Экономико-математическая модель механизма оценки и выбора вариантов тарифов за проезд по платным автомобильным дорогам (стр. 2 )

Обобщенная схема основных этапов данной методики изображена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Основные этапы методики оценки и выбора платы за проезд

Этап 1. Реализуется в случае, когда требуется выбрать вариант нового строительства платной дороги или реконструкции существующей с целью перевода её в платную. На данном этапе основную роль играют инженерно-технические изыскания и подходы к оценке и выбору вариантов.

Этап 2. Ядром данного этапа является гравитационная модель, которая основана на предположении, что величина взаимодействия пропорциональна произведению показателей значимости (величины, количества) объектов и обратно пропорциональна расстоянию между ними:

, (1)

где Mij — показатель взаимодействия между объектами i и j (городами, населенными пунктами и т. д.);

pi, pj — некоторая мера значимости объектов (например, численность населения

городов i и j);

— расстояние между объектами.

k — коэффициент соответствия между pi, pj и ;

В работе представлена реализация известной гравитационной модели в виде программного комплекса «МОДОС», который осуществляет моделирование автотранспортных корреспонденций.

Система «МОДОС», основанная на использовании современных методов моделирования, обеспечивает возможность визуальной оценки полученных значений внетранспортной экономической эффективности дорожных работ любых участков федеральных и территориальных автомобильных дорог.

Также данный комплекс позволяет производить прогноз основных экономических показателей районов пролегания дорог, влияющих на рост интенсивности и изменение состава транспортного потока для различных периодов:

5 и более лет (средне- и долгосрочный).

Этапы 3, 5. Существует ряд препятствий, не решаемых на основании традиционных подходов, базирующихся на вычислительных методах.

1. Заранее невозможно вычислить число пользователей платной дороги;

2. Неизвестно, как изменятся потребительские качества платной дороги при различном числе пользователей платной дороги.

Для преодоления первого препятствия целесообразно применение социологического опроса (анкетирования) потенциальных пользователей платной дороги или привлечение высококомпетентных экспертов.

Для решения второго вопроса необходимо:

а) найти возможность составить набор основных вариантов для

анкеты;

б) провести сравнительный анализ платной и альтернативных ей

дорог;

в) определить потребительские качества дорог при различном распределении интенсивности и состава транспортного потока;

г) определить непосредственно выгоду потребителя по сравнению с альтернативными дорогами в соответствующих натуральных показателях.

Имитационное моделирование выполняет все вышеперечисленные задачи, и поэтому было выбрано в качестве метода оценки основных потребительских качеств для данного исследования.

На этапах 3 и 5 осуществляется планирование и проведение компьютерных экспериментов с семействами имитационных моделей системы ВАДС для оценки потребительских качеств платной и альтернативных ей дорог.

В настоящее время наиболее подходящей для целей данной диссертационной работы является теория имитационного моделирования сложной системы ВАДС (разработчики: М., ), основанной на компьютерном моделировании движения каждого отдельного автомобиля в составе транспортного потока.

Этап 4. Целью моделирования является нахождение потребительских качеств дорог при различных составах движения, интенсивностях и других исходных данных.

Результат, полученный на этапах 3 и 5, представляет собой многомерную матрицу параметров дороги и соответствующих им потребительских качеств. Такую матрицу удобнее всего хранить в виде базы данных..

Этап 6. По результатам имитационного моделирования платной и альтернативных ей дорог из базы данных отбираются соответствующие сравнительные наборы основных потребительских качеств для анкеты потенциального пользователя платной дороги и/или для экспертной оценки, на основании чего можно построить функцию перераспределения потоков в зависимости от платы за проезд. Набор данных для анкеты, состоит из следующих потребительских качеств (рекомендуемых нормативными документами Минтранса РФ):

- цена проезда по маршруту (руб.);

- сокращение пути (км);

- экономия топлива (%);

- экономия времени (мин);

- уровень безопасности движения (баллы);

- уровень удобства движения (баллы);

- дополнительные вспомогательные данные (опционально).

Этапы 7, 8. На основании материалов, подготовленных на этапе 6, выясняется мнение потребителей (путем проведения анкетирования) и/или экспертов. Анкетирование проводится на всех альтернативных дорогах. Потенциальным пользователям проектируемой платной дороги предлагается выбрать один из нескольких предложенных вариантов.

Эксперты отбирают наиболее предпочтительные варианты (если имеется несколько вариантов, вышедших за точку окупаемости проекта).

После того, как эксперты примут решение о предпочтении того или иного варианта, проводится повторное моделирование для уточнения потребительских качеств рассматриваемых дорог с учётом данных анкетирования.

Этапы 9, 10. По результатам этапов 7, 8 и на основании содержимого базы данных строится таблично заданная функция зависимости интенсивности на платной и альтернативных ей дорогах от величины платы за проезд.

Этап 11. На этом этапе предусмотрено несколько вариантов назначения платы за проезд с автоматическим расчетом возможных последствий.

1. Минимальная плата за проезд (Сmin[руб./сут.]) определяет такую плату за проезд, которая удовлетворяла бы практически 100% пользователей выбранного маршрута. В качестве основного показателя для определения такой платы предлагается использовать количество сэкономленного горючего при движении по платной дороге. Этот показатель определяется на основе компьютерного моделирования для различных типов автомобильных транспортных средств (АТС), движущихся в составах транспортных потоков с различными характеристиками. Данный показатель применяется для нахождения данных варианта №2 в анкете. Варианты с номерами выше двух формируются путем различного распределения интенсивности общего потока между пунктами А и Б по платному и альтернативному ему маршруту в зависимости от конкретной ситуации (например, 90% − по платному маршруту и 10% − по альтернативному маршруту; 80% − по платному маршруту и 20% − по альтернативному маршруту и т. д.)

2. Максимальный доход за сутки, полученный от оплаты за проезд пользователями платной автомобильной дороги находится из выражения:

, (2)

Где максимум берется по множеству всех вариантов платы за проезд в анкете (предполагается, что пользователя, выбравшего конкретное значение Cn, заведомо устроят и все меньшие размеры платы за проезд);

— максимальный доход за сутки [руб./сут.];

k — кол-во вариантов платы за проезд в анкете [шт.];

n — номер варианта;

Cn — величина тарифа за проезд в варианте n [руб.].

Ni — число выбравших вариант с номером i [чел.];

Nсум — общее число опрошенных [чел.];

I — интенсивность движения между рассматриваемыми объектами [авт./сут.]

3. Значение Cn, соответствующее из выражения (2), приблизительно равно той плате за проезд, которая приносит максимальный доход.

4. Учет социально-экономической обстановки в регионе проложения платной автомобильной дороги на заданный период, производится следующим образом:

, (3)

где — суточный доход в j-ом периоде при варианте n [руб./сут.];

j — номер текущего периода, в течение которого плата постоянна;

— число выбравших вариант с номером i в j-ый период [чел.];

— общее число опрошенных на j-ый период [чел.];

— величина тарифа за проезд в j-ый период при варианте n [руб.];

n — номер выбранного варианта платы за проезд;

— интенсивность движения между рассматриваемыми объектами

в j-ый период [авт./сут.].

Далее, отбираем из всех те, что удовлетворяют неравенству:

, (4)

где Рок — требуемая сумма, к концу заданного периода [руб.];

Tj — периоды, в течение которых плата за проезд не меняется (рассчитываются по результатам этапа 2) [сут.];

— заданный период, за который необходимо достичь Рок [сут.];

Решением неравенства (4) являются различные комбинации значений и соответствующих им тарифов за проезд . Каждый из таких наборов примем за субоптимальный:

= (,…,), (5)

где — один из наборов субоптимальных тарифов за проезд по заданным периодам;

m — общее число комбинаций субоптимальных тарифов, удовлетворяющих неравенству (4);

n1,…,nj — номер соответствующего периода эксплуатации, в течение которого плата за проезд не меняется.

5. Поскольку наборов субоптимальных решений может быть несколько, то выбор одного из них предлагается осуществлять менеджменту платной дороги. Мы считаем целесообразным принять такой набор тарифов , каждый элемент которого соответствовал бы минимальному значению при наименьшей плате за проезд и предлагаем называть входящие в его состав тарифы умеренной платой за проезд.

Во всех вышеперечисленных случаях для заданных значений платы за проезд определяются значения потребительских качеств платной и альтернативных ей дорог, а также приводится их сравнительная оценка.

В итоге, лица, принимающие решение (ЛПР), получают:

– социально-экономическое обоснование инвестиций в проект;

– прогноз изменения ситуации на рассматриваемых дорогах с течением времени;

– виртуальную модель автомобильной дороги и движущегося по ней транспортного потока в любой момент времени (прогноз);

– данные анкетирования с экспертной оценкой;

– один или несколько предпочтительных вариантов платы за проезд (каждый из них обеспечивает окупаемость проекта за установленные сроки).

Полученные данные являются основанием для утверждения ЛПР платы за проезд по данной автомобильной дороге.

3. В рамках данной диссертационной работы предложен комплекс инструментальных средств для сбора и обработки исходных данных, проведения анкетирования и анализа полученных результатов.

На основании описанных в диссертационном исследовании теоретических положений разработано инструментальное средство, реализующее предлагаемый подход к выбору платы за проезд, включающее в себя 4 главных блока.

1. Базу данных имитационного комплекса, которая содержит многомерную (не менее 10 измерений) матрицу результатов работы имитационного расчетного комплекса (ИРК) — сравнительную информацию по потребительским качествам платной и альтернативных ей дорог:

- при различном составе движения;

- для различных категорий транспортных средств;

- для различных видов топлива;

- для различных коэффициентов сцепления;

- для различных значений интенсивности движения;

- для различных геометрических параметров дороги.

Все эти данные определяются как на текущее время, так и прогнозируются на различные периоды (5 и более лет) по результатам работы программного комплекса «МОДОС».

2. Интерфейс пользователя базы данных имитационного комплекса для выбора исследуемой дороги.

3. Программу расчета искомых величин методом интерполяции таблично заданной многомерной функции независимых переменных (интенсивность и состав движения, радиус в плане, продольный уклон и др.).

4. Программу поддержки проведения анкетирования потенциальных пользователей платной дороги. Пример данных для анкеты приведен на таблице 1.

Предлагаемая методика определения платы за проезд с использованием разработанного инструментального средства заключается в следующих основных положениях:

- проведение прогнозов изменения интенсивности состава движения (в случае необходимости) с помощью программного комплекса «МОДОС»;

- серии имитационных экспериментов с целью оценки потребительских качеств дорог;

Таблица 1

Пример анкеты потенциального пользователя платной дороги.

№	Цена проезда (за маршрут) руб.	Сокращение пути км	Средняя скорость движения км/ч	Экономия топлива %	Затраченное время на маршрут мин	Экономия времени по сравнению с альтернативной дорогой мин	Уровень безопасности движения баллы	Уровень удобства движения баллы
1	буду пользоваться альтернативной (бесплатной) дорогой
2	8	10	55,5	26	19,5	0	7	4
3	9	10	80	40	13,8	1	8	4
4	10	10	87	34	12,6	1	8	5
5	13	10	94	23	11,5	8	8	5
6	16	10	97	18	11	12	9	6
7	20	10	100	16	10,8	15	9	7
8	40	10	106	17	10,2	20	9	8
9	420	10	115	26	9,5	23,5	10	10

- подготовка исходной информации для имитационного расчетного комплекса. Для заданного варианта платной и альтернативных ей дорог проводятся обработка результатов имитационных экспериментов и заполнение соответствующих полей в базе данных (конвертер);

- оценка конкретных значений потребительских качеств при заданных значениях влияющих факторов. Результатом оценки является набор вариантов заполнения анкеты для потенциального пользователя платной дороги;

- обработка результатов и выдача готовой анкеты для печати, содержащей конкретные данные для предоставления потенциальным пользователям и/или экспертам;

- проведение анкетирования с фиксацией результатов опроса;

- обработка результатов анкетирования и заполнение соответствующих полей в базе данных;

- определение значений платы за проезд, отвечающих трем задачам, соответствующих формулам (2), (3), (4), (5).

Главным результатом применения указанной методики являются значения платы за проезд, полученные исходя из трех вышеуказанных целей (рисунок 2).

Рисунок 2 – Пример полученных результатов после применения методики

Кроме того для каждого варианта платы выдаются массивы данных с соответствующими значениями потребительских качеств платной и альтернативных ей дорог.

Предлагаемый подход позиционируется автором как основной элемент системы поддержки принятия решения (СППР) по оценке и выбору вариантов тарифа за проезд на платных автомобильных дорогах, поскольку описанная методика представляет собой, по существу, информационную систему сбора, обработки, хранения и представления информации, которая является фундаментом подобной СППР.

III. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ

1. Проведенный анализ существующих подходов к назначению платы за проезд на платных дорогах России показал, что в них либо неверно учитываются, либо совсем не учитываются сравнительные потребительские качества платной и альтернативных ей дорог.

2. Разработана модель оценки и выбора платы за проезд на платных дорогах России, опирающаяся на сравнительные потребительские качества платной и альтернативных ей дорог и данные анкетирования потенциальных пользователей платной автомобильной дороги.

3. Разработаны принципы сбора и обработки информации о предпочтениях потенциальных пользователей платной и альтернативных ей дорог в выборе маршрута движения.

4. Разработаны инструментальные средства для оценки влияния платы за проезд на перераспределение транспортных потоков, а, следовательно, на доходы от функционирования платной дороги.

5. Разработан подход и методика формирования базы данных потребительских качеств платной и альтернативных ей дорог, которая содержит необходимую информацию для проведения сравнительных оценок потребительских качеств.

6. Предложенная экономико-математическая модель позволяет менеджменту платной автомобильной дороги обосновывать выбор тарифа за проезд, с учетом социально-экономического состояния регионов, по которым она проходит. Для этого предлагается основные результаты исследования включить в соответствующую систему поддержки принятия решения в качестве базовых её элементов.

IV. ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки России для публикации научных работ:

1. , , Панфилов создания базы данных с параметрами функционирования платного и альтернативного маршрутов для управления платной автомобильной дорогой // ДОРОГИ И МОСТЫ – сборник. 2010. вып. 23.– с. 65-71. URL: http://www.rosdornii.ru/UserFiles/File/dim/23-1/05.pdf. \0005

2. , , Панфилов социально-экономического состояния региона при назначении платы за проезд по платным автомобильным дорогам. – М.: Предпринимательство.– 2010. №4.– с. 160-164.

3. , Шевцов подход к назначению платы за проезд на автомобильных дорогах.– М.: ВИНИТИ РАН. Транспорт: наука, техника, управление.– 2010. №9.– с. 40-42.

Статьи в научных журналах и сборниках:

4. , Шевцов безопасностью движения на платных автомобильных дорогах. // Проблемы управления безопасностью сложных систем: Труды XII Международной конференции. Москва, декабрь 2004 г. / Под ред. и . - М.: РГГУ, 2004. - с. 339-343.

5. , , Шевцов прогнозирования сцепных качеств на сетях автомобильных дорог при применении противогололедных реагентов. // Проектирование автомобильных дорог. Сб. науч. тр. / МАДИ (ГТУ), 2004.- с. 91-97.

6. , , Шевцов виртуальной автотранспортной системы. / Философия искусственного интеллекта. Материалы Всероссийской междисциплинарной конференции, г. Москва, МИЭМ, 17-19 января 2005 г. - М.: ИФ РАН, 2005.- с. 97-98.

7. , , Шевцов оптимальности и парадигма компромисса в принятии управленческих решений (на примере выбора вариантов ремонта городских транспортных сооружений). // Теория и практика управления городом Москвой: состояние и перспективы развития. Материалы научно-практической конференции (26 октября 2005 года). Часть первая.- М.: Моск. городск. ун-т управления Правительства Москвы, 2006.- с. 97-106.

8. , , Шевцов комплекс «ПРИОРИТЕТ» / Свидетельство о регистрации в отраслевом фонде алгоритмов и программ ФГНУ «Государственный координационный центр информационных технологий» № 000 от 01.01.2001 г., номер государственной регистрации № .

9. , Панфилов подходы к управлению платными автомобильными дорогами, применяемые за рубежом и в России // Моск. гос. индустр. ун-т. – Москва, 2010. – 51 с. – Библиогр.: 32 назв. – Рус. – Деп. в ВИНИТИ 20.10.10 № 000-В2010.

10. , Шевцов качества автодорог и определение размера платы за проезд.– Спб.: ДОРОГИ. Инновации в строительстве.– 2010. №3.– с. 27-29.

11. , Учет параметров зоны тяготения автомобильной дороги при оценке эффективности инвестиций в строительство и реконструкцию на основе методов моделирования // Моск. гос. индустр. ун-т. – Москва, 2011. – 18 с. – Библиогр.: 4 назв. – Рус. – Деп. в «ИНФОРМАВТОДОР» 08.02.11 .

12. , Шевцов определения платы за проезд.– Спб.: Мир дорог.– 2011. №55.– с. 14-15.

13. , Шевцов подход к управлению платной дорогой посредством назначения платы за проезд.– Спб.: Мир дорог.– 2011. №56.– с. 40-41.