5.3. Управление развитием транспортных комплексов

Пусть некоторая «естественная» совокупность элементарных потоков а(i,j, к, ...) образует конечное множество А, т.е. а(i,j, к, ...)еА, которое можно рассматривать как одну из взаимодей­ствующих подсистем комплекса (подсистему F).

Аналогично другое «искусственное», конечное множество эле­ментарных устройств b(i, j, к, ...) В, образующее другую взаимо­действующую подсистему (подсистему В). Под «элементарным устройством» понимается линия (или несколько линий) обслу­живания и «емкостей», способная вступать во взаимодействие с по­токами.

Методом формирования транспортной сети будет процесс ус­тановления соответствия между заданным множеством А (извест­но количество элементов и их пространственное положение) и множеством В, число элементов которого и их пространственное положение можно изменять по принятому критерию.

Путем комбинаторных преобразований потока можно предста­вить макет возможной «эволюции» структуры при переходе си­стемы из исходного состояния (множество неупорядоченных эле­ментарных потоков и элементарных постоянных устройств) до состояния, когда сложились кор­респонденции потока и комп­лекса транспортных устройств. Каждому соответствию в процес­се складывания структуры дол­жна присваиваться возможно более объективная оценка, ко­торую можно считать обобщаю­щей характеристикой состояния системы (целевой функцией).

Рис. 5.6. К выбору количества пунктов грузовой работы

Каждый шаг в сторону уве­личения первичного множества элементов приводит к тому, что количество вариантов структуры возрастает как экспоненциальная функция или факториал, при­чем функции этого класса растут значительно быстрее, чем ли­нейные или квадратичные.

В упрощенной математической постановке задача выбора оп­тимального количества объектов транспортной работы (пусть это будут, например, грузовые автостанции) может быть интерпре­тирована следующим образом. При площади обслуживаемой транс­портом территории F и площади расчетного квадрата f (рис. 5.6) количество грузовых станций п равно

п = F/f. (5.8)

Если принять диагональ квадрата равной 2г, то

п = F/r² (5.9)

или

r = . (5.10)

Эти элементарные формулы наглядно показывают, что макси­мальная дальность перевозок в пределах расчетного «квадрата», равная г, существенно зависит от п (рис. 5.7) и Г, а число коррес­понденции (парных связей) составляет

V = = (п- 1)n/2. (5.11)

Разработаны специальные методы, пользуясь которыми мож­но отыскать оптимальные решения и в более сложных случаях. При обосновании схем размещения объектов транспорта в узло­вых пунктах сети путей сообщения можно использовать комбина­торный анализ¹, а также так называемый матрично-графический способ.

Рис. 5.7. Зависимость дальности перевозок

от количества грузовых станций

Сложность взаимосвязи между пе­ременными транспортной системы, когда изменение одной переменной вызывает изменение многих других, делает оптимизацию развития транс­порта на крупных полигонах сети ис­ключительно сложной и пока нере­шенной научной задачей.

Этапы развития транспортной системы на любом иерархическом уровне не являются результатом рез­кого перехода системы из одного со­стояния в другое, которое обычно наблюдается в момент реконструк­ции и усиления объекта. Прежде чем достигнуть полной «зрело­сти» в пределах каждого этапа, система проходит через целый ряд промежуточных состояний, отличающихся организационной сто­роной, причем на каждом этапе можно проследить целую полосу внутреннего технологического развития (рис. 5.8). Последнее внешне незаметно, но неуклонно подготавливает объект к новому состо­янию — уровню организационно-экономического развития.

Действительная модель развития (рис. 5.9) отличается от схе­мы этапного усиления, широко распространенной, например, на железнодорожном транспорте. Сама проблема развития матери­альных объектов имеет не только технико-экономический, но и глубокий методологический смысл.

Рис. 5.8. Системное понимание условий развития объекта:

A – интегральный показатель прогресса; б – этапы развития транспортной системы; 1 – 4 – состояния внешней среды

В транспортной науке, кото­рая не может абстрагироваться от обслуживаемой ею обществен­ной формации, самые совершен­ные математические методы, взятые сами по себе, применен­ные вне связи с конкретными особенностями момента, состо­янием транспорта не могут по­родить верного представления о транспортной сети, взаимодей­ствии ее элементов и процессов, дать целеустремленные рекомен­дации практике. Вспомним слова А.И.Герцена: «Для того чтобы прилагать на практике какую-ни­будь формулу, надо овладеть все­ми элементами, всеми имеющи­мися условиями. Довольно одного упрямого элемента — и форму­ла неприложима». Таким образом, проблема развития тесно свя­зана с проблемой управления.

Говоря о применении математического аппарата в оптимиза­ции развития, невозможно удержаться от напоминания, что «сущ­ность математики состоит именно в изучении асимптотических, идеализированных, предельных, врожденных, крайних ситуаций... Метод математики — графика, если угодно, карикатура на явле­ние: гротеск, позволяющий заострить и выделить определяющее в явлении. Акварельные полутона противопоказаны математическому подходу, во всяком случае, на стадии постановки вопроса»¹. Един­ственным критерием истинности теорий была и остается практи­ка, опыт.

Но трудности состоят не только в том, что транспорт не явля­ется детерминированной системой. Хотя состояние транспорта в любой момент времени выступает как результат действия множе­ства противоречивых факторов как транспортного, так и нетран­спортного характера, тем не менее это состояние нельзя считать определенным чисто статистически (вероятностно). Изменение облика транспорта с течением времени объясняется происходя­щими в нем глубинными качественными сдвигами в структурах и функциях объекта. Здесь мы подходим к одной из ключевых про­блем в понимании того факта, почему простым накоплением ко­личественных показателей и применением математических моде­лей для обработки статистической информации поставленную за­дачу решить невозможно.

Рис. 5.9. Характерные этапы в развитии объектов транспорта:

Прежде всего, нужно уяснить, чем процесс роста всякого слож­ного объекта (системы) отличается от процесса развития. Растет (или распадается) песчаный холм от действия ветра; растет снеж­ный ком, летящий с горы; растет кристалл какого-либо вещества, превращаясь в тело совершенно правильной формы и очертаний. Растет, наконец, и интересующая нас транспортная система, что обнаруживается в увеличении ее материального наполнения (про­тяженности линий, численности подвижного состава, обслужи­вающего персонала и т.д.). Какая, спрашивается, существует раз­ница между перечисленными случаями роста? Песчаный холм и снежный ком растут за счет того материала, который слой за сло­ем механически откладывается на поверхности из внешней среды. Совсем иначе обстоит дело, когда растет транспортная система. Это не простой рост (количественное увеличение), а принципи­ально иные, более серьезные количественно-качественные изме­нения, называемые развитием.

Типичными чертами развития в производственных системах являются:

возникновение новых качеств и свойств, не сводимых к прежним;

расширение роли информационных функций, включая управ­ление;

дифференциация (специализация) и интеграция (коопериро­вание) частей системы.

На заре строительства первых железных дорог, как известно, железнодорожная сеть состояла из цепи однородных, примерно одинаковых по длине (80—120 км) и характеру деятельности участников обращения локомотивов. Путевое развитие станций и перегонов, локомотивный парк, а также, в значительной сте­пени, обслуживающий персонал не были специализированы по видам движения. Однако зачатки специализации в некоторых зве­ньях транспорта имелись уже в тот период.

Чем дальше развивается железнодорожный транспорт, тем яв­ственнее выступает специализация основных его элементов, тем дальше идет эксплуатационно-техническая их дифференцировка. Наряду с участковыми и промежуточными, выделились специа­лизированные пассажирские, грузовые и сортировочные станции. Тяговые средства и вагонный парк изменялись также в направле­нии специализации по видам движения, роду перевозочных гру­зов и т.п. Соответственно этому в сфере управления железнодо­рожным транспортом появились специализированные службы — пассажирская, грузовая, движения и др.

С течением времени железнодорожный транспорт в своей орга­низации, технологии и техническом оснащении все дальше и даль­ше отходит от своего первоначального состояния, специализация все больше и больше распространяется на еще не охваченные об­ласти транспорта.

В ряде стран в структуре железнодорожной сети начали выде­ляться целые специализированные направления: появляются линии с преимущественно пассажирским или грузовым движением, транзитные линии, углевозные и рудовозные дороги. Специализа­ция железнодорожной сети по роду перевозимых грузов характерна для железнодорожного транспорта США.

Если выйти за пределы железнодорожного транспорта и взгля­нуть на транспортную систему в целом, то внутри нее также все яснее становится специализация отдельных видов транспорта, от­четливее разграничиваются сферы наиболее эффективного исполь­зования железнодорожного, автомобильного, водного, воздуш­ного и трубопроводного транспорта. Ни одно современное промышленно развитое государство не обходится без этого набора видов транспорта, и задача целенаправленного формирования транспортных систем все чаще сводится к установлению верных пропорций в самой структуре перевозок.

Поскольку перевозочный процесс в очень редких случаях на­чинается и заканчивается в пределах какого-либо одного вида транспорта, в транспортной системе одновременно со специали­зацией происходит кооперирование деятельности разных видов транспорта. Более того, чем глубже развивается специализация, тем настоятельнее ощущается потребность кооперирования, ибо специализация, повышая прежде всего производительность тех­нических средств транспорта, сужает диапазон деятельности тех или иных «обособившихся» устройств (видов транспорта), как бы ограничивает их самостоятельность. Специализируясь, любой эле­мент транспортной системы, повышая ее производительность, те­ряет свою «независимость»: его функции оказываются зависящи­ми и неразрывно связанными с деятельностью всех остальных эле­ментов системы.

По мере усиления специализации нарастают трудности органи­зации эффективного взаимодействия элементов системы, форми­рование ее структуры, планирование работы и управления. Вместе с тем все труднее становится своевременно выявлять и устранять диспропорции в пропускной и провозной способности звеньев транспортной сети. Это и является основной причиной существо­вания естественных, объективных процессов специализации и необходимости сочетания принципа специализации с принципом кооперирования.

Система, построенная на принципах кооперирования и взаи­мозаменяемости, является более гибкой, динамически устойчи­вой и «живучей». Образно выражаясь, транспортная система в своем развитии как бы идет «на двух ногах» — специализации и коопе­рировании, поочередно шагая то одной, то другой ногой. Делая один шаг, транспортная система обретает большую производи­тельность (за счет специализации), делая другой шаг — большую пластичность, устойчивость в изменяющихся условиях работы следовательно, большую экономичность (за счет кооперации).

Чередование принципиально разных фаз в развитии транспорт­ной системы — специализации (преимущественно количественная фаза) и кооперирования (преимущественно качественная фаза) — при отсутствии достаточно определенной закономерности в про­должительности отдельных фаз по времени и глубине происходя­щих изменений крайне затрудняет формализацию процессов раз­вития транспорта в целом и отдельных его частей. С известной определенностью можно лишь полагать, что фаза специализации характерна для любой транспортной системы, как правило, на ста­дии увеличения ее производительности. Кооперированием же до­стигается преимущественно повышение качества перевозок.

Все, что делается в настоящее время в направлении отыскания «формулы развития» в главном, отвлекаясь от частностей, затра­гивает в какой-то мере процесс простого роста (количественных накоплений) системы, но не ее развития как синтеза указанных выше двух фаз.

Множество вариантов развития данного объекта можно пред­ставить в виде структуры, включающей несколько (1, 2, 3, ..., п) подмножеств, характеризующихся тем или иным принципиально важным сущностным признаком, например: дешевизна в строи­тельстве; экономичность в эксплуатации; удобство автоматизации и т.п.

Выделение указанных подмножеств вариантов определяется характером решаемой проектной и плановой задачи, и эту ответ­ственную работу трудно формализовать. Также направленно мож­но подойти к выбору лучших проектных решений в каждом из выделенных подмножеств, прибегая при необходимости к помо­щи ЭВМ. Отобранное таким образом ограниченное количество вариантов из качественно разных подмножеств характеризует мно­жество в целом, и к дальнейшему их сопоставлению можно при­ступить более обоснованно.

Выбор окончательного проектного решения должен остаться функцией человеческой (диалектической), а не машинной логи­ки. Принимая тот или иной вариант на данном этапе, проекти­ровщик по существу предопределяет дальнейшую судьбу данного объекта, так как решает, будет ли объект развиваться в соответ­ствии с интересами системы, в гармонии с целым или же в про­тиворечии с ним. Наше представление о будущем, пусть недоста­точное полное, с нечеткими контурами, пробелами и вечными проблемами, должно влиять на выбор сегодняшнего дня.

Задача, таким образом, сводится к познанию объективных за­кономерностей развития транспорта. Для этого нужно знать не только настоящее, но и прошлое транспорта, а также тенденции изменения среды с ее многообразием факторов.

Комплексное развитие транспортной системы страны является жизненно важной задачей, а преодоление существующих теоре­тических трудностей при решении задачи оказывается возмож­ным практическим путем, только посредством практической дея­тельности людей.

Стоимостной подход к сравнению вариантов развития пред­приятий транспорта по многим причинам (из-за колебания цен на топливо, электроэнергию, материалы и т.п.) далеко не всегда обеспечивает принятие обоснованных решений. В связи с этим оценка вариантов по качественным и натуральным показателям остается необходимой и в условиях рыночной экономики. Приме­нительно к транспорту важное значение имеют нестоимостные показатели. Назовем некоторые из них.

Производственная мощность (пропускная, провозная и перера­батывающая способности). Влияет на многие показатели работы как отдельных предприятий, так и их объединений. Повышение резерва производственной мощности увеличивает скорость до­ставки грузов, обеспечивает бесперебойную работу сети при из­меняющихся эксплуатационных условиях.

Потребность в территории (включая площади, необходимые для ведения строительных работ). Транспортные устройства, как правило, стеснены застройками и данный показатель, особен­но в крупных городах, имеет исключительно важное значение. Каждый гектар земли, занятый станционными путями, соеди­нительными ветвями, складами и т.п., отнимает у города парки и скверы, водоемы и спортивные площадки. Необходим диффе­ренцированный подход к ценности земельных участков в зави­симости от их расположения, состояния почвы и других харак­теристик.

Затраты труда. Важно знать не только фонд заработной пла­ты, но и затраты человеческого труда в натуральном измерении с подразделением его на категории сложности, вредности и т.д.

Расход строительных материалов. Природные запасы строитель­ных материалов хотя и велики, но небезграничны. Чем больше масса затрачиваемых материалов, тем выше доля их в общей сто­имости строительства. Потребность в строительных материалах косвенно отражает денежные и трудовые затраты.

Расход топлива и электроэнергии. Энерговооруженность транс­порта непрерывно увеличивается, однако КПД транспортных дви­гателей остается низким и в среднем не превышает 6 — 10 %, в то время как на стационарных заводских энергетических установках он не ниже 35—40 %. Суммарная мощность всех транспортных дви­гателей уже сейчас не менее чем в 4 раза превышает мощность электростанций общего пользования и заводских. Транспортная энергетика стала предметом особой заботы во всех, особенно промышленно развитых странах.

Безопасность жизнедеятельности. Данный показатель нужно рас сматривать в двух аспектах: во-первых, принимаемый вариант дол жен обеспечивать безопасность жизни человека, во-вторых, за­щищать от заболеваний его психику.

Экономическая безопасность. Выражается в высокой «живуче­сти» транспорта и маневренности его техники и технологии, в высокой взаимозаменяемости устройств и других свойствах.

Системный подход к развитию транспорта требует особого учета отрицательного влияния, которое оказывает каждый из вариан­тов на природную среду (загрязнение и заражение почвы, воздуха и водоемов, уничтожение растительности и т.п.). Индустриализа­ция часто наносит невосполнимый ущерб природе. Охрана челове­ка и природы должна начинаться уже на стадии проектирования жилых и промышленных массивов, организации транспортных по­токов. Если в результате транспортного строительства вырубается лесной массив в пригородной зоне южного города, то вырученные денежные суммы от реализации древесной продукции далеко не покрывают действительных потерь, которые несет в этом случае общество.

Социологи и демографы подсчитали, что современный круп­ный город с его шумным, загрязняющим воздух и почву транс­портом и промышленным производством, сокращает жизнь че­ловека на 8—10 лет. И коль скоро при выборе вида городского транспорта по каждому варианту учитываются пассажирочасы, трудно что-либо возразить против учета потерь человекочасов жизни горожан от загазованности воздуха, шума и транспорт­ной усталости.