CC BY
67
УДК 656.13.027+519.216.3+629.058
ПРЕИМУЩЕСТВА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДОЛГОСРОЧНОГО ПРОГНОЗИРОВАНИЯ НА АВТОМОБИЛЬНОМ ТРАНСПОРТЕ
И.В. Мусиенко, ассистент, ХНАДУ
Аннотация. Рассмотрены основные подходы научно-технического прогнозирования применительно к автомобильному транспорту. Показаны преимущества долгосрочного прогнозирования с позиции его качества. Приведены конкретные примеры предполагаемых экономических убытков в сфере автомобильного транспорта, связанных с отсутствием информации прогностического характера.
Ключевые слова: долгосрочное прогнозирование, автомобильный транспорт, лаги состояний, тренд, максимальная энтропия, эволюционирование системы, нагрузка, грузоподъёмность, границы доверительного интервала.
Введение
Долгосрочное прогнозирование - сфера научных знаний, предполагающая философское осмысление, конкретные критерии, нормы оценки, математические модели, необходимые для конкретизации стратегических действий в той или иной области человеческой деятельности. Эти знания позволяют научно обосновать требуемые мероприятия, инвестиции, капиталовложения и др. в настоящий момент времени с позиции достижения необходимого эффекта, результата в будущем [1].
Одной из социально значимых областей человеческой деятельности, где остро стоит проблема долгосрочного прогнозирования, является автомобильный транспорт.
Анализ публикаций
В основе большинства методов прогнозирования лежат три основные идеи: идея экстраполяции, идея математического моделирования и идея экспертных оценок [2]. Разнообразная комбинация этих идей составляет сущность используемых на данный момент методов прогнозирования в сфере автомобильного транспорта [3-5]. Бесспорность преимуществ прогнозирования обосновывается почти в каждой публикации. Вместе с тем, вопросам долгосрочного прогнозирования посвящено значительно меньше трудов [6]. Это связано со сложностью обеспечения качества долгосрочного прогнозирования на автомобильном транспорте.
При рассмотрении многолетних динамик изменения исследуемых расчётных характеристик выявлен характер, объяснимый теоретически с пози-
ции замкнутости и разомкнутости состояний системы [7]. В замкнутом состоянии происходит функционирование системы (изменение характеристики носит интенсивный характер), в разомкнутом состоянии происходит развитие системы (изменение характеристики носит экстенсивный характер). Совокупность периодов замкнутого и разомкнутого состояний составляют эволюционирование системы. Поэтому, к методам долгосрочного прогнозирования на автомобильном транспорте должны быть предъявлены требования рассмотрения каждого состояния и соответствующего ему периода в отдельности. Однако выявлено, что большинство методов прогнозирования на автомобильном транспорте не учитывают этих требований.
Также методы прогнозирования расчётных характеристик зачастую не имеют системного подхода, хотя прогнозируемые характеристики являются отражением свойств объектов, находящихся в системе с другими объектами.
Устранением вышеприведенных недостатков значительно можно повысить качество долгосрочного прогнозирования на автомобильном транспорте, после чего можно говорить и о его преимуществах.
Цель и постановка задачи
Целью данной статьи является доказательство конкретных преимуществ долгосрочного прогнозирования на автомобильном транспорте на основе опыта прогнозирования некоторых технических характеристик грузового подвижного состава.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- краткое концептуальное рассмотрение вопросов долгосрочного прогнозирования;
- рассмотрение преимуществ долгосрочного прогнозирования на примере конкретных прогнозов.
Концепция долгосрочного прогнозирования
на автомобильном транспорте
На начальном этапе долгосрочного прогнозирования необходимо исследовать динамику изменения прогнозируемых характеристик на автомобильном транспорте во времени, выявить закономерности их нарастания. Установление данных закономерностей возможно путём построения временных рядов, составленных из упорядоченных во времени наборов характеристик [8].
Далее необходимо установить лаги и тренды состояний системы в различных периодах её развития. Модели трендов устанавливаются путём аппроксимации временных рядов какой-либо функцией. Лаги устанавливаются посредством исследования тренда средневзвешенных значений прогнозируемых характеристик и максимальной энтропии [9].
Долгосрочное прогнозирование характеристик автомобильного транспорта сводится к моделированию процессов, происходящих в замкнутом и разомкнутом состояниях отдельно. Отличительной особенностью качественного долгосрочного прогнозирования является взгляд на систему не с позиции функционирования или развития системы, а с позиции её эволюционирования. Другой отличительной особенностью является то, что долгосрочное прогнозирование носит вероятностный характер [10].
Преимущества долгосрочного прогнозирования на примере конкретных прогнозов
Условно автомобильный транспорт можно разделить на автомобильную составляющую и дорожную составляющую. Также есть ещё одна составляющая на автомобильном транспорте - человеческая (человек как элемент системы «человек -автомобиль - среда движения», человек как потребитель транспортных услуг, человек с постоянно меняющимся мышлением, взглядами). Такое разделение, кроме решения иных задач, удобно для конкретизации направлений долгосрочного прогнозирования на автомобильном транспорте.
Автомобильная дорога проектируется на долгосрочную перспективу. В соответствии с последними украинскими нормами расчётный период эксплуатации дороги составляет 20 лет, мини-
мальный перспективный период работы капитальной жёсткой дорожной одежды - 25 лет, минимальный перспективный период работы автодорожных туннелей составляет 30 лет [11]. Вышеприведенные цифры определяют требуемый срок прогнозирования расчётных характеристик по автомобильной составляющей транспорта.
При рассмотрении взаимодействий элементов подсистемы «автомобиль - среда движения» следует учитывать их разный нормативный период работы. Элементы среды движения, которые включают как саму дорогу, так и искусственные сооружения, имеют нормативный период эксплуатации в 3-4 раза больший, чем нормативный период эксплуатации автомобилей. На протяжении периода эксплуатации мостов, путепроводов, туннелей предполагается изменение 3-4 конструкций автомобилей. Эти изменения могут быть принципиальными, связанными с изменением мышления в обществе, с новыми подходами в технологиях, с другими требованиями. Данное обстоятельство необходимо учитывать еще при проектировании элемента с более продолжительным периодом эксплуатации. Это возможно только за счет долгосрочного прогнозирования характеристик системы «человек - автомобиль - среда движения». Другие подходы будут связаны со значительными экономическими потерями на автомобильном транспорте. В подтверждение вышеприведенного следует привести пример с планированием введения на Украине нормативной мостовой нагрузки А-15. Если эта нагрузка будет введена, то большинство мостов и путепроводов на Украине не будут отвечать нормам. Необходимо будет реконструировать даже те мосты и путепроводы, которые были построены в последние годы по старым нормам, а это связано с огромным перерасходом денежных средств. Вместе с тем, в данном случае был бы очень полезен, например, прогноз нагрузок на заднюю ось двухосных грузовых автомобилей (рис. 1) и ряд других подобных прогнозов. На рис. 1 границы доверительного интервала определяют оптимистический и пессимистический прогнозы.
Также при расчётах дорожных одежд целесообразно уже сейчас закладывать предполагаемые расчётные нагрузки на автомобильные дороги (рис.2), а не закладывать в конструкцию устаревшие значения автомобильных нагрузок.
Очень важной для инженеров и конструкторов в сфере автомобилестроения является информация о предполагаемой в будущем средней грузоподъёмности и других весовых характеристиках грузовых транспортных средств, поскольку они определяют основные направления в развитии конструкций грузовых автомобилей (рис. 3).
границы доверительного интервала
1 980 1 990 2000 20 1 0 2020 2030
Выводы
Долгосрочное прогнозирование характеристик, используемых при проектировании объектов на автомобильном транспорте, является очень важной сферой научных знаний. Основной эффект от такого подхода к планированию капиталовложений - экономический. Следующим этапом исследований должно быть установление конкретного экономического эффекта от внедрения результатов долгосрочного прогнозирования.
Литература
Годы
Рис. 1. Прогноз нагрузок на заднюю ось двухосных грузовых автомобилей, произведенных в России, СССР, СНГ
15 14
границы доверительного интервала
1980 1990 2000 2010 2020 2030 Годы
Рис. 2. Прогноз расчётных нагрузок на заднюю ось двухосных грузовых автомобилей, произведенных в мире
10
9 —
границы доверительного интервала
л н о о к 5!
й ч о к
о
^
л и
4
1980 1990 2000 2010 2020 2030 Годы
1. Янч Э. Прогнозирование научно-технического
прогресса: Пер. с англ. - М.: Прогресс, 1970.
- 568 с.
2. Рабочая книга по прогнозированию / Араб-
Оглы Э.А., Бестужев-Лада И.В., Гаврилов Н.Ф. и др. - М: Мысль, 1982. - 430 с.
3. Мандрица В.М., Краев В.Н. Прогнозирование
перевозок грузов на автомобильном транспорте. - М.: Транспорт, 1981. - 152 с.
4. Галушко В.Г. Вероятностно-статистические
методы на автотранспорте. - К.: Вища школа, 1976. - 232 с.
5. Гаврилов Э.В., Гридчин А.М., Ряпухин В.Н.
Системное проектирование автомобильных дорог. Ч. I.: Учеб. Пособие. - Москва - Белгород: Издательство АСВ, 1998. - 138 с.
6. Ярещенко Н.В. Долгосрочное прогнозирование
скоростей движения на автомобильных дорогах: Дис... канд. техн. наук: 05.22.11. -Харьков, 1999. - 160 с.
7. Гаврилов Э.В., Ярещенко Н.В., Мусиенко И.В.
Долгосрочное прогнозирование расчётных характеристик на автомобильном транспорте // Вестник ХГАДТУ / Сб. научн. тр. -Харьков: ХНАДУ. - 2000. - Вып. 12 - 13. -С. 23 - 30.
8. Мусиенко И.В. Закономерности изменения на-
грузок на автомобильных дорогах от подвижного состава // Вестник ХГАДТУ / Сб. научн. тр.- Харьков: РИО ХГАДТУ.- 2001.
- Вып. 14. - С. 12-15.
9. Гаврилов Э.В., Мусиенко И.В. Динамика эн-
тропии расчётных характеристик грузовых автомобилей // Вестник ХНАДУ / Сб. на-учн. тр. - Харьков: РИО ХГАДТУ. - 2001. -Вып. 15 - 16. - С. 14-17.
10. Гаврилов Э.В., Дацко Н.В. Долгосрочный
прогноз скоростей движения // Вестник ХГАДТУ / Сб. научн. тр. - Харьков: РИО ХГАДТУ - 1999. - Вып. 9. - С. 30-33.
11. ДБН В.2.3-4-2000. Автомобшьш дороги. - К.:
Держ. ком. буд., архгг. та житл. полгг. Укр., 2000. - 115 с.
Рис. 3. Прогноз грузоподъёмности двухосных грузовых автомобилей, произведенных в мире
Рецензент: В.К. Жданюк, профессор, д.т.н., ХНАДУ.
8
7
6
5
Статья поступила в редакцию 9 февраля 2005 г.
