автореферат диссертации по транспорту, 05.22.19, диссертация на тему:Оптимизация развития флота для перевозок грузов водным транспортом на направлении "Север-Юг" Вьетнама

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА

РГ6 ОД На правах рукописи

3 .....

НГУЕН ВАН ШОН

ОПТИМИЗАЦИЯ РАЗВИТИЯ ФЛОТА ДЛЯ ПЕРЕВОЗОК ГРУЗОВ ВОДНЫМ ТРАНСПОРТОМ НА НАПРАВЛЕНИИ "СЕВЕР-ЮГ " ВЬЕТНАМА

Специальность 05.22.19 "Эксплуатация водного транспорта"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-1994г

Работа выполнена в Московской Государственной Академии водного транспорта

Научный руководитель:' доктор технических наук,академик Академии транспорта Р.Ф..профессор Арсеньев С.П. Официальные оппоненты:

В.И Савин д.т.н.профессор,академик АТ Р.Ф. В.П Маталин к.т.н.зав. отделом ЦНИИЭВТа. Ведущее предприятие: Гипроречтранс .

Защита состоится " £ " июня 1994 года в 1530 часов на заседании Специализированного совета ВАК Российской Федерации Л.116.04.01 при Московской Государственной Академии водного транспорта по адресу: 115407,-Москва,Судостроительная ул.,д.46,ауд.203. Телефон для справок "117-86-30

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГАВТ.

Ваш отзыв на автореферат в одном экземпляре,заверенный печатью,просим направить по адресу:Москва,115407,Судостроительная ул.,д.46.МГАВТ.Ученому секретарю специализированного совета Д.116.04.01.

Автореферат разослан " ¿1" мая 1994 п.

Миронов Ю.М

Ученый секретарь Специализированного к.т.н..доцент

ОбШАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИОННОЕ РАбОТЫ Актуальность исследования

В настоящее время во Вьетнаме осуществляется перестройка управления народным хозяйством,в частности,и перестройка работы водного транспорта,который играет важную роль в развитии экономики страны.На основе конкретных условий, Вьетнамское правительство решило,что водный транспорт должен занимать первое место в транспортной системе страны.

Во Вьетнаме существуют морской,речной флот,флот смешанного плавания и лихтерный флот,которые служат перевозкам грузов на внутренних и внешних направлениях,в том числе,и на направлении "Север- Юг " страны.

Практика эксплуатации флота на направлении "Север-Юг" страны свидетельствует о недостатках в организации и управлении их работой,которые выражаются в значительных простоях флота в устьевых портах из-за неритмичной организации движения судов,отсутствия современных средств для обработки судов в портах,отсутствия сетей ПЭВМ и методов оптимального управления работой флота,а также отсутствия единой технической политики в развитии структуры перевозочных средств для системы перевозок грузов на этом направлении.

Для устранения названных недостатков развития перевозок грузов водным транспортом в единой транспортной системе необходимы научные исследования.

Разработка методических проблем организации перевозок грузов водным транспортомна направлении' "Север-Юг" Вьетнама является актуальной задачей как с научной, так-и с практической точек зрения.

Объект исследования

Объектом исследования в этой диссертационной работе является система перевозок грузов водным транспортом на направлении "Север-Юг" Вьетнама.В будущем водный транспорт должен удовлетворять потребностям народного хозяйства в перевозке грузов на этом направлении, обеспечивать надежную и экономичную транспортную связь.

Цель работы

Основная цель исследования состоит в разработке методики оптимизации развития флота для перевозок грузов водным транспортом на направлении "Север-Юг" Вьетнама.Эта методика направлена на совершенствование и повышение эффективности системы водного транспорта.

Задача исследования

- Обзор состояния имеющихся научных следовании в области оптимизации развития флота для переьозок грузов в морских'и смешанных водных сообщениях;

- проведение анализа и оценка потребности в перевозок грузов водным транспортом на направлении "Север-Юг" Вьетнама;

- с учетом анализа развития и современного состояния каботажных перевозок грузов в других странах мира и конкретных условии Вьетнама в настоящее время и в будущем, Формирование совокупности возможных вариантов способов и транспортно-технологических систем (TTC), перевозок грузов'на направлении "Север-Юг" Вьетнама;

- обоснование критериев оптимальности развития системы перевозок;

- разработка принципиальной схемы организации перевозок

грузов водным транспортом на этом направлении;

- составление математической модели оптимизации развития флота для каботажных перевозок грузов;

Методика исследования:

В качестве методологической базы работы использованы

• г

достижения фундаментальных наук и результаты исследований в области математического моделирования и оптимизации транспортного процесса.При выполнении исследований операций в транспортных системах использовались методы теории систем, мате матического моделирования с помощью современных вычис- . лительных средств;

Научная новизна:

- Определены критерии оптимальности развития системы перевозок грузов водным транспортом на направлении "Север-Юг" Вьетнама; *

-'разработаны методики"оптимизации развития флота для перевозок грузов водным транспортом на направлении "Север-Юг" страны для текущего и перспективного планирования на основе моделирования и с помощью ПЭВМ;

Структура и обьем работы.

Диссертация состоит из введения,4 глав,заключения,списка литературы и приложений.

Содержание ее основного текста изножено на 125 страницах включая 6 рисунок,22 таблицы,.

^ ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАДИОННОИ РА60ТЫ

В первой главе :"Обзор'состояния научных исследований в' области оптимизации управления развитием флота в морских и смешанных водных сообщениях в бывшем Советском Союзе и в

других странах" дан анализ данных о современном состоянии научных исследований в области оптимизации развития флота в морских и смешанных водных сообщениях в бывшем Советском Союзе

Развитие теории и практики организации и управления перевозочным процессом в водных сообщениях в бывшем СССР можно подразделить на ряд этапов.

Фундаментальные исследования в области эксплуатации транспорта отражены в научных трудах С.П.Арсеньева, В.Н.Образцова , В.В.Звонкова,М.И.Васильева,И.А.Сергеева,К.А.Гаринова, В. Г. Бакаева, к. А. Сотаова, В .Ф. Сиротского, Л. Д. Ветреяко ,В. И. Краева Б.С.Козина.Л.М.Гаськова.А.В.Комарова, С.П.Давыдова, Д.К.Земля-новского, Я.Б.Канторовича, А.Е.Суколенова, Г.И.Ваганова, Е.Д. Бучина,А.П.Ирхина,А.М.Казанцева,В.И.Немчикова и других ученых.

Исследование по теории управления транспортным процессами описаны в грудах В.И.Савина,А.П.Петрова,О.М.Авена, В.З. Ананьиной, А.А.Бакаева, Э.П.Громового, В.Д.Левого, С.М.Пьяных, Л.М.Рыжова и других ученых и инженеров.

Расстановка и развитие флота является одним из важнейших вопросов его оптимального использования.Широкое внедрение экономико-математических методов и ЭВМ в научные исследования позволило сделать серьезный шаг в решении этой проблемы.

Во второй главе:"Развитие и современное состояние перевозок грузов водным транспортом на направлении "Север-Юг" Вьетнама" охарактеризована роль водного транспорта в обеспечении' потребности страны в перевозке грузов,даны экономические предпосылки развития перевозок грузов на этом направлении, анализ динамики перевозок- грузов и приведена оценка развития этих перевозок в перспективный период.

Географическое положение Вьетнама обусловливает ведущую роль водного . .:.1спортз в перевозках грузов как в кабатажном, речном,так :: в заграничном плавании.Водный транспорт в условиях ВьсшЕма является самым дешевым видом транспорта (42,95 от затрат железнодорожного транспорта,18Я автомобиль-

■г

ного )

Матери? шгой базой для возникновения j развития перевозок грузов на направлении "Север-Юг" Вьетнама является наличие сотн глубоководных путей сообщения,обеспечивающих возможность прямых водных связей речных бассейнов с морскими.

Из состава народнохозяйственных грузов,перевозимых водным транспортом на направлении "Север-Юг" Вьетнама наибольший объем составляют сухогрузные перевозки (90-95Я). В перспективе имеется возможность увеличить объем перевозок грузов в бесперевалочном смешанном сообщении на этом направлении в 2-3 раза.По данным прогноза объем перевозок грузов на этом направлении за 5 лет (1986-2000) возрастет в 1,3 раза.

В третьей главе: Основы методики оптимизации организации перевозок грузов водным транспортом на направлении "Север-йг" Вьетнама приведены общие сведения об исследуемых способах и транспортно-технологических системах перевозок грузов водеги транспортом,даны основные методические принципы обоснования системы перевозок грузов,определены критерии оптимальности системы перевозок .дана совокупность возможных вариантов способов и TTC перевозок грузов на этом направлении.

Транспортно-технологическая система представляет собой

, совокупность материальных и организационных факторов,направленных на своевременное и качественное освоение планируемых перевозок грузов определенными техническими средствами при . наименьших затратах средств и труда.В настоящее время на практике организации перевозок грузов в сообщении река-море применяют 2 способа: а) бесперевалочный:

- применение судов смешанного плавания:

- применение судов лихтеровозов;

- применение барж смешанного плавания,морских и речных толкачей (буксиров)

<») перевалочный способ с применением морских судов на морских участках,и речных судов на речных(при этом в устьевых портах производится перевалка из морских судов в речные и обратно);

Система перевозок грузов водным транспортом на направлении "Север-Юг" Вь'етнама являются большой системой,состоящей из структурных элементов,выполняющих разные функции.но имеющих одну и ту же цель,и входит ■ в единую транспортную систему страны.Такими элементами являются:

- грузопотоки,которые обслужены водным транспортом; морские суда;

' - суда смешанного плавания;

- речные суда (самоходные.несамоходные и буксиры-толкачи);

- ляхтеровозный флот(лихтеровозы,лихтеры и буксиры);

- перегрузочные комплексы морских и речных портов;

- средства укрупнения-грузовых мест.

" В четвертый главе: "Оптимизация развития системы перево-

зок грузов водным транспортом на направлении "Север-Юг" Вьетнама" дана методика выбора оптимальной схемы движения тоннажа и разработки экономико-математической модели оптимизации развития технических средств системы перевозок грузов водным транспортом на этом .„ направлении.Предложена методика подготовки информационно-нормативного обеспечения, решения разработанной модели на ПЭВМ и анализа полученных результатов,дана оценка годового экономического эффекта от оптимизации развития технических средств системы перевозок по разработанной модели.

Экономико-математическая модель задачи имеет следующий

вид:

m п

— min; (1)

m n

Е Е li;j Xld 1=1 J=1

га E 1=1

2 xu = BJ

n E

3=1

E XU - A1

xljä 0 Где:

3=1,2., ...n; (2)

1=1,2....m: (3)

1=1,2...,m; 3=1.2...,n. (4)

1-индекс порта с избытком порожнего тоннажа,(1=1,2,...,т);

З-индекс порта с недостатком порожнего тоннажа,(3=1,2,...,п), ¿^количество избыточного порожнего тоннажа в 1-м порту, усл.тонн. '

В^-необеспеченная потребность в порожнем тоннаже з-го порта,усл.тонн.

Целевая функция (1) выражает минимум совокупного объема баластных пробегов тоннажа.

Ограничение (3) выражает сумму тоннажа,следующего в (Залаете из данного 1-го порта во все 3-е порты .Эта сумма должна равняться количеству освободившегося,не обеспеченного грузом тоннажа данного 1-го порта.

Ограничение (2) характеризует,что суша тоннажа,прибывающего в баласте в один 3-й порт из всех 1-х портов,должна полностью покрыть потребности этого порта.

"Выражение (4) представляет собой условие неотрицательности переменных модели. . л

Экономико - математическая модель (1) _ (4) является моделью транспортной задачи.Для решения этой модели -можно „ использовать метод-симплекс и метод потенциалов.Алгоритм этих методов достаточно полно изложен во многих книгах.

- На ПЭВМ 1ВМ рс имеется программа для решения задачи линейного программирования симплекс-методом.Эта программа называется "бшчесз".

Линейная форма (1) - отражает требования получить в оптимальном плане сочетания грузовых . потоков минимальные потери флота на порожний пробег в тоннаже-километрах. Решение этой задачи выключает"следующие этапы:

- составление таблшщ-шахматки по отправлению и прибытию тоннажа между всеми портами басейна;

- определение портов имеющих избыток или недостаток тоннажа;

■ . - решение модели (1-4)с помощью программы симплекс-метода на ПЭВМ; ; '

грузов

- построение оптимальйых схем движения тоннажа перевозок

Экономико-математическая модель оптимизация развития флота для перевозок грузов на направлении "Север-Юг" Вьетнама имеет следующий вид :

* Целевая функция:

г—1 г—> г—■ т ( т ,ш

I Е I (+ х$) +

III (+ )+ *е г 1 • Vв %

^г"—' г—^ О /»С | С %

I I ( + Чзх ] +

1 е 1с ^^

III ( + ] +

1; « Т 1« 1х ^ ^

I I +

I I + +

1е\ *е\

г

- Z I I z5t (+ )+

tig • fig a,

L ZZ z«t (xiot+ xiJt ] —>(1 >

*eт 1 e\ ^ jp2

* Ограничительше условия г—> m , га ,m > с , с ,с ч

L q±Jt [ Hit + Hit J + 1. 4it I Hit + xijt J +

leIm leIc

+ I in [ ri3t + Hit) - Qit

• I • . •

Для всех j « J ; t <= T ; ( Зш ^ Jm i 3e e Jo 1 6 J1 1

Еш f ш ,Ш ^ r— y. f ^ 1

4jt 12idt+ 2ijt J - L qiJt I xijt + zijt J =0 (3>

1 e ^ 1 e IP1

Для всех i e J ; t a T; P1

Еш г ш ,ш .. г— ¿л, f i>2 'l'? 1

4it L Hat + Hit J - L qi;it I + Hit J = 0 (4)

Для всех j « J. j t e I;

p2

Em , m ,m к n, f ib 11ц

I Hit+ zijt J - L4,i% I Hit+ Hit J =0 (5)

l6lm ■

Для всех i s J ; t« ■!: P1

ЕЯ f ш (Ш Г-* lip ( rip ,Лр \

"ijt I -i.ix + J - l-'lit [ *ijt + 4jt I ' 0 (6>

Для всех J « J_ ; t e T; p2

Г-4 1 f 1 J 1 г-1 JLr г Л* I Л* »

L I + J - L qi3t I + J

0 (7)

1 e h 1 « 1л,

Для всех J 6 J ; t e Is

c-^ 1 f 1 ,1 .. r—i Ло r Ло »Лр -ч

L aiát [ 'ut + ziát J - L l zijt+ Hit J =0 (8)

1 e 4 , 1 e \

Для всех j S J ; tel;

•

г—i m m

) < Nit Для всех leiste'! (9)

3 e

m

Y^ s N^j. Для всех i e Ip S tel (10)

Y^ s ■ Для всех i e Ip s t б т (11)

^ Jp2

p—t u и

) s Hlt Для всех i € Ic ; t e T (12)

^ 1 ± ) Z1jt ¿ Nlt Для всех i 6 IL ; t е í (13)

ЕЛ- Лл

< N^ Для всех i e Ijj ¡ t « i (14)

1

Zjlp лр

Xijt - Nit BCex 1 e *л ; t e T (15)

2

V n1 n1

jt - Nit ^ BC8X 1 e ^ :

í N^ Для всех i e ; t e Т (16)

^Г < N^ Для всех i € I^i t e.Î (17)

3 s j

P2

I (4 E]+ Z ОЙ Z]+

1 * Xm i e Jm 1 e \ %

z (-*?? z ]+z [ 4 z ]+

ieIp2 3*JP2 ieI0 íeJc

Z [ kït Z «lit )+1 ( 4 Z ] -

ieIi

1б1Л2 ¿eJI2 '

I (г ] ~~5 >ч - <1в> 1 ■ ч 3 • ъ

Для всех 1«!

т ,т , '*

х^ х^ г о ;Для всех 1 6 1ц ; }<1т ;

; * О ¡ДЛЯ ВСвХ

х^ ; х^ 2 о ¡Для всех I « 3 <= J с ,с

.х^ ; > О ¡Для всех 1 « 1С | } « ^ ¡^ « I 1 -1 -

Х^ : х^ г О ;Для всех 1 е ^ ; 1 е ^ ; I 6 I

■■ л» '|-Л/1 • - -

х^ ; х^ > О ;ДЛЯ всех 3 е Ъ е I

\ Лр , Лр '

х^ ; О ¡Для всех 1 € 3 <= ,Тл2;Х1: е т

х^ ; х^]. > О ¡ДЛЯ всех 1 « ; Д'« Лр ; 1: « !Г

Х^; Х^ 2 о.;Для всех 1-е 3 « * ^ -

Для построения предложенной модели (1-)_(19) автором" введены еледующие обозначения:- - ■

Т - множество .плановых лет (Тг1); . -

т - признак морских, судов; ; ' ■

р1 - признак речных судов на севере страны;

р2 - признак речных судов на юге страны; с - признак судов смешанного плавания; л - признак лкхтеровозов;

I - множество всех типов технических средств,которые будут действовать в соответствувдим системе перевозок грузов;

- подмножество типов морских судов,которые будут действовать в указаной системе;

1р ; подмножество типов речных судов, которые будут действовать в этой системе на севере и юге страны:

1Л - подмножество типов лихтеровозов,которые будут действовать в этой системе;

J - множество транспортных схем движения тоннажа,на которых все типы судов будут работать в т-ом плановом году;

п^; П2 - признак перегрузочных комплексов портов на севере и юге страны; _ %

л^. л^ - признак лихтеров на севере и юге страны; 1 - признак типов технических средств системы; 3 - признак типов транспортных схем;

ъ - приведенные затраты в одном году технических средств системы;

ч. - количество перевозимых или перегружаемых грузов в одном году;

N - число наличных технических средств средств системы в 1;-ом плановом году;

х - число наличных технических средств, которые будут работать в -¡¡-ом плановом году по какий-шйудь из транспортных схем системы;

х'- число технических средств,которые нужно дополнительно

ввести з г-ом плановом году по какой-либо из транспортных схем системы,

0 - количество грузов по транспортной схеме для 1;-го планового года; -

к - строительная стоимость дополнительна вводимых средств; 1Ц - сумма капитальных вложении для развития технических средств системы в 1:-ом плановом году;

t - признак планового года в перспективный период.

После решения разработанной модели, мы получим следующие результаты:

- число наличных технических средств,которые будут работать в ^м плановом году по каждой транспортной схеме системы '(х^) :

- число технических средств,которые следуют ввести в 1;-ом плановом году по каждой транспортной схеме системы (х^)

Целевая функция(Пвыражает минимум приведенных затрат: ограничение(2)означает,что объем перевозок на каждой схеме должен быть выполнен или перевыполнен ;

ограничения(3)-(7) выражают,что провозная способность морских,речных судов,пропускная способность портов должны равняться по транспортной схеме с использованиям речных судов;

ограничения (7), (8) выражают,что провозные способности лихтеровозов и лихтеров должны быть равны между собой;

ограничения (9)-(17) указывают,что количество использованных технических средств не может превышать их.наличия; / •условие (18) означает,что строительная строимость новых технических средств 1-го типа в суше не может превысить сумму капиталовложений для развития технических средств

системы в 1;-ом плановом году;

выражение (19)представлает собой условие неотрицательности переменных модели.

Описанная модель является моделью задачи линейного программирования.Поэтому мы можем использовать программу симплекс-метод для решения ее на ПЭВМ.

Для расчета ненулевых элементов матрицы разрешенности модели (1)-{19) мы можем использовать следующие формулы:

(1) Приведенные затраты по 1-му типу судна при его

использовании на з-ой транспортной схеме в -ь-ом году

= -

г х * Ч^к 1 .

I 1 ~ - + Чт J

о* , » 2

к=1

+ ^ [ I ----+ Ч^р ] * -Т- [ V <1^ ц )

р=1

г

*год

( донг / год)

Где:

X

б^.б^ - эксплуатационные расходы в сутки по 1-му типу судна в *-ом году на ходу и стоянке (донг);

Ч^к ~ расстояние к-го ходового участка,на котором работает судно 1-го типа по 3-ой транспортной схеме в г-ом году (км);

СК0Р0СТЬ х°Да судна 1-го типа по з-ой транспортной схеме на к-ом ходовом участке в 1;-ом году (км / сут.);

коеффядаенг . использования скорости судна 1-го типа по 3-ой транспортной схеме на к-ом ходовом участке в 1;-ом

году;

Ч^р" средний коэффициент использования грузоподъе-мости судна 1-го типа на р-ом порту по ¿-ой транспортной схеме в 1;-ом году;

Б^р - чистая грузоподъемость судна 1 го типа по ¿-ой транспортной схеме на р-ом порту в 1:-ом году (т);

- средняя валовая интенсивность обработки судна 1-го типа на р-ом порту по ¿-ой транспортной схеме в г-ом году (т/суг.);

^-^-зремя стоянки судна на к-ом ходовом участке(сут.);

■Ь^р - время стоянки судна без грузовых работ на р-ом порту (сут.);

•Ьд^ - время нахождения судна в эксплуатация (сут.);

- время кругового рейса судна (сут.);

Ец - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений;

ц - средная стоимость одной тонны груза (донг/т); Е15 ¿Ц

ц =

к1 - капиталовложение судна 1-го типа (донг) (2) Количество перевезенных грузов в судне 1-го типа на ¿-ой транспортной схеме в ъ-ом году ^е!;^ т -

Чл = - = ^р^р <Т/Г°Д>

р=1

При обработке информации для решения экономико-математической модели (1)-(19) использовались следувдие данные :

- 10 транспортных схем движения тоннажа

- 3 типа морского судна ;

- 3 типа речного судна на севере страны ;

- 2 типа речного судна на юге страны ;

- 5 типов судна смешанного плавания ;

- 2 типач ошхтеровоза ;

- 2 типа перегрузочных машин ;

- другие данные установлены по нормам в условиях Вьетнама в настоящее время.

Результаты решения модели(1)-(19)показаны на диссертации. Для получения плана оптимального развития флота надо вернуться к обозначениям этапа составления модели задачи,тогда можно составить план оптимального развития флота для перевозок грузов.

Экономический эффект в году от оптимизации развития флота для перевозок грузов водным транспортом на направлении "Север-Юг" Вьетнама оценен в 72,7.109 донг.

Заключение:

Основные результата . выполненного диссертационного исследования:

1- проведен анализ научных исследований в области оптимизации и управления перевозками грузов водным транспортом;

2- проанализирована динамика перевозок грузов водным транспортом на направленни"Север-Юг"Вьетнама в современных условиях и на будущее время;

3- обоснованы критерии оптимальности системы перевозок грузов на направлении "Север-Юг" Вьетнама;

4- разработана совокупность возможных вариантов освоения перевозок грузов водным транспортом в соответствии с конкретными условиями Вьетнама;

5- дано решение задачи оптимизации транспортных схем движения тоннажа в перевозок грузов на этом направлении;

6- разработана экономико-математическая модель оптимизации технических средств системы перевозок грузов -на этом ■ направлении;

7- приведена методика подготовки информационно-нормативного обеспечения для решения модели;

8- приведены расчеты по разработанной модели на ПЭВМ с использованием программы симплекс-метода;

9- приведена оценка годового экономического эффекта от оптимизации развития технических средств системы перевозок грузов ( годовой экономический эффект для рассматриваемого

а

направления определен в сумме 72,695.10 донг).