CC BY
53
УДК 625.7/8
ПРОГНОЗУВАННЯ РОЗВИТКУ МЕРЕЖІ АВТОМОБІЛЬНИХ ДОРІГ ЗА РІЗНИХ РІВНІВ ФІНАНСУВАННЯ
В.В. Філіппов, професор, д.т.н., Є.Д. Прусенко, професор, к.т.н., В.К. Жданюк, професор, д.т.н.,
Н.В. Смірнова, доцент, к.т.н., ХНАДУ
Анотація. Розроблено комп’ютерну модель оцінки експлуатаційного стану автомобільних доріг в умовах недостатнього тривалого недофінансування дорожньої галузі. Виконано прогноз розвитку дорожньої мережі за різних рівнів фінансування.
Ключові слова: капітальний і поточний недоремонти доріг, ліквідація недоремонтів, прогнозування розвитку дорожньої мережі.
Вступ
Внаслідок тривалого недофінансування дорожньої галузі маємо дуже велику протяжність доріг з недоремонтами. За оцінками Укравтодору, на 2006 рік капітальні і поточні недоремонти складали для державних доріг 30 % і 50 % , для місцевих доріг відповідно 50 % і 50 %. Ліквідація недоремонтів потребує не тільки суттєвих додаткових ресурсів, але й, що важливіше, багато років напруженої роботи усієї дорожньої галузі. Дослідження проблеми зростання і ліквідації недоремонтів за різних рівнів довгострокового фінансування дає можливість об’єктивно оцінювати як темпи зміни недоремонтів, так і темпи зростання транспортних витрат народного господарства, з метою прогнозування розвитку дорожньої галузі.
Аналіз публікацій
Аналіз результатів останніх досліджень [1] з проблеми розвитку дорожньої мережі показує, що накопичення недоремонтів в таких великих розмірах, що охоплюють вже більше 50 % всієї мережі, є досить новим явищем для України та держав СНД. Тому проблема ліквідації недоремонтів на сьогодні не має теоретичного розв’язання та методичного забезпечення її вирішування за
різних стратегій фінансування дорожньої галузі.
У проблемі розвитку дорожньої мережі із накопиченням недоремонтів слід визнати невирішеними, по-перше, теоретичні основи розвитку цього процесу при різних етапах фінансування (довгострокового своєчасного, тривалого недостатнього, зростаючого), подруге, принципи моделювання зміни в часі експлуатаційних станів доріг, визначення структури дорожньої мережі та прогнозування накопичення та ліквідації недоремонтів, по-третє, оптимізацію стратегій фінансування для ліквідації недоремонтів та повернення дорожньої мережі в нормативний стан.
Таким чином мета статті полягає в обґрунтуванні основних положень розвитку дорожньої мережі при різних етапах та рівнях її фінансування. Завданням дослідження проблеми також є моделювання зміни в часі експлуатаційних станів дорожньої мережі [2] та визначення її структури з прогнозуванням накопичення, зміни та ліквідації недоремонтів. З причин відомої неоднорідності дорожньої мережі за призначенням (державні, місцеві), за категоріями, за типами дорожнього покриття (цементобетон, асфальтобетон, чорний щебінь, бруківка тощо) [3], практична оцінка динаміки розвитку дорожньої мережі та
транспортних витрат [4, 5] потребує
громіздких розрахунків, що, у свою чергу, вимагає розробки як методики таких розрахунків, так і відповідного програмного забезпечення.
Аналіз експлуатаційного стану автомобільних доріг в умовах тривалого недофінансування
Розрахункова модель та програмне забезпечення комп’ютерного аналізу експлуатаційного стану автомобільних доріг в умовах тривалого недофінансування розроблені в ХНАДУ на кафедрі будівництва і експлуатації автомобільних доріг.
Недофінансування за всі роки оцінюється середньою величиною f (доля одиниці) як відношення фактичного фінансування до необхідного. Закономірність накопичення недоремонтів визначено наступним чином.
Виходимо з того, що за умовою своєчасного фінансування дорожньої галузі (/ = 1)
щорічна потреба капітального ремонту, тобто довжина доріг Lкр деякої групи дорожньої мережі (наприклад, державних доріг ІІІ категорії із асфальтобетонним покриттям) визначається за формулою
4р = L / Тр, (1)
де Ткр - термін служби дорожнього одягу із асфальтобетонним покриттям, L - довжина доріг даної групи, км.
При фактичному фінансуванні f < 1 за перший рік буде відремонтовано не Дкр доріг, а лише Дкр ■ / а недоремонт за перший рік визначиться величиною А Дкр, 1 = Дкр Ч(1 - .О .
За тривалого (протягом Т років) недостатнього фінансування довжина доріг, що потребують капітального ремонту, визначається формулою
4р,т = Дкр + Т ЧДкр Ч(1 - f). (2)
Наприклад, довжина доріг державного значення першої категорії з цементобетонним покриттям становить 600 км, а міжремонтний термін 18 років. При f=
0,6 протягом
Т = 10 років, відповідно до формули (2), в
десятий рік довжина цих доріг, що потребують капітального ремонту, становить 166,3, а недоремонт досягне 130 км.
За занадто тривалого недофінансування деяка частина дорожньої мережі довжиною Д км повністю перейде у стан доріг, що потребують капітального ремонту. Термін експлуатації Тод,к (СД, К - критичний стан доріг за критерієм потреби в капітальному ремонті), за який дана дорожня мережа повністю перейде в означений стан, визначається за наступною формулою, що випливає із залежності (2), в ліву частину якої слід підставити Д, та розв’язати (2) відносно ТСд,к, враховуючи, що Д / Дкр є терміном служби дорожнього одягу Ткр
Т
Т = (3)
сд,к 1 - f ■>
Як витікає із (3), за відсутності фінансування (/ = 0) дороги досягнуть критичного стану через Тсдк = Ткр. Очевидно, що в першу чергу руйнування дорожньої мережі починається з доріг низьких категорій із дорожнім одягом некапітального типу, для яких термін служби дорожнього одягу Ткр в 2 - 5 разів менший, порівняно з автомобільними дорогами високих категорій з капітальним типом дорожнього одягу.
При своєчасному фінансуванні {[ = 1)
критичний стан доріг ніколи не досягається, тому що в цьому випадку знаменник в (3) дорівнює нулю. Із формули (3) також витікає, що при фактичному сучасному рівні фінансування, коли 0 < f < 1, термін Т, при якому досягається критичний стан доріг, перевищує Ткр. Розглянемо, наприклад, всю мережу державних доріг ІІІ категорії із асфальтобетонним покриттям дорожнього одягу, довжина яких становить 6910 км, а Тр = 13 років. При фінансуванні на рівні f = 0,6 усі вказані дороги повністю перейдуть у стан,
що потребує капітального ремонту, через Тсдк = 13 / (1-0,6) = 32,5 роки. При рівні фінансування f = 0,8 цей термін зростає до Тсд,к = 65 років.
За аналогічними закономірностями зростають і поточні недоремонти. Ці, нібито далекі, терміни досягнення дорогами
критичного стану Тсд,к суттєво скорочуються, якщо враховувати, що недоремонти:
експлуатаційного стану знаходиться за залежністю
1) значно знижують терміни служби дорожнього одягу Ткр і дорожнього покриття Тпп , що явно зменшує термін Тсд к у формулі
(3);
2) призводять до суттєвого зростання вартості ремонтних робіт недоремонтованих своєчасно доріг (до 120 - 140 %), що при обмежених фінансових ресурсах обумовлює зменшення / тобто збільшує знаменник в (3) і прискорює темп наближення доріг до критичного стану;
3) суттєво погіршують експлуатаційний стан доріг, внаслідок чого збільшуються питомі витрати на поточні ремонти та утримання, що, у свою чергу, зменшує / та скорочує термін Тсдк наближення доріг до критичного стану;
4) є першою причиною зменшення
швидкостей руху, зниження безпеки руху, зростання ДТП і т.д., що збільшує транспортні витрати суспільства і неявно зменшує величину
/ з тими ж наслідками, що в попередніх пунктах.
Таким чином, усі ці наслідки потребують подальшого аналізу, з метою суттєвого уточнення залежностей, що визначають об’єктивне обґрунтування фінансування дорожньої галузі.
В умовах тривалого недофінансування дорожньої галузі при щорічному плануванні обсягів робіт за видами ремонтів та утриманням доріг необхідно проаналізувати експлуатаційний стан дорожньої мережі з урахуванням як капітальних, так і поточних недоремонтів, і обґрунтувати відповідні індекси експлуатаційного стану доріг, які доцільно оцінювати за десятибальною шкалою [2]. Зменшення індексів експлуатаційного стану визначає відповідне підвищення як витрат на ремонти та утримання доріг, так і зменшення швидкостей руху, підвищення втрат від ДТП і загальних транспортних витрат. Алгоритм моделювання розвитку дорожньої мережі реалізує зміну експлуатаційного стану наступним чином. В будь-який час і індекс
Лі = Лп - Лк (есу - 1),
(4)
де ]п і ]к - відповідно початковий і кінцевий індекси експлуатаційного стану; с - параметр зростання в часі явищ втоми дорожньої конструкції та накопичення пошкоджень і руйнувань дорожнього одягу від попереднього до наступного ремонту; у -відмітка часу від попереднього ремонту, роки.
Параметр с знаходять із цієї ж залежності, підставляючи в (4) відповідні значення ]п, і = ]к, у = Т; де Т - час від попереднього ремонту до наступного поточного. Таким чином
1п(Л / Л ) Т
(5)
Індекси експлуатаційного стану по роках, від першого капітального ремонту до другого та двох поточних ремонтів між ними, приведені в табл. 1.
Таблиця 1 Зміна індексів експлуатаційного стану дороги першої категорії з цементобетонним покриттям
Роки 1 2 3 4 5 6
Індекс Лі 9,47 8,89 8,25 7,57 6,82 6,00
Роки 7 8 9 10 11 12
Індекс Лі 8,58 8,13 7,65 7,14 6,59 6,00
Роки 13 14 15 16 17 18
Індекс Лі 7,51 6,96 6,34 5,65 4,87 4,00
В алгоритмі визначення експлуатаційного стану доріг при тривалому недофінансуванні виходимо з таких принципових положень.
1) За умови своєчасного, нормативного фінансування, розмір витрат на своєчасні ремонти дорожньої мережі становить Фн. Якщо фінансування планується на рівні, який можна вважати оптимальним, то коефіцієнт фінансування /= Фф/Фн = 1. При цьому усі ремонти виконуються своєчасно,
недоремонти відсутні, тобто уся дорожня мережа і транспортні витрати на ній відповідають нормативному рівню.
с
2) За тривалого недостатнього фінансування з’являються недоремонти. На початку року довжина доріг L на дорожній мережі розподіляється за експлуатаційним станом таким чином
А = А- 4 + L4- 6 + L4 + L6 + А6-10 , (6)
де Ll-4 - довжина доріг, які знаходяться у стані капітальних недоремонтів та індекс експлуатаційного стану яких ] < 4; L4-б -довжина доріг, які знаходяться у стані поточних недоремонтів та індекс експлуатаційного стану яких 4 < ]к < 6; L4 -довжина доріг (за виключенням капітальних недоремонтів), які тільки на початок року досягли експлуатаційного стану ]к = 4, тобто потребують капітальних ремонтів; Lб -довжина доріг (за виключенням поточних недоремонтів), які тільки на початок року досягли експлуатаційного стану ]к = 6, тобто потребують поточних ремонтів; Lб-1o -довжина доріг, які не потребують ні капітальних, ні поточних ремонтів.
За відомих обсягів недоремонтів величини Аь 4, L4-б, Lб-lo знаходяться за формулами
L1- 4н=д,к^ - н=д^ L;
L6-10 = L - L1- 4 - L4- 6 - L4 - L6; (7)
де ^нед,к та ^ед,п - відповідно відношення частини доріг, які знаходяться у стані капітальних або поточних недоремонтів, до загальної довжини доріг.
При тривалих недоремонтах величина L4 визначається аналогічно формулі (1), тобто А = (L - Ц- 4нр/Т . Також А; = (А - L4- 6]УТ , де Тпр - термін служби дорожнього покриття.
3) За фактичними умовами планування
загальна сума фінансування Фф є такою, що Фф < Фн, і таким чином, коефіцієнт фінансування f = Фф/Фн < 1. Сума
фінансування Фф розподіляється на капітальні і поточні ремонти та утримання доріг: Фф= Фкф + Фпф + Фуф. Після виконання фактичних обсягів ремонту, що відповідають фактичному недостатньому фінансуванню, в кінці року довжина доріг на дорожній мережі розподіляється за експлуатаційним станом таким чином
А + А- 4 + А4- 6 + 10, (8)
де А'кр і А'пр - відповідно довжина доріг, відремонтованих капітальними та поточними ремонтами; А'1-4 і А'4-б - відповідно довжина доріг, що знаходяться у стані капітальних та поточних недоремонтів; А'б-10 - довжина доріг, які не потребують ні капітальних, ні поточних ремонтів.
4) Значення А'кр, А'пр, А'ь4 , А4-б, Аб-ю залежать від коефіцієнта фінансування f. Для розрахунку цих величин прийнято стратегію розподілу ресурсів на капітальні Фкф і поточні Фпф ремонти такою, що в першу чергу ремонтуються ті дороги, які в рік планування досягли експлуатаційного стану ]к= 4 та
]к = 6, тобто це дороги довжиною А4 та Аб. У другу чергу ремонтується та частина доріг, що довго знаходяться у стані капітальних та поточних недоремонтів.
Таким чином, на кінець року планування ремонтів величина А'кр, залежно від коефіцієнта фінансування f може приймати значення: 1) А4 + АА1-4 , або 2) А4 - АА1-4, де АА1-4 - зменшення капітального недоремонту у першому випадку, або приріст недоремонту у другому.
Наприклад, при f < 1, або f > 1, якщо Фкф > А4Скр (тут Скр - питомі витрати на капітальні ремонти), має місце перший випадок. Капітально будуть відремонтовані дороги довжиною А4, та ще і АА1-4 -зменшення капітального недоремонту, тобто
А А- 4к= (Ф4 -кр АС ^ С ), (9)
де Ккр - коефіцієнт (1,1 - 1,4) збільшення витрат на капітальні ремонти доріг, що знаходились у стані тривалого недоремонту.
При f < 1, якщо Фкф < А4 Скр , має місце другий випадок. Тоді капітально будуть відремонтовані лише дороги довжиною А'кр =
= Фкф / Скр, що менше, ніж А4, а приріст недоремон-ту - це різниця
А А- 4 = А4кф Фкр/С 4 = Акр- А . (10)
Аналогічно визначається величина А'пр і, відповідно, АА4-б - зменшення, або приріст поточного недоремонту.
Величини А'1-4, А'4-б, А'б-10 знаходяться за відомих А1-4, А4-б .
Таблиця 2 Структура державних доріг при _ ґ = 0,6
В табл. 2 наведено приклад розподілу доріг державного значення за експлуатаційним станом в кінці року, на який заплановано ремонти, за коефіцієнта фінансування ґ = 0,6.
Капітальні та поточні недоремонти на початку року планування оцінювались відповідно 50 % та 30 % (за даними Укравтодору на 2006 рік). При цьому поточний недоремонт оцінено за відношенням довжини доріг з поточним недоремонтом до загальної довжини доріг, за винятком капітального недоремонту. Так, за довжини доріг з поточним недоремонтом 3030 км маємо оцінку поточного недоремонту 30 %, тобто 3030/(20199,0 --0,5x20199) х100 % = 30 %. Якщо відносити 3030 км до загальної довжини 20199 км, маємо оцінку поточного недоремонту 15 %.
Поточний недоремонт в табл. 2 (в кінці року) оцінено за відношенням довжини доріг з цим недоремонтом до загальної довжини доріг (100 %х2965.7 / 20199.0 = 14,7 %). Якщо віднести цей недоремонт до загальної довжини доріг, за винятком капітального недоремонту, то отримаємо 2965,7/(20199,0 -9980,8)х х100 %= 29 %.
Таким чином, при фінансуванні на рівні попереднього року (60 % від оптимального), як капітальні, так і поточні недоремонти зменшуються дуже повільно: капітальні - з 50 % до 49,4 %, поточні - з 15 % (30 %) до
14,7 % (29 %). В дужках - при обчисленні поточних недоремонтів відношенням їх до загальної довжини доріг, за винятком капітального недоремонту.
Аналіз результатів прогнозування недоремонтів приводить до висновку, що чим більший недоремонт, тим менше потрібно фінансових ресурсів на консервацію недоремонту на досягнутому,
псевдостабільному рівні. Але цей висновок є парадоксальним лише на перший погляд. Не складно переконатися, що з ростом недоремонтів зменшується на їх величину чисельник в (1), відповідно знижується довжина доріг, що потребують щорічного ремонту (за винятком недоремонтів), і відповідно - витрати на щорічні ремонти.
Так, для стабілізації досягнутих недоремонтів (50 % за капітальними
ремонтами і 30 % - за поточними) потрібно фінансування на рівні 48 - 52 % від оптимального. Цілком зрозуміло, що це -псевдоекономія фінансових ресурсів, оскільки половина дорожньої мережі поступово вилучається з народного господарства.
Явище недоремонтів є негативним, оскільки певна кількість доріг є непридатною до експлуатації. Вказані дороги виключені з народного господарства і не задовольняють потреб суспільства.
Розрахунки показують, що недоремонти знижуються з меншим темпом, ніж зростання фінансування.
Результати прогнозування недоремонтів переконують, що недоремонти, які накопичились за довгі роки недофінансування, можуть бути радикально зменшені лише при стабільному багаторічному збільшенні фінансування з рівнем / ніяк не меншим, ніж 100 % від оптимального.
Прогноз розвитку державних доріг
Прогноз розвитку державних доріг в перспективний період фінансування, починаючи з 2008 року, виконано за методикою ХНАДУ з урахуванням наступних положень.
Експлуатаційний стан Індекс Довжин а, км %
Капітальний недоремонт від 1 до 4 9981 49,4
Виконано капітальний ремонт 4 ^10 949 4,7
Поточний недоремонт від 4 до 6 2966 14,7
Виконано поточний ремонт 6 ^10 993 4,9
Не потребували ремонтів від 6 до 10 5311 26,3
Усі стани 20199 100,0
1) Метою довгострокового фінансування дорожньої мережі є повна ліквідація капітальних та поточних недоремонтів.
2) Прогнозування виконується з
використанням програми для ЕОМ, розробленої за методикою ХНАДУ, з розрахунками щорічних: 1) обсягів робіт з утримання та ремонтів усієї дорожньої мережі; 2) транспортних витрат на всіх дорогах мережі відповідно до їх експлуатаційного стану.
3) Призначено чотири варіанти
довгострокового поетапного фінансування з повною ліквідацією капітальних та поточних недоре-монтів, відповідно, за варіантами за 20, 15, 10, та 5 років, починаючи із 2008 року.
4) В кожному варіанті призначено декілька етапів фінансування тривалістю кожного по 5 років. Фінансування за роками прийнято зростаючим, з постійним приростом в кожному п’ятирічному етапі.
Результати прогнозування по всіх чотирьох з наведеними нижче графіками та таблицями ілюструють динаміку розвитку дорожньої мережі за різних стратегій фінансування.
Таблиця 3 Зіставлення варіантів фінансування
Варіанти Сума фінансування за 20 років, млн грн Фінансув ання в 2008 р., млн грн Сума трансп. витрат за 20 років, млн грн
1 - 20 років 121 755 2 566,8 921 543
2 - 15 років 131 950 2 861,2 771 145
3 - 10 років 141 021 3 744,3 647 855
4 - 5 років 149 692 7 713,3 539 268
Таблиця 4 Пікове фінансування за варіантами
Варіанти Рік максимальн ого фінансуванн я Максимальне річне фінансування,
% млн грн
1 - 20 років 2024 178 10485
2 - 15 років 2020 209 12287
3 - 10 років 2015 214 12604
4 - 5 років 2011 348 20482
1995 2005 2015 2025
Рис. 1. Динаміка ретроспективного (1992 -2007 рр.) та перспективного (2007 -2026 рр.) моделювання за 20-річним варіантом ліквідації недоремонтів
2010 2015 2020 2025
Рис. 2. Динаміка перспективного (2007 -2026 рр.) моделювання за 5-річним варіантом ліквідації недоремонтів
Висновки
1. Зниження фінансування в період з 1992 до
2001 р. із 100 % до 17.4 % оцінюється як рівномірне. Щорічне зниження
фінансування з 1992 до 2001 року становить 9,2 %. Період зростання фінансування
починається з 2001 р.
2. Апробація методики ХНАДУ показала її достовірність, що підтверджено збігом розрахованих показників недоремонтів з даними СУСП, які базуються на тривалому накопиченні за допомогою інструментальних методів показників експлуатаційного стану державних доріг.
3. Варіант стратегії 20-річної ліквідації капітальних та поточних недоремонтів потребує 121755 млн. грн. для доріг державного значення. При інших варіантах ліквідації недоремонтів (15, 10 та 5 років) фінансування
потребує, відповідно, 131950, 141021,
146629 млн грн.
4. Зі зменшенням строку (від 20 до 5 років)
ліквідації недоремонтів суттєво
зменшуються транспортні витрати суспільства: від 921543 до 539268 млн грн.
Література
1. Юхновський І.Р. Транспортний комплекс
України. Автомобільні дороги. Проблеми та перспективи / І.Р. Юхновський, Г.Б. Лебеда, Т.І. Попова / За редакцією І.Р. Юхновського. - К.: ФАДА, ЛТД, 2004. - 176 с.
2. Демишкан В.Ф., Прусенко Е.Д., Филип-
пов В.В. Системный подход к распределению ресурсов на ремонт и содержание автомобильных дорог. Актуальные проблемы дорожно-транспортного комплекса России // Материалы Всероссийской научно-технической конференции. Т.1. - Краснодар: Изд-во КубГТУ, 1999. - С. 37 - 38.
4. Сайт Укравтодору, Бюлетень 2007, стор.1.
5. Прусенко Е.Д., Филиппов В.В. Проблемы
финансирования дорожного хозяйства Украины. Проблеми теорії і практики становлення соціально-орієнтованої ринкової економіки // Матеріали міжнародної наукової конференції. - Харків: ХДАДТУ, 1999. - С.83 - 85.
Рецензент: О.П. Алексієв, професор, д.т.н., ХНАДУ.
Стаття надійшла до редакції 28 травня 2008 р.
