Научная статья на тему 'ЭГАЛИТАРНЫЙ ПОДХОД В ОПТИМИЗАЦИИ НАСЕЛЕННОСТИ ПОЕЗДА ДЛЯ ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ ПАССАЖИРСКОЙ МАГИСТРАЛИ'

ЭГАЛИТАРНЫЙ ПОДХОД В ОПТИМИЗАЦИИ НАСЕЛЕННОСТИ ПОЕЗДА ДЛЯ ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ ПАССАЖИРСКОЙ МАГИСТРАЛИ Текст научной статьи по специальности «Математика»

CC BY
59
8
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ВЫСОКОСКОРОСТНАЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНАЯ ПАССАЖИРСКАЯ МАГИСТРАЛЬ / ИНТЕРМОДАЛЬНАЯ ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА / ГРАФИК ДВИЖЕНИЯ / ВМЕСТИМОСТЬ ПОЕЗДА / ОПТИМИЗАЦИОННАЯ ЗАДАЧА / СИСТЕМА КОМПЬЮТЕРНОЙ МАТЕМАТИКИ / HIGH-SPEED PASSENGER MAIN-LINE / INTERMODAL TRANSPORT AND TECHNOLOGICAL SYSTEM / MOTION GRAPHICS / TRAIN CAPACITY / OPTIMIZATION PROBLEM / COMPUTER MATHEMATICS SYSTEM

Аннотация научной статьи по математике, автор научной работы — Числов О.Н., Богачев В.А., Егорова И.Н., Богачев Т.В., Задорожний В.М.

В статье рассматривается западная часть Южного федерального округа России, который по ряду объективных причин, в частности геополитической и климатологической, может служить полигоном для реализации социально и экономически значимых инновационных проектов, имеющих в основе работу транспортной отрасли. Предлагается проект развития российской части Черноморского побережья Кавказа и Крыма, который позволит расширить спектр курортных, общеоздоровительных и туристических услуг в указанном регионе и поднять их на более высокий уровень. Спланированная с учетом аспектов «зеленой» логистики высокоскоростная пассажирская железнодорожная магистраль станет основой интермодальной транспортно-технологической системы региона. Соединив Севастополь и Адлер, эта магистраль обеспечит большую часть пассажирских перевозок вдоль российского побережья Черного моря. Важную составляющую проекта составит специально разработанная координация дальних железнодорожных и воздушных перевозок в рассматриваемый регион с местными экскурсионными и туристическими перевозками, осуществляемыми автомобильным и морским видами транспорта. С теоретической точки зрения в работе используется эгалитарный подход в теории благосостояния. При этом одной из целей исследования является нахождение оптимальной вместимости поездов, осуществляющих движение по рассматриваемой магистрали. В данном случае рамки указанного подхода определяются с учетом интересов участников перевозочного процесса. В роли агентов, участвующих в кооперации, выступают, с одной стороны, пассажирская компания, с другой - пассажир. Такой подход позволяет осуществлять корректировку запланированной вместимости поездов на основе имеющихся и специально собранных для этого статистических данных. Основной целью настоящих исследований является дальнейшее обоснование выбора высокоскоростного железнодорожного транспорта как оптимального (с учетом, по возможности, всех существенных факторов) для того, чтобы обеспечить основную часть пассажиропотока, направленного вдоль Черноморского побережья России.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

AN EGALITARIAN APPROACH TO OPTIMIZING OF THE DENSITY OF TRAIN POPULATION FOR A HIGH-SPEED PASSENGER LINE

The paper considers the western part of the Southern Federal District of Russia, which for a number of objective reasons, in particular, geopolitical and climatological, can serve as a testing ground for the implementation of socially and economically significant innovative projects based on the transport industry. A project for the development of the Russian part of the Black Sea coast of the Caucasus and Crimea is proposed, which will expand the range of resort, general health and tourist services in the region and raise them to a higher level. The high-speed passenger railway, planned taking into account the aspects of green logistics, will become the basis of the intermodal transport and technological system of the region. Connecting the cities of Sevastopol and Adler, this highway will take over the bulk of passenger traffic directed along the Russian coast of the Black Sea. An important component of the project will be the coordination of long-distance rail and air transportation to the region under consideration with local excursion and tourist transportation carried out by road and sea modes. If we approach the issues under consideration from a general theoretical point of view, the paper uses an egalitarian approach in the theory of welfare. In this case, one of the goals is to find the optimal capacity of trains operating on this highway. In this case, the scope of this approach is determined by taking into account the interests of the participants in the transportation process. In the role of agents involved in cooperation, we consider, on one hand - the passenger company, on the other - the passenger. This approach makes it possible to adjust the planned capacity of trains on the basis of available and especially collected statistics. The main purpose of these studies is to further substantiate the choice of high-speed rail transport as the optimal (taking into account, if possible, all significant factors) in order to take over the bulk of passenger traffic directed along the Black Sea coast of Russia.

Текст научной работы на тему «ЭГАЛИТАРНЫЙ ПОДХОД В ОПТИМИЗАЦИИ НАСЕЛЕННОСТИ ПОЕЗДА ДЛЯ ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ ПАССАЖИРСКОЙ МАГИСТРАЛИ»

УДК 656.21+06

О. Н. Числов, В. А. Богачев, И. Н. Егорова, Т. В. Богачев, В. М. Задорожний

Эгалитарный подход в оптимизации населенности поезда

^ ^ *

для высокоскоростной пассажирской магистрали

Поступила 15.10.2019

Рецензирование 16.10.2019 Принята к печати 04.12.2019

В статье рассматривается западная часть Южного федерального округа России, который по ряду объективных причин, в частности геополитической и климатологической, может служить полигоном для реализации социально и экономически значимых инновационных проектов, имеющих в основе работу транспортной отрасли. Предлагается проект развития российской части Черноморского побережья Кавказа и Крыма, который позволит расширить спектр курортных, общеоздоровительных и туристических услуг в указанном регионе и поднять их на более высокий уровень. Спланированная с учетом аспектов «зеленой» логистики высокоскоростная пассажирская железнодорожная магистраль станет основой интермодальной транс-портно-технологической системы региона. Соединив Севастополь и Адлер, эта магистраль обеспечит большую часть пассажирских перевозок вдоль российского побережья Черного моря. Важную составляющую проекта составит специально разработанная координация дальних железнодорожных и воздушных перевозок в рассматриваемый регион с местными экскурсионными и туристическими перевозками, осуществляемыми автомобильным и морским видами транспорта.

С теоретической точки зрения в работе используется эгалитарный подход в теории благосостояния. При этом одной из целей исследования является нахождение оптимальной вместимости поездов, осуществляющих движение по рассматриваемой магистрали. В данном случае рамки указанного подхода определяются с учетом интересов участников перевозочного процесса. В роли агентов, участвующих в кооперации, выступают, с одной стороны, пассажирская компания, с другой - пассажир. Такой подход позволяет осуществлять корректировку запланированной вместимости поездов на основе имеющихся и специально собранных для этого статистических данных. Основной целью настоящих исследований является дальнейшее обоснование выбора высокоскоростного железнодорожного транспорта как оптимального (с учетом, по возможности, всех существенных факторов) для того, чтобы обеспечить основную часть пассажиропотока, направленного вдоль Черноморского побережья России.

Ключевые слова: высокоскоростная железнодорожная пассажирская магистраль, интермодальная транспортно-технологическая система, график движения, вместимость поезда, оптимизационная задача, система компьютерной математики.

Введение

В ряде проводившихся в последнее время исследований обращалось внимание на то, что Причерноморский регион России по многим причинам является востребованным и весьма емким полигоном для реализации инновационных транспортных проектов, которые имеют стратегическое значение для страны в целом [1, 2]. Любые перемены, происходящие в указанном общероссийском оздоровительном, курортном и туристическом регионе, напрямую связаны со всеми сторонами социально-экономической и общественно-политической жизни. В настоящей работе продолжены исследования, относящиеся к первой очереди мультимодаль-ного проекта «Черноморье», который будет представлять собой основу для интеграции Черноморского побережья Кавказа и Крыма в еди-

ный комплекс с указанными выше составляющими [2, 3].

С концептуально-методологической точки зрения авторы обращаются к эгалитарному подходу в теории благосостояния [4]. При этом парадигма кооперативного принятия решений реализуется в различных аспектах разрабатываемого проекта. Во-первых, в интермодальной модели совместного функционирования железнодорожного, авиационного, автомобильного и морского видов пассажирского транспорта предлагается форма взаимодействия, которую можно охарактеризовать термином «бизнес-мутуализм» [2]. Именно при естественной специализации железнодорожного и автомобильного видов транспорта предполагается координация в их функционировании, причем в качестве равноправных партнеров. Подключение к мульти-модальному проекту морского транспорта поз-

* Настоящая работа выполнена в рамках государственного задания при частичной поддержке РФФИ, грант № 17-20-04236.

волит существенно расширить и разнообразить ассортимент предлагаемых пассажирам логистических и туристических услуг. Отметим, что изложенная позиция является конструктивным противопоставлением имеющей место в настоящее время жесткой (по крайней мере, в экономическом отношении) конкуренции между указанными видами транспорта, подчас принимающей антагонистические формы [5].

В настоящей работе при построении математической модели процесса перевозки пассажиров принципы эгалитаризма реализуются (причем через экономические категории) при исследовании вопросов, относящихся к оптимальной вместимости поездов, осуществляющих движение по высокоскоростной пассажирской магистрали (ВСПМ) «Черноморье». Учитываются не только коммерческие интересы одного из агентов перевозочного процесса - ОАО «РЖД», но и разносторонние интересы другого (самого важного) агента, в роли которого выступает «средний» пассажир.

К вопросу обоснования актуальности ВСПМ «Черноморье»

Из функционирующих в настоящее время видов пассажирского транспорта именно скоростной и высокоскоростной железнодорожный транспорт совмещает в себе современный технико-технологический уровень, экономическую целесообразность и относительную экологическую чистоту [6]. Магистраль «Чер-номорье» будет являться оптимальным в транспортно-логистическом отношении проектом, который позволит переключить на себя основную часть пассажиропотоков, направленных вдоль Черноморского побережья Кавказа и Крыма. Такое переключение назрело давно и по многим причинам. Прежде всего, существующая транспортная инфраструктура не справляется со все возрастающими пассажирскими и грузовыми потоками, и такое положение будет усугубляться. При этом для перевозки пассажиров на достаточно большие расстояния вдоль побережья скоростной и высокоскоростной (в зависимости от конкретных перегонов) железнодорожный транспорт имеет преимущества по сравнению с другими видами транспорта. Это скорость передвижения, расход энергии, безопасность, комфорт (который для железнодорожного транспорта

может варьироваться в весьма широких пределах), а также влияние на экологию выполняемых перевозок. Последнее обстоятельство особенно актуально для рассматриваемой ку-рортно-оздоровительной зоны.

В предлагаемом мультимодальном проекте организованные перевозки пассажиров автомобильным транспортом естественным и рациональным образом будут переключаться на радиальные направления относительно мест расположения хабов магистрали. Таким образом, пассажир, попавший в «зону влияния» ВСПМ «Черноморье», получит доступ к широкому, оптимизированному в логистическом и экономическом отношениях спектру транспортных и туристических услуг во всем рассматриваемом регионе (табл. 1) [7].

Как уже было отмечено, первоочередным предназначением магистрали как логистического проекта является сквозное соединение территорий Черноморского побережья Кавказа и Крыма в единую интермодальную транспортную систему. Возможности реализации широкого спектра пассажирских услуг в значимом для России регионе создадут условия для увеличения пассажирского потока и транспортной мобильности населения по стране в целом. В связи с этим следует отметить немаловажную устойчивость железнодорожного транспорта к климатическим изменениям, что будет способствовать развитию круглогодично функционирующего курортно-оздоро-вительного и туристического комплекса, естественно, с учетом сезонных факторов.

В связи с рассматриваемым проектом нельзя обойти вниманием принципы «зеленой» логистики, соблюдение которых в настоящее время рассматривается в качестве необходимого условия реализации любых транспортных проектов. Заметим, что относящиеся в первую очередь к экологической чистоте проектов аспекты «зеленой» логистики обычно рассматриваются в контексте грузовых перевозок, а объектом настоящих исследований являются пассажирские перевозки. Однако для магистрали «Черноморье» соответствующие вопросы увязываются естественным образом. Прямым следствием освобождения пролегающих вдоль побережья автомобильных дорог от основной части пассажиропотока станет существенное снижение уровня

Характеристики хабов ВСПМ «Черноморье»

Таблица 1

Наименование хаба

Схема взаимодействия видов транспорта

Численность населения, тыс. чел.

Туристический поток в 2018 г., тыс. чел.

Пассажиропоток аэропортов, тыс. чел.

Геленджик

76,8

4 300

303,6

Новороссийск

273,3

256

Анапа

75,9

3 930

1363,7

Керчь

151,1

50

Феодосия

67,9

145

Симферополь

341,5

558 (в том числе Бахчисарайский район)

5 129,0

Севастополь

443,2

436

загрязнения курортного региона, создаваемого в настоящее время регулярно простаивающими в многокилометровых заторах рейсовыми автобусами и легковыми автомобилями. Далее освободившиеся автострады эффективно и без временных потерь будут использоваться для местных грузовых перевозок. В устранении временных потерь при перевозках заинтересованы, например, сети продуктовых супер- и гипермаркетов. Таким образом, имеются стимулы для привлечения бизнеса к реализации проекта ВСПМ «Черномо-рье» в качестве частного инвестора.

Как уже отмечалось, в рамках рассматриваемого мультимодального проекта окажутся весьма востребованными морские перевозки. Они выступят в качестве оптимальной составляющей, которая будет дополнять, а в ряде случаев станет альтернативой автомобильному сообщению. Последнее замечание относится в первую очередь к таким труднодоступным со стороны магистрали объектам природы, как скала Парус в районе села Прасковеевка или

скала Киселева, расположенная на полуострове Кадош в районе города Туапсе.

Обратим внимание, что применяющаяся на практике политика выбора инновационных проектов, сулящих скорую и непосредственную экономическую выгоду, оказывается подчас стратегически недальновидной и дезориентирующей в отношении перспектив дальнейшего развития. Следует обращаться к политически обоснованным, исторически адекватным комплексным критериям отбора организационно-логистических и технико-технологических новинок.

График движения поездов - основа организации перевозочного процесса на ВСПМ

Перейдем к построению графика движения поездов, представляющего собой организационную основу функционирования ВСПМ и позволяющего согласовывать режимы работы других видов транспорта в рамках рассматриваемого мультимодального проекта. Разрабатываемый уже на этапе проектирования магистрали график движения высокоско-

ростных поездов позволит выявить возможные «узкие» места, а также перспективы развития различных видов транспорта в крупных транспортно-пересадочных узлах, т. е. хабах, магистрали [8].

Для специализированной пассажирской магистрали «Черноморье» предусматривается двухпутное движение с дневным характером функционирования. Ввиду относительно небольших расстояний между планируемыми хабами, а также таких немаловажных составляющих проекта в целом, как туристическая, историко-познавательная и эстетическая, для магистрали «Черноморье» оптимальна средняя скорость поезда, как у функционирующего в настоящее время электропоезда «Сапсан», равная 250 км/ч. При этом, согласно выполненным расчетам [2], максимальная скорость движения на некоторых участках магистрали вполне может доходить до 300 км/ч.

Время, затрачиваемое на доставку пассажиров из Геленджика в Севастополь с учетом стоянок, будет составлять 2 ч 35 мин, что вполне укладывается в промежуток 3-5 ч, рекомендованный по результатам социологических исследований [9].

В качестве примера рассмотрим Новороссийский хаб магистрали. Во-первых, город Новороссийск не является конечным пунктом для большинства прибывающих на отдых пассажиров. Таким образом, возникает задача дальнейшего продвижения большого потока

прибывших в хаб к планируемому месту отдыха с минимальными временными затратами. Во-вторых, немаловажным является выполнение Программы комплексного развития транспортной инфраструктуры Новороссийска на 2017-2030 годы [10], в рамках которой предусмотрен перенос автовокзала из центра города в район железнодорожного вокзала. В результате будет сформирован полноценный хаб, обладающий современной инфраструктурой и позволяющий скоординировать пассажиропотоки поездов дальнего следования, высокоскоростной магистрали «Черно-морье», автобусного и автомобильного транспорта. При этом улучшение качества обслуживания пассажиров в хабах будет достигнуто путем согласования графиков и расписаний движения различных видов транспорта, что выразится, в частности, во введении единого проездного документа.

При разработке совмещенных графиков движения поездов необходимо, с одной стороны, оптимизировать время, затрачиваемое на смену транспортных средств, с другой - следует учитывать специфику контингента прибывающих на отдых пассажиров (пожилые люди, пассажиры с маленькими детьми или пассажиры с ограниченными возможностями) для обеспечения комфортных условий пересадки.

На рис. 1 представлен фрагмент взаимосвязанных графиков движения поездов дальнего следования и поездов, осуществляющих

Рис. 1. Фрагмент взаимосвязанных графиков движения поездов дальнего следования

и поездов ВСПМ «Черноморье»

движение по магистрали «Черноморье». Необходимо отметить, что для прибывающих на ст. Новороссийск поездов дальнего следования в графике движения поездов по ВСПМ должны быть предусмотрены различные вариации времени на пересадку. Для пассажиров поезда № 820 «Ласточка» назначением Ростов - Новороссийск время пересадки на высокоскоростной поезд, следующий в Геленджик, составляет ^ = 20 мин. Это связано с тем, что

пассажиры «Ласточек» в целом более мобильны и им требуется меньше времени для высадки из вагона (кроме того, имеет значение отсутствие спальных мест, затрат времени на сдачу постельных принадлежностей и т. д.) в отличие от «среднего» пассажира поездов дальнего следования. Для пассажиров, прибывающих на поезде № 030 Москва - Новороссийск, предусматривается увеличение времени на пересадку:

С = 30 мин.

При отправлении поездов дальнего следования со ст. Новороссийск подвоз пассажиров со стороны Геленджика осуществляется за 30 мин до отправления (^ер = Ср = 30 мин).

Особенностью разработанного графика движения поездов по ВСПМ «Черноморье» является адресность маршрутов следования. Главное преимущество такого графика движения заключается в том, что имеются возможности для гибкой отмены или назначения ниток движения высокоскоростных пассажирских поездов в зависимости от различных факторов, таких как сезон года, расписание движения других видов транспорта, запланированные экскурсионные и туристические программы.

Как известно, одной из самых актуальных задач железнодорожного пассажирского комплекса является повышение эффективности использования вагонного парка. Для обеспечения экономической эффективности перевозок необходимо добиваться высокого уровня значений качественных показателей при полном удовлетворении пассажирского спроса. Минимизация затрат при полном и качественном освоении заданного объема перевозок является основным критерием оптимальности структуры вагонного парка. Указанная про-

блема решается путем обеспечения соответствия размеров движения поездов величине пассажиропотока.

Экономико-математическая модель

при оптимизации вместимости поездов

Изложим общие теоретико-вероятностные основы подхода к вопросу оптимизации вместимости пассажирских поездов. Целью производимых математических построений является разработка методики корректировки запланированной вместимости поездов на основе статистических данных.

В качестве случайной величины будем рассматривать населенность поезда, которую обозначим Пусть тс - некоторая запланированная для рассматриваемых условий (например, на основании экспертных оценок) «номинальная» вместимость поезда. Рассматриваемая далее математическая конструкция (1) служит теоретико-вероятностной основой для моделирования вместимости поезда на основе имеющихся статистических данных о его населенности. В результате решения соответствующей оптимизационной задачи в среде компьютерной математики оказывается возможным производить корректировку изначально запланированной величины тс. Таким образом, в рамках использованных в модели статистических данных либо подтверждается величина запланированной вместимости поезда, либо находится другая - оптимальная в определенном смысле вместимость поезда то.

Пусть ^' - выборка значений случайной

величины ^ и - относительные частоты этих значений (вариант). Следуя изложенной в [11] оптимизационной идее для нахождения то, будем исходить из следующей величины:

^ X (т-ФУк + ^ X тсЬ• (1)

Я <т< Я>>тс

По своей аналитической структуре выражение (1) является своеобразным обобщением математического ожидания (точнее, выборочного среднего) случайной величины, представляющей собой отклонение населенности поезда ^ от его вместимости т. Указанное обобщение выражается наличием двух различных по величине показателей с и сг. Их можно интерпретировать как своеобразные веса, посредством ко-

торых отдается относительное предпочтение какому-либо из агентов перевозочного процесса, в роли которых естественно рассматривать перевозчика и пассажира.

Относящийся к первой сумме в выражении (1) числовой множитель с представляет собой показатель, который имеет непосредственный экономический смысл. Это потеря перевозчика в выручке (исчисляемая в рублях) за каждое не заполненное в поезде место. В отличие от ci показатель С2 может быть интерпретирован не так однозначно, что, конечно, не умаляет его значения. Прямой экономический смысл этого показателя находит выражение в пассажиро-часах ожидания, т. е. в потерях, которые несет «средний» не попавший на данный поезд пассажир по причине того, что он оказался заполненным другими пассажирами. Величиной с2 могут учитываться и обстоятельства нематериального характера, проявляемые, например, в снижении уровня лояльности пассажирского контингента по отношению к перевозчику. Последнее обстоятельство, в свою очередь, может иметь также финансовые последствия для ОАО «РЖД». Показатель С2 может быть определен как посредством экспертных оценок, так и на основе полученных статистических данных, в которых учитываются все последствия неудовлетворенности пассажирского спроса, наступившей в результате недостаточной вместимости поезда. Известны многие методы расчета с2, сущность которых сводится к нахождению стоимости пассажиро-часа в пути следования. В данном случае мы воспользовались методикой, приведенной в [11].

Итак, рассматриваемая с экономической точки зрения сумма (1) имеет двойственный характер. Первым слагаемым выражаются непосредственные суммарные финансовые потери перевозчика, возникающие при не всех заполненных местах в поезде. Вторым слагаемым учитываются временные (а значит и финансовые, причем с обеих сторон), а также нематериальные потери пассажиров, не попавших на поезд потому, что «не хватило билетов».

В результате проведенного анализа выражения (1) приходим к постановке оптимизационной задачи Г(т) ^ min с целевой функции вида

Г(т) = С1 X (т-^Ь + ^ X т)щ■ (2)

<т Я)>т

При этом в качестве переменной (неизвестной) выступает вместимость поезда т.

Практическим результатом решения указанной задачи являются получаемые при этом рекомендации относительно вместимости поезда, позволяющие минимизировать (в своей массе) неизбежные риски.

Решение задачи в среде компьютерной математики

Приведем решение задачи оптимизации вместимости поездов, осуществляющих движение по магистрали «Черноморье», в ситуации функционирования Новороссийского хаба. Приведенная ниже схема расчета, разумеется, может быть подвергнута корректировке, детализирована или развита с учетом других показателей, которые принимаются во внимание, или какой-либо дополнительной информации.

Начнем со статистики [12], согласно которой среди прибывающих в Новороссийск на поездах дальнего следования пассажиров 27 % затем направляются в Геленджик, 10 % -в Дивноморск, 2 % - в Бетту и Криницу и 2 % -в Архипо-Осиповку. Если рассчитывать на эффективность проводимой ОАО «РЖД» работы по закреплению лояльности своих пассажиров, то естественно исходить из того, что около 40 % от всех прибывающих на поездах дальнего следования в Новороссийск воспользуются далее услугами магистрали «Черномо-рье». Заметим, что кроме указанного субъективного фактора для такого прогноза имеется ряд объективных причин: предельно быстрая, недорогая и осуществляемая в комфортабельных условиях доставка пассажира к запланированному месту пребывания на отдыхе.

Среди поездов дальнего следования рассмотрим фирменный поезд № 030 («Пре-миум» из Москвы), который прибывает в Новороссийск в 12 ч 55 мин. Высадка из него составляет в среднем 401 пассажир. В соответствии с проанализированной выше статистикой можно предполагать, что из них 164 пассажира поедут далее в Геленджик, воспользовавшись услугами магистрали. Для этого в расписании «Черноморья» предусмотрен по-

езд № 756, который отправляется из Новороссийска в 13 ч 25 мин (из Севастополя этот поезд отправляется в 11 ч 05 мин).

С целью планирования вместимости поезда в качестве образца будем использовать проект ВСМ Москва - Казань, соответственно, на первом (пробном) этапе формирования поездов «Черноморья» можно предложить композицию состава из шести вагонов следующего вида:

• один вагон 1 -го класса (бизнес-класса) -48 мест;

• четыре туристических вагона - по 85 мест в каждом;

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

• один вагон-ресторан (бистро) - 40 мест.

Таким образом, в поезде № 756 останутся

224 места. Будем предполагать, что их занятость осуществляется случайным образом.

При необходимости композиция состава может быть изменена посредством варьирования количества вагонов различных классов. Например, при следующей композиции состава: два вагона 1 -го класса (бизнес-класса) по 48 мест; три туристических вагона по 85 мест; один вагон-ресторан (бистро) - вместимость состава будет 351 место.

Воспользуемся приведенной в [13], имеющей весьма общий характер статистикой населенности пассажирских поездов, применив ее к рассматриваемой в настоящей работе ситуации. Полагая, что значение «номинальной» вместимости mc рассматриваемого высокоскоростного поезда равно 224, получим статистический ряд выборки значений населенности поезда (случайной величины который приведен в табл. 2.

Для наглядности приведем один из возможных вариантов расположения участка магистрали между Новороссийским и Гелен-джикским хабами (рис. 2). Данное изображение представляет собой анонсированный результат решения соответствующей многокритериальной оптимизационной задачи, выполненной системой компьютерной математики Maxima (Free Ware). Подробное изложение методики, позволяющей получить указанный результат, приведено в работе [2].

Расстояние между хабами в Новороссийске и Геленджике составит около 30 км.

Принимая в качестве максимального тарифа перевозки 10 р./км, получим стоимость проезда

Таблица 2

Статистический ряд выборки значений населенности поезда

) Sd 135 143 152 161 170 179 188 197 206 215 224 233

Юк 0 0,00625 0,01875 0,03125 0,0375 0,0625 0,0875 0,1125 0,19375 0,25 0,16875 0,03125

Рис. 2. Схема участка высокоскоростной магистрали между Новороссийским и Геленджикским хабами

Таблица 3

Населенность поезда для тарифов 5 и 10 р./км

№ расчета m Г(т), р.

для тарифа 5 р./км для тарифа 10 р./км

1 135 21 982,00000 21 982,00000

2 143 19 422,00000 19 422,00000

3 152 16 567,59375 16 575,18750

4 161 13 789,96875 13 827,93750

5 170 11 140,31250 11 246,62500

6 179 8 644,218750 8 864,437500

7 188 6 404,062500 6 814,125000

8 197 4 522,218750 5 228,437500

9 206 3 101,062500 4 240,125000

10 215 2 473,312500 -

с = 270 р./чел. Исходя из оценок в [11], в нашем случае получаем, что С2 = 320 р./чел.

В табл. 3 приведены результаты расчетов для тарифов 5 и 10 р./км, выполненных системой компьютерной математики Maxima (Free Ware), в процессе минимизации значений функции Г(ш). Оптимальное значение населенности поезда то при указанных выше стоимостных показателях оказалось равным 206.

Найденные программой оптимальные значения населенности поезда позволяют минимизировать неизбежные риски (выражаемые в рублях) рассматриваемых пассажирских перевозок.

Выводы

Базовые потребности пассажиров (безопасность, обеспеченность и своевременность доставки) находятся в центре внимания железнодорожной отрасли и получают более качественное удовлетворение в результате межвидовой транспортной конкуренции. Современные пассажиры, помимо выполнения указанных условий, ожидают обслуживания «от двери до двери» (удобства в покупке билетов и сопутствующих услуг, бесшовности функционирования транспортной системы при мульти-модальных перевозках, в перспективе - предоставления основных и смежных услуг по поездке через «одно окно»). Все более развивается цифровизация пути пассажира и персона-лизация в работе всех сопутствующих сервисов.

Магистраль «Черноморье» представляет собой оптимальный в логистическом отношении, экономически целесообразный и социально значимый системообразующий и, несомненно, назревший инновационный транспортный проект, который обеспечит существенный рост пассажирских перевозок на юге России и в стране в целом.

Построенная теоретико-вероятностная модель населенности поездов позволяет минимизировать риски, возникающие при планировании их вместимости. В рамках эгалитарного подхода одновременно учитываются интересы перевозчика и пассажиров, как материальные, так и нематериальные. Реализованный в среде системы компьютерной математики оптимизационный алгоритм дает возможности для корректировки вместимости поездов в оперативном режиме.

ВСПМ «Черноморье» станет существенной составляющей в реализации второго этапа Программы организации скоростного и высокоскоростного железнодорожного сообщения в Российской Федерации (2020-2025 гг.), на котором планируется региональная экспансия скоростного и высокоскоростного движения, что будет иметь мультипликативный эффект в социально-экономической сфере юга России.

Библиографический список

1. Гура Г. C., Гура Г. И. Причерноморье - емкий инновационный полигон развития транспортной сети России в XXI веке // Вестник Ростов. гос. ун-та путей сообщения. 2004. № 2. С. 64-71.

2. Трансчерноморская высокоскоростная пассажирская магистраль как инновационный проект развития транспортной системы юга России / О. Н. Числов, В. А. Богачев, И. Н. Егорова, Т. В. Богачев // Изв. Петерб. ун-та путей сообщения. 2019. Т. 16, вып. 1. С. 7-17.

3. Economic-geographical method delimiting wagon flows in the region considered: model and algorithm / O. N. Chislov, V. A. Bogachev, V. M. Zadorozhniy, T. V. Bogachev // Transport Problems. 2018. Vol. 13, № 2. P. 39-48.

4. Мулен Э. Кооперативное принятие решений: Аксиомы и модели : пер. с англ. М. : Мир, 1991. 464 с.

5. Егорова И. Н. Сравнительный конкурентный анализ деятельности железнодорожного и других видов транспорта на рынке пассажирских перевозок // Развитие науки и образования в современном мире : сб. науч. тр. по материалам Междунар. науч.-практ. конф., 31 мая 2018 г. М. : АР-Консалт, 2018. С. 51-54.

6. The effects of the high-speed railway on urban development: International experience and potential implications for China / Ming Yin [et al.] // Progress in Planning. 2015. Vol. 98. P. 1-52.

7. Россия в цифрах : 2018 : крат. стат. сб. / Росстат. M., 2018. 522 с.

8. Боцвин Д. В. Организация перевозочного процесса на высокоскоростной железнодорожной магистрали // Вестн. Ростов. гос. ун-та путей сообщения. 2015. № 3. С. 57-63.

9. Захаров В. Р. Транспортно-пересадочные узлы в системе многофункционального обслуживания пассажиров : монография. М. : ГУУ, 2008. 103 с.

10. Программа комплексного развития транспортной инфраструктуры городского округа муниципального образования город Новороссийск на 2017-2030 годы : утв. решением Городской Думы муниципального образования город Новороссийск Краснодарского края от 24 окт. 2017 г. № 235.

11. Кожевникова И. А. Стоимость 1 пассажиро-часа как важный критерий выбора эффективного маршрута доставки пассажира // Рынок транспортных услуг (проблемы повышения эффективности). 2015. № 8 (8). С. 147-152.

12. Концепция развития санаторно-курортного и туристского комплекса Краснодарского края до 2030 года. Краснодар, 2017. 83 с.

13. АкулиничевВ. М. Математические методы в эксплуатации железных дорог. М. : Транспорт, 1981. 223 c.

O. N. Chislov, V. A. Bogachev, I. N. Egorova, T. V. Bogachev, V. M. Zadorozhniy

An Egalitarian Approach to Optimizing of the Density of Train Population for a High-speed Passenger Line

Abstract. The paper considers the western part of the Southern Federal District of Russia, which for a number of objective reasons, in particular, geopolitical and climatological, can serve as a testing ground for the implementation of socially and economically significant innovative projects based on the transport industry. A project for the development of the Russian part of the Black Sea coast of the Caucasus and Crimea is proposed, which will expand the range of resort, general health and tourist services in the region and raise them to a higher level. The high-speed passenger railway, planned taking into account the aspects of green logistics, will become the basis of the intermodal transport and technological system of the region. Connecting the cities of Sevastopol and Adler, this highway will take over the bulk of passenger traffic directed along the Russian coast of the Black Sea. An important component of the project will be the coordination of long-distance rail and air transportation to the region under consideration with local excursion and tourist transportation carried out by road and sea modes.

If we approach the issues under consideration from a general theoretical point of view, the paper uses an egalitarian approach in the theory of welfare. In this case, one of the goals is to find the optimal capacity of trains operating on this highway. In this case, the scope of this approach is determined by taking into account the interests of the participants in the transportation process. In the role of agents involved in cooperation, we consider, on one hand - the passenger company, on the other - the passenger. This approach makes it possible to adjust the planned capacity of trains on the basis of available and especially collected statistics. The main purpose of these studies is to further substantiate the choice of high-speed rail transport as the optimal (taking into account, if possible, all significant factors) in order to take over the bulk of passenger traffic directed along the Black Sea coast of Russia.

Key words: high-speed passenger main-line; intermodal transport and technological system; motion graphics; train capacity; optimization problem; computer mathematics system.

Числов Олег Николаевич - доктор технических наук, доцент, заведующий кафедрой «Станции и грузовая работа» РГУПС. E-mail: o_chislov@mail.ru

Богачев Виктор Алексеевич - кандидат физико-математических наук, доцент, доцент кафедры «Высшая математика» РГУПС. E-mail: bogachev-va@yandex.ru

Егорова Ирина Николаевна - доцент кафедры «Управление эксплуатационной работой» РГУПС. E-mail: egorova_irina01@mail.ru

Богачев Тарас Викторович - кандидат физико-математических наук, доцент, доцент кафедры фундаментальной и прикладной математики РГЭУ (РИНХ). E-mail: bogachev73@yandex.ru

Задорожний Вячеслав Михайлович - кандидат технических наук, доцент кафедры «Станции и грузовая работа» РГУПС. E-mail: zadorozniy91@mail.ru

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.