризующиеся высокой степенью динамичности и переориентацией, как в глобальном, так и во внутригосударственном масштабе, на безопасность и социальные приоритеты, делают такой подход неприемлемым.

Поэтому проблема становится комплексной, требующей взаимосвязанного междисциплинарного подхода к ее решению, и подразумевает повышение эффективности функционирования АС на основе решений, позволяющих АТ выполнять свои функции при обеспечении высоких уровней социально-экономической эффективности, надёжности (технических объектов и человека-оператора) и безопасности. Такой подход обусловил необходимость разработки имеющих инновационную направленность научно-технических, технологических и управленческих решений при проектировании и при эксплуатации подвижного состава и инфраструктуры АТ, и создания систем управления, способных гибко реагировать на меняющиеся требования в сфере эксплуатации АТ.

Актуальность проблемы, теоретическая и практическая значимость ее решения предопределили выбор темы и постановку цели исследования, декомпозиция которой в соответствии с перечнем основных аспектов управления, определенных «Транспортной стратегией Российской Федерации на период до 2020 года», дает ряд научных и практических задач: совершенствование управления системой городского пассажирского транспорта (ГПТ); повышение пропускной способности улично-дорожной сети (УДС) города; ресурсосбережение при эксплуатации автотранспортных средств (АТС).

Предложенные в работе научно-технические, технологические и управленческие решения, разработанные при выполнении госбюджетных НИР Оренбургского ГУ «Повышение надёжности несущих и ходовых систем мобильных машин», «Исследование надёжности автомобилей в эксплуатации» и «Повышение эффективности и безопасности городских пассажирских перевозок», а также хоздоговорных НИР, целенаправленны на решение крупной научной проблемы повышения эффективности эксплуатации АТ, имеющей важное хозяйственное и социальное значение.

Цель исследования – создание предпосылок повышения эффективности эксплуатации АТ за счет разработки новых и совершенствования существующих теоретико-методологических положений, моделей, технических, технологических и управленческих решений инновационной направленности.

Для достижения цели поставлены и решены следующие взаимосвязанные задачи:

1) проведение анализа результатов предшествующих исследований по различным аспектам проблемы повышения эффективности эксплуатации АТ;

2) развитие теории и методологии управления АС на основе ситуационного подхода, включая системный анализ и обоснование выбора объектов управления;

3) разработка комплексной методики обоснования и рационального распределения по маршрутам парка ГПТ;

4) разработка комплексной методики повышения пропускной способности УДС города, примыкающей к остановочным пунктам;

5-6) разработка ресурсосберегающих технологий в эксплуатации АТС на примерах:

- повышения ресурса несущих систем АТС за счет эксплуатации на стадии живучести;

- увеличения срока службы автомобильных шин за счет регулирования схождения управляемых колес в процессе движения;

7) теоретико-экспериментальная апробация разработанных технических, технологических и управленческих решений инновационной направленности.

Объект исследования – процессы функционирования АС – ГПТ, систем эксплуатации и ремонта АТС, а предмет исследования – проблемные ситуации, возникающие при функционировании указанных систем и их элементов.

Методы исследований: системный анализ; математический анализ; математическая статистика и теория вероятностей; линейное и нелинейное программирование; теории принятия решений, управления, надёжности, экспертных оценок; логистика, социология; тензометрирование, дорожные и стендовые испытания, натурные обследования.

Научную новизну исследования составляют следующие теоретико-методологические положения и разработки инновационной направленности для обеспечения эффективного функционирования АТ, которые выносятся на защиту:

– новая концепция комплексного повышения эффективности эксплуатации АТ, определяемой такими основными составляющими, как экономическая и социальная эффективность, надёжность (технических объектов и человека-оператора) и безопасность;

– новые положения методологии управления АС на основе ситуационного подхода, включая результаты системного анализа и идентификации объектов управления;

– теоретические основы и научно-методические подходы к планированию, организации и регулированию системы ГПТ, позволяющие создать модифицированную методику натурного обследования пассажиропотоков, адаптированную к условиям преобладания в ГПТ частного транспорта; методику определения перспективного спроса пассажиров на перевозку в маршрутных транспортных средствах (МТС), учитывающую типологию пассажиров; методику определения необходимого количества МТС и рационального размещения их на маршрутах с учетом спроса пассажиров, возможностей перевозчиков и ограничений, накладываемых пропускной способностью остановочных пунктов и УДС города; организационную структуру регулирования на основе схем и сценариев ситуационного управления, способную удовлетворить противоречивые требования заинтересованных сторон системы ГПТ;

– систематизация факторов, оказывающих влияние на задержку МТС на остановочных пунктах ГПТ, и способов ее снижения, позволившая разработать комплекс перспективных и оперативных мероприятий по повышению пропускной способности УДС, примыкающей к остановочным пунктам;

– теоретические основы и научно-методические подходы к повышению долговечности АТС, позволяющие продлить ресурс несущих систем АТС, подверженных в эксплуатации усталостным повреждениям, за счет учета компонентного состава их нагруженности в условиях эксплуатации, контроля живучести и управления техническим состоянием на основе ситуационного подхода;

– теоретические основы и научно-методические подходы к ресурсосбережению автомобильных шин, позволившие разработать методики улучшения эксплуатационных характеристик (чувствительности и точности) системы регулирования схождения управляемых колес АТС в процессе движения.

Достоверность результатов и выводов обеспечивается использованной методологией исследования, включающей в себя апробированные научные методы, использованием современного математического аппарата, достоверной исходной информацией и значительным объемом экспериментальных исследований и подтверждается сопоставимостью теоретических и экспериментальных результатов, их практическим использованием. Полученные 31 патент и решения о выдаче патентов РФ подтверждают новизну предложенных разработок на уровне изобретений.

Научная и практическая значимость результатов работы.

Полученные результаты в виде совокупности теоретико-методологических положений, моделей, методик, алгоритмов и программ, технических, технологических и управленческих решений вносят определенный вклад в теорию и практику менеджмента и эксплуатации АС. Они дают возможность обоснованно выбирать рациональные управленческие решения и предлагать пути повышения социально-экономической эффективности, надёжности, дорожной и экологической безопасности эксплуатации АТ, что имеет большое практическое значение для экономики транспорта и социальной сферы. На их базе впервые созданы и использованы или подготовлены к использованию комплексы методик повышения эффективности ГПТ и ресурса АТС в эксплуатации.

Результаты исследования имеют прикладной характер и могут быть использованы:

- органами государственной власти и местного самоуправления, структурами автотранспортного комплекса для обоснования принятия рациональных управленческих решений по поддержанию работоспособности АТС в эксплуатации и повышению безопасности и эффективности перевозок и качества транспортных услуг при уменьшении транспортной составляющей в цене товара или услуги и массы выброса вредных веществ от подвижного состава АТ в окружающую среду;

- субъектами предпринимательской деятельности в сфере ГПТ, объединенными в саморегулируемые организации, при разработке и установлении стандартов и правил указанной деятельности и контроле за соблюдением их требований.

Реализация результатов работы. Результаты по повышению эффективности ГПТ использованы в МУ «Оренбургское городское управление пассажирского транспорта», в Мелеузовском АТП ГУП «Башавтотранс» (г. Мелеуз Республики Башкортостан), в ООО «Бузулукское транспортное сервисное предприятие» (г. Бузулук Оренбургской обл.); направленные на повышение долговечности несущих систем АТС в эксплуатации – на Нефтекамском автомобильном заводе (г. Нефтекамск Республики Башкортостан) и в ОАО «Производственное объединение «Сармат» (г. Орск Оренбургской обл.). Отдельные результаты исследования используются в учебном процессе Оренбургского ГУ.

Апробация работы. Отдельные положения и результаты диссертации представлялись в 1991-2010 гг. на 37 научных конференциях, в числе которых: международные «Концепция развития и высокие технологии индустрии ремонта транспортных средств» (Оренбург, 1993, 1995, 1997 гг.), «Инновационные процессы в образовании, науке и экономике России на пороге 21 века» (Оренбург, 1998 г.), «Прогресс транспортных средств и систем» (Волгоград, 1999 г.), «Автомобиль и техносфера» (Казань, 2001 г.), «Проблемы эксплуатации и обслуживания транспортно-технологических машин» (Тюмень, 2006, 2007, 2008, 2009 гг.), «Проблемы качества и эксплуатации автотранспортных средств» (Пенза, 2006 г.), «Проблемы автомобильно-дорожного комплекса России» (Пенза, 2008 г.), «Надёжность и качество 2009» (Пенза, 2009 г.), «Проблемы и перспективы развития Евроазиатских транспортных систем» (Челябинск, 2009 г.), «Актуальные проблемы автомобильного транспорта» (Тула, 2009 г.), «Транспортные и транспортно-технологические системы» (Тюмень, 2010 г.), «Наука и образование: фундаментальные основы, технологии, инновации» (Оренбург, 2010 г.); всесоюзная «Методы ускоренных стендовых испытаний агрегатов тракторов и сельскохозяйственных машин на надёжность» (Челябинск, 1991 г.); российские «Прогрессивные методы эксплуатации и ремонта транспортных средств» (Оренбург, 1999 г.), «Прочность и разрушение материалов и конструкций» (Орск, 2000, 2002 гг.), «Прогрессивные технологии в транспортных системах» (Оренбург, 2001, 2003, 2005, 2007, 2009 гг.), «Проблемы эксплуатации систем транспорта» (Тюмень, 2009 г.); российские научные школы Уральского отделения РАН (Миасс, 1999, 2002, 2008 гг.); межрегиональные и региональные «Состояние и перспективы развития Уральского региона» (Оренбург, 1992 г.), «Дорожно-транспортный комплекс: состояние и перспективы развития» (Чебоксары, 2007 г.) и другие, на научных семинарах кафедр транспортного факультета Оренбургского ГУ (1989-2010 гг.). Диссертация в полном объеме докладывалась на научных семинарах кафедр транспортного факультета Оренбургского ГУ и кафедры «Сервис и ремонт машин» Орловского ГТУ.

Основные результаты работы отмечены: 1) «Прогнозирование усталостной долговечности несущих систем транспортных средств» – дипломом I степени на конкурсе работ молодых учёных и специалистов Оренбургской области (1993 г.); 2) «Методика рационального распределения парка городского пассажирского транспорта по маршрутам» – дипломом лауреата премии Правительства Оренбургской области в сфере науки и техники (2007 г.); 3) «Система для непрерывного автоматического контроля и регулирования схождения управляемых колес транспортного средства в процессе движения» – Серебряной медалью VIII Московского международного салона инноваций и инвестиций (2008 г.); 4) «Методика формирования рациональной структуры автомобильного транспорта для нужд среднего по размерам города» – дипломом лауреата премии губернатора Оренбургской области за достижения в сфере науки и техники (2010 г.); 5) «Устройство, временно повышающее проходимость автомобиля» – дипломом лауреата X Московского международного салона инноваций и инвестиций (2010 г.).

Публикации. По результатам исследований в 1989-2010 гг. опубликованы 150 работ, в числе которых: 33 статьи в научных журналах; 3 коллективные монографии; 1 учебное пособие, полностью основанное на материалах исследований; 63 статьи в сборниках научных трудов и материалов научных конференций; 31 патент и решения о выдаче патентов РФ на изобретения, 4 патента РФ на полезные модели; 4 свидетельства о регистрации программных средств.

Личный вклад автора заключается в разработке концепции и формулировании цели работы, определении направлений теоретических и экспериментальных исследований, задач и принципиальных методологических и методических положений, организации и проведении комплексных экспериментальных исследований, обобщении положений по повышению социально-экономической эффективности, надёжности и безопасности функционирования АС на различных этапах выполнения работы – от научного поиска до реализации или подготовки к реализации технических, технологических и управленческих решений в практике эксплуатации АТ.

Структура и объем диссертации: введение, 5 глав, основные результаты и выводы, список использованных источников из 406 наименований, приложения; диссертация изложена на 400 стр. основного текста, включая 136 рисунков и 55 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель, задачи, объект, предмет, научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе: проанализирована роль АТ на современном этапе развития России; изложены основные положения современной концепции транспортной логистики; раскрыты проблема оценки и комплексность эффективности функционирования АС; рассмотрены схемы управления объектами на основе традиционного подхода автоматического управления и ситуационного подхода; изложена концепция ситуационного управления; сформулированы основные положения концепции комплексного повышения эффективности эксплуатации АТ; определены цель и основные задачи исследования.

Отмечено, что социально-экономические преобразования, происходящие в России с начала 1990-х годов, послужили толчком для формирования нового мировоззрения, базирующегося на концепции и принципах логистики. Изложены положения концептуальной основы логистики – системного подхода и различные классификации систем, в том числе транспортных, значительный вклад в разработку которых внесли труды Н.О. Брайловского, Б.И. Грановского, В.А. Гудкова, А.В. Ефремова, В.А. Корчагина, Ю.Г. Котикова, В.М. Курганова, О.Н. Ларина, В.Н. Лившица, Л.Б. Миротина, С.А. Панова, А.М. Поляка и Ю.К. Поносова, С.М. Резера, А.В. Шабанова и других.

Отмечено, что при оценке эффективности больших систем, под которой с позиции системной методологии понимают свойство объекта, определяющее степень его пригодности к непосредственному применению по назначению, неизбежно возникает проблема выбора критериев оценки. Несмотря на то, что этой проблемой, в приложении к АС, занимались многие учёные, существуют не только несовпадающие, но и взаимоисключающие точки зрения, что объясняется многоцелевым характером деятельности АС.

Анализ публикаций позволяет выделить четыре группы критериев оценки функционирования АС, оценивающие эффективность: 1) АТС как средств перевозки пассажиров или грузов; 2) работы АТС, то есть транспортного процесса; 3) обобщенно АТС и транспортного процесса; 4) продвижения материального потока от первичного источника до конечного потребителя на основе представления не только АТС составляющей транспортного процесса, но и последнего – составляющим логистического процесса. В своем большинстве они характеризуют только экономическую эффективность эксплуатации. Вместе с тем, к основным составляющим эффективности эксплуатации относятся также социальная эффективность, надёжность технических объектов и человека-оператора, безопасность. В соответствии с этим подходом уровень эффективности эксплуатации АТ в общем случае имеет вид поликомпонентного функционала типа ЕАТ = Е (Rээ, Rсэ, Rнт, Rнч, Rб). Вычислить такой обобщенный показатель, как правило, невозможно, а набор и приоритетность его составляющих определяются конкретными условиями функционирования изучаемых систем и решаемых задач.

Отмечено, что не только количественные характеристики, но и смысловое наполнение основных составляющих эффективности эксплуатации АТ и причинно-следственные связи между ними (рис. 1) не являются статичными и меняются с развитием общества и изменением целевой функции АТ.