Комплекс ВАДС как система массового обслуживания

В управлении функционированием комплекса ВАДС и его основных подсистем может быть использована теория массового обслуживания.

Автомобильная дорога может быть рассмотрена как аппарат обслуживания, а процесс обеспечения дорожными условиями движения транспортных потоков – как процесс обслуживания (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Граф комплекса ВАДС как системы массового обслуживания:

" - I уровень обслуживания; – - II уровень обслуживания; – – – - взаимодействия; –•–•–• - помехи со стороны окружающей среды; - дорожно-эксплуатационная служба и другие виды обслуживания; остальные обозначения см. на рис. 2.1.

На существующей дороге:

посредством аппарата обслуживания Д происходит самообслуживание клиентов АВ, т. е. автомобилей, водителей и пассажиров;

в процессе обслуживания происходит ухудшение параметров всех участников процесса, т.е. износ аппарата обслуживания Д и расход ресурса в подсистеме АВ (утомление водителя, расход топлива, износ автомобиля и повышение вероятного спроса на техническое обслуживание автомобиля);

среда изменяет (как правило, ухудшает) параметры аппарата обслуживания и характер процесса обслуживания;

главным источником улучшения параметров системы с фактическими характеристиками является деятельность дорожно-эксплуатационной службы и других видов обслуживания (автосервис, ГИБДД МВД России и др.) , компенсирующая расход ресурсов во всех подсистемах.

Если процесс самообслуживания, износ аппарата обслуживания и влияние среды происходит самопроизвольно, то улучшение параметров систем происходит сознательно, планово. При этом бытовое обслуживание пополняет ресурсы водителя (В), различные виды технического обслуживания пополняют ресурсы автомобиля (А), организация движения способствует улучшению взаимодействия автомобилей в транспортном потоке (ТП). И, наконец, дорожная служба улучшает характеристики аппарата обслуживания (дорожных условий - ДУ) мероприятиями по текущему содержанию и ремонту или реализует крупные мероприятия, требующие единовременных затрат, т. е. осуществляет реконструкцию дороги.

Сказанное позволяет считать комплекс ВАДС двухуровневой децентрализованной системой обслуживания: обслуживание движения (I уровень) и компенсация расхода ресурса во всех подсистемах (II уровень).

Каждому взаимодействию уровней I или II присущ свой вектор пропускных способностей аппарата обслуживания (мощность или производительность, т. е. ресурсы):

l( ðТП) - пропускная способность дороги при данном составе транспортного потока в эталонных условиях;

λ( ðД) - возможности (производительность) дорожной службы по проведению работ определенного вида (например, снегоочистка, борьба с гололедом и др.)

λ( ðА) - пропускные способности различных линий технического обслуживания автомобилей;

λ( ðВ) - пропускные способности различных видов бытового обслуживания;

λ( ðТП) - возможности дорожных служб по проведению различных мероприятий по организации движения.

Взаимодействие, обозначенное ð - помехи от среды и расход ресурса - вызывает необходимость в обслуживании уровня II. Причем, если поток этих заявок превосходит пропускную способность (ресурсы) соответствующей линии, происходит ухудшение качества обслуживания на уровне I.

В целях упрощения модели можно опустить взаимодействия АóВ, т.е. управление автомобилем утомляет водителя (ð), водитель способен осуществить некоторые виды технического обслуживания своего автомобиля (ï), поскольку эти взаимодействия не относятся к компетенции дорожной службы.

Считая известными затраты на приведение параметров дороги в соответствие с требованиями движения и затраты на улучшение содержания дороги для пропуска транспортного потока с расчетной, как правило, возрастающей интенсивностью и располагая экономическими показателями комплекса ВАДС - можно сформулировать технико-экономическую задачу об оптимальных условиях функционирования комплекса ВАДС. Зависимость этих функций от года t связана с изменением погодных условий и параметров транспортного потока. Функция распределения параметров автомобилей также зависит от t, так как происходит постоянное совершенствование и обновление парка автомобилей.

Чтобы выбрать оптимальную программу капиталовложений, необходимо учесть единовременные затраты на совершенствование дорог и последовательные затраты на ее содержание.

Решение этой экстремальной задачи в принципе дает возможность оптимизировать параметры всех систем комплекса с учетом возмущающих воздействий окружающих условий по принятому критерию достижения конечной цели - снижению издержек на транспортный процесс.

Так же как программы по развитию и совершенствованию других систем, программы деятельности по строительству, реконструкции, ремонту и содержанию дорог будет оптимальной, если она соответствует минимуму приведенных (дисконтированных) затрат. Для решения этой задачи требуется детальная исходная информация о составляющих комплекса и их совместном распределении.

Имеются предпосылки для оценки эффективности мероприятий по повышению технического уровня и уровня содержания конкретной дороги или ее участка и для сравнения вариантов мероприятий. Эту задачу можно решать в следующей последовательности:

1. Производят параметризацию и разбиение пространства (ТП, С), т.е. определяют, какими параметрами следует характеризовать транспортный поток и окружающую среду, возможные пределы их колебаний и степень детализации их членения.

Например, пространство (ТП, С) может быть описано координатами ₁, ₂, С₁, С₂, С₃, С₄ и т.д., где ₁ – интенсивность движения; ₂ – доля легковых автомобилей в потоке; С₁ – фактор температур воздуха; С₂ – фактор гололеда; С₃ - фактор дождя; С₄ - фактор снегопада и т.д.;

2. Оценивают численные значения (ТП, С), т.е. описывают изменения интенсивности движения по сезонам года и по сезонам года и по состоянию погоды внутри сезонов;

3. Намечают конкурирующие варианты мероприятий на данном участке дороги и определяют стоимости для каждого варианта, включая и нулевой. Для существующей дороги за нулевой принимают вариант без дополнительных капиталовложений, а для проектируемой - вариант с минимальными капитальными затратами;

4. Приращение штрафной функции в каждой точке пространства (ТП, С) определяют с учетом потерь от снижения скоростей движения и от увеличения ДТП при ухудшении условий (по сравнению с эталонными);

5. Выбрав сроки сравнения и коэффициенты приведения, определяют значения приведенных (дисконтированных) затрат.

Таков путь определения технико-экономической эффективности мероприятий по улучшению взаимодействия комплекса ВАДС и его подсистем, а также путь эффективного управления транспортными потоками и транспортно-эксплуатационными характеристиками дорог.

Улучшения функционирования дороги можно добиться также оперативными методами - с помощью управляющих воздействий на транспортный поток (например, регламентирование скоростей движения, состава потока, рядности, управление въездами и пр.).