В статье рассмотрены методологические основы разработки информационной системы управления городским пассажирским транспортом в современных условиях Казахстана. Установлено, что управляющая система, в общем случае, состоит из трех основных структур управления: вышестоящих систем либо общественных интересов, органов координации и совокупности органов управления взаимосвязанными транспортными системами. Предложена структура элементов информационной системы управления городским пассажирским транспортом.
Крупные транспортные системы, обеспечивающие потребности региона (в частности пассажирский транспорт городов) характеризуются наличием нескольких видов транспортных средств, развитой базой организации перевозок и сложной многоуровневой системой управления. Сложность проблем управления транспортными системами приводит к необходимости их исследования с позиций системного анализа, обеспечивающего обоснованную декомпозицию изучаемой системы, возможность объективного выделения и рассмотрения целей и задач управления.
Использование методов системного анализа, прежде всего, предполагает выявление для исследуемого объекта управляющей системы, актуальной среды, а также определение видов конечного продукта системы.
Следует отметить, что особенностью транспортных систем является их глубокая взаимосвязь и взаимодействие, что предопределяет необходимость рассмотрения, при решении различных задач управления, реально существующей иерархии транспортных систем [1, 2].
С использованием методологии системного анализа общую функциональную структуру управления региональными транспортными системам, например, городской транспортной системы, можно представить, определив ее составные части: объект управления, управляющую систему и актуальную среду, а также основные взаимосвязи между ними (рис. 1).
Управляющая система, в общем случае, состоит из трех основных структур управления: вышестоящих систем либо общественных интересов, органов координации и совокупности органов управления взаимосвязанными транспортными системами.
Общественные интересы определяются имеющейся законодательной и нормативной базой иногда вышестоящие системы выступают также в качестве централизованного источника ресурсов.
В развитых транспортных системах обычно существует возможность выбора нескольких вариантов транспортировки за счет наличия нескольких видов транспорта, либо способов транспортировки одним видом транспорта. Это приводит к тому, что в процессе развития транспортных систем, вопросы совершенствования координации управления функционированием транспорта приобретают возрастающую роль и значимость. В этой связи, именно на органы координации целесообразно возлагать основные функции управления региональными транспортными системами, образуемыми различными видами транспорта.
Органы управления отдельным видом транспорта осуществляют функции управления с учетом имеющегося транспортного ресурса.
Органы координации должны представлять собой централизованный региональный орган управления, вырабатывающий координирующие воздействия, которые поступают на вход органов управления взаимосвязанными транспортными системами.
Объектом управления является совокупность взаимосвязанных видов транспорта, каждый из которых включает следующие основные элементы:
- Инфраструктуру (ИС), состоящую из транспортной сети, маршрутной сети, транспортных предприятий, транспортных средств (подвижного состава), ремонтных предприятий, организаций и служб и т. п.
- Функциональную структуру, и рамках которой реализуется технология транспортировки, технология обслуживания перевозок, технология организации движения транспортных средств на маршрутной сети и т. п.
Инфраструктура обеспечивает все необходимые условия для нормальной деятельности функциональной структуры и всей транспортной системы в целом. Функциональная структура транспортной системы во многом определяется инфраструктурой.
Изучение актуальной среды для транспортных систем имеет очень большое значение в силу того, что актуальная среда формирует и определяет объективные потребности в перевозках.
Процесс производства продукта транспортной системы и процесс его потребления являются неразделимыми. Это предопределяет необходимость тщательного изучения потребности в перевозках, которые формируются в виде продукта актуальной среды. Основной продукт актуальной среды можно представить в виде потенциальных корреспонденций между пунктами на транспортной сети, которые затем распределяются по маршрутной сети с учетом конкретной технологии функционирования транспортной системы.
Весьма важным для рациональной организации функционирования транспортной системы является определение процессов взаимодействия между управляющей системой, объектом управления и актуальной средой. Взаимодействие вышестоящих органов управления с органами управления отдельными видами транспорта осуществляется путем реализации воздействий по распределению транспортных ресурсов и анализа отчетной информации. В реализации этих процессов важную роль могут играть органы координации, которые обеспечивают согласование интересов транспортных предприятий и региональных интересов. Органы координации формируют свои воздействия на основе информации о функционировании взаимосвязанных транспортных систем и удовлетворении потребности актуальной среды. В свою очередь, органы управления взаимосвязанными транспортными системами осуществляют собственные функции управления с использованием информации, поступающей непосредственно от транспортных предприятий [3-5].
Рассматривая процессы взаимодействия между инфраструктурой и актуальной средой, следует отметить, что соответствие инфраструктуры и актуальной средой во многом предопределяет уровень практической реализации целей и задач, стоящих перед системой управления транспортом. Поэтому качественный анализ взаимодействия инфраструктуры и актуальной среды, составляет одну из важнейших проблем управления транспортными системами. В общих чертах, взаимодействие инфраструктуры и актуальной среды выглядит следующим образом. Актуальная среда формирует объективные потенциальные потребности в перевозках между взаимосвязанными пунктами на транспортной сети. Основной целью транспортной системы является достижение высокого уровня эффективного и качественного удовлетворения потребностей в перевозах. Условия реализации принятой технологии обслуживания определяются существующей инфраструктурой. Несоответствие возможностей инфраструктуры
потенциальным потребностям в перевозках, приводит к отказам в обслуживании.
Для улучшения функционирования транспортной системы важным является исследование характера взаимодействия органов координации с органами управления. Этот уровень управления транспортной системы можно рассматривать как иерархическую двухуровневую систему с частичным подчинением нижнего уровня центру.
В качестве интерпретации общей функциональной структуры управления транспортными системами рассмотрим систему городского пассажирского транспорта. Сформулируем наиболее общие цели и задачи управления городской транспортной системы и определим критерий качества управления транспортными системами. Следует отметить, что в настоящее время, в рамках системы городского пассажирского транспорта (ГПТ), схема функциональной структуры управления региональными транспортными системами, приведенная на рис. 1, реализована не в полном объеме. В частности, недостаточно развитыми являются органы координации. Это один из существенных резервов повышения эффективности управления функционированием всеми видами городского пассажирского транспорта.
В современных условиях региональные органы управления и органы координации для системы ГПТ представлены органами управления градообразующей сферы и транспортным департаментом городской администрации. Основная цель транспортных департаментов - рациональная организация функционирования и развития транспортных систем городов. Фактически она выражает необходимость рассматривать город как целостный единый социально-экономический организм. Реализацию этой цели можно осуществить путем управления всей градообразующей сферой, определяющей развитие транспортной системы, и координации работы транспортных предприятий города с использованием рыночных механизмов. Необходимым условием эффективного функционирования транспортного департамента является создание системы комплексного программного планирования развития транспортной системы, которая предусматривает организацию анализа работы городского транспорта. Современный уровень решения этой задачи можно получить на основе единого банка данных, распределенной вычислительной системы и общей методологии, позволяющей решать полный цикл задач управления. Важнейшими задачами этого цикла является сбор и анализ данных о движении транспорта, определение транспортной потребности населения и затем формирование документов, необходимых для выдачи лицензий на обслуживание маршрутов и совершенствование транспортной системы. При этом следует реализовать следующие основные функции: анализ функционирования маршрутов; анализ и выявление тенденций изменения пассажиропотоков на маршрутах; составление базовых расписаний движения; определение и анализ пассажиропотоков между транспортными районами города; формирование вариантов спецобслуживания; формирование вариантов совершенствования маршрутной сети. Контроль рынка транспортных услуг путем заключенных договоров на маршруты является одной из основных функций транспортных департаментов, поэтому весьма важно создание соответствующей информационной и программной системы поддержки решения этой задачи.
Органы управления транспортными системами представлены органами управления автомобильными предприятиями, электротранспортом, а также другими видами транспорта, если они имеются в городе. Эти службы, как правило, организационно слабо связаны друг с другом.
Объектом управления в системе городского пассажирского транспорта являются транспортные предприятия.
Актуальной средой является город, в котором формируются потребности населения в передвижениях между районами города. Таким образом, основным элементом актуальной среды является население города, выступающее в качестве пассажиров системы ГПТ. Наличие в системе множества людей, которые, с одной стороны, выдвигают индивидуальные транспортные потребности, а с другой - учитывают возникающие на транспорте процессы обслуживания, обуславливают формирование "коллективного поведения" участников движения.
Потребности пассажиров системы (основной продукт актуальной среды города) могут быть описаны с той или иной степенью детальности потенциальными корреспонденциями между районами города. В процессе обслуживания потребностей населения города в передвижениях по наиболее благоприятным путям возможно возникновение перегрузок в обслуживании на некоторых участках маршрутной сети. В этом случае, при неизменном состоянии транспортных ресурсов и распределении подвижных средств, начинает происходить изменение способов передвижения пассажиров между районами города. Кроме того, если отказы в качественном обслуживании носят устойчивый характер, тогда формируется потребность в изменении одного, нескольких или всей маршрутной системы города.
Попытаемся теперь на основе приведенных рассуждений сформулировать цели и задачи управления системой ГПТ.
Глобальной целью управления системой городского транспорта является обеспечение высокого уровня обслуживания населения города пассажирскими перевозками на основе эффективного и координированного использования имеющихся транспортных ресурсов и в соответствии с общественными интересами. Следует подчеркнуть, что данное понятие глобальной цели практически полностью соответствует задачам органов координации.
Проанализируем более подробно функции управления, обеспечивающие выполнение целей системы . Наиболее полным циклом управления следует считать "прогнозирование"- "планирование"- "оперативное управление" - "контроль" - "учет" - "анализ"- "прогнозирование". Отметим, что функции оперативного управления, контроля, учета, анализа осуществляются в рамках автоматизированной системы диспетчерского управления. Функции прогнозирования, в системе ГПТ слабо связаны с конкретно существующей и действующей системой управления. Они реализуются, как правило, на уровне градостроительных организаций и учреждений. Основными документами, определяющими развитие системы ГПТ, являются транспортные разделы генеральных планов развития городов и комплексные транспортные схемы городов.
Основными задачами прогнозирования развития системы ГПТ можно считать следующее: разработка оптимальной структуры системы ГПТ; балансировка транспортных возможностей и потребностей населения города в перевозках; определение пассажирских и транспортных корреспонденций на текущий момент и перспективу; определение перспективы совместного развития размещения объектов города и транспортной сети; прогноз пассажирских и транспортных потоков на маршрутной сети и т.д.
Функции планирования в настоящее время также реализуются не в достаточно полном объеме.
Таким образом системный анализ целей транспортной системы позволяет выявить наиболее острые проблемы ее функционирования.
Определение целей системы управления транспортом позволяет перейти непосредственно к определению критериев эффективности работы транспорта и основных направлений совершенствования управления для территориальных транспортных систем. Тем самым могут быть определены основные элементы функционирования территориальной системы управления транспортом.
В качестве обобщенного измерителя (критерия) степени достижения транспортной системой глобальной цели с точки зрения координирующих органов территориального управления целесообразно использовать оценки обеспечиваемого уровня транспортного обслуживания. Другие критерии, характеризующие технико-экономические показатели деятельности отдельных транспортных организаций и систем в целом, носят более локальный характер и должны при этом учитываться как дополнительные критерии либо как ограничения.
Применительно к конкретным видам транспорта, например, системам городского транспорта этот обобщенный критерий получает вполне определенное количественное выражение. Так для маршрутизированного пассажирского транспорта в качестве критерия при измерении уровня транспортного обслуживания населения могут использоваться суммарные затраты времени населения на передвижения, включая затраты времени на пешие передвижения, подход к остановкам, ожидание, проезд, пересадки и движение от остановки до места назначения. Очевидны и недостатки этого критерия, заключающиеся в том, что за счет адитивности, на некоторых направлениях могут быть весьма плохие характеристики обслуживания. Данный недостаток можно нивелировать, вводя ограничения на допустимые отклонения от среднего уровня обслуживания. Для улично-дорожной сети города и схем организации движения транспорта количественное выражение критерия можно получить, оценив суммарные затраты времени на перевозки и проезд для того или иного варианта улично-дорожной сети города, а также параметры безопасности движения.
Важной особенностью транспортных систем является то, что улучшение значений рассматриваемого критерия может быть достигнуто путем обеспечения возможно большего соответствия между распределением тех или иных транспортных ресурсов (по территории и во времени) существующим потребностям в перевозках. Отражением этого являются, например, следующие широко распространенные требования к качеству функционирования транспортных систем:
- - обеспечение соответствия параметров дорожной сети основным направлениям транспортных потоков;
- - соответствие топологии сети маршрутов пассажирского транспорта - основным направлениям пассажиропотоков;
- - соответствие расписания движения пассажирского транспорта на маршрутах и схем организации движения изменениям во времени и по направлениям потоков пассажиров и транспорта.
Функциональная направленность управления по совершенствованию территориальной транспортной системой заключается в контроле над величиной приведенных критериев, анализе достигаемого транспортной системой уровня обслуживания и выработке управляющих воздействий для максимального сокращения разрыва между потребностью в перевозках и возможностями транспортной системы. Решение этих задач происходит путем получения, обработки и использования для принятия решений информации о трех основных группах параметров, определяющих любую территориальную транспортную систему. Прежде всего, это параметры потребностей (заявок на обслуживание), а также параметры инфраструктуры и функциональной структуры транспорта.
Например, в городском пассажирском транспорте к первой группе параметров относятся характеристики потоков пассажиров и транспорта. Ко второй группе относятся параметры городских транспортных систем (в первую очередь их ресурсы: характеристики дорог, маршрутов, парк транспортных единиц и т. п.). К третьей группе относятся планы организации движения транспортных единиц пассажирского транспорта на маршрутах и т.п.
Транспортные потребности меняются во времени и по территории города, причем, как правило, имеют место систематические тенденции и периодические колебания по направлениям в течение года, сезона, месяца, недели, суток. В этих условиях уровень транспортного обслуживания определяется соответствием развития и реконструкции транспортных систем изменениям транспортных потребностей во времени и по территории. В свою очередь для относительно краткосрочных периодов текущие оценки уровня транспортного обслуживания определяется соответствием периодических колебаний потребностей планам функционирования транспортных систем.
Из сказанного понятно, что качество управления транспортом в значительной мере определяется качеством информации о потребностях, то есть полнотой, достоверностью и оперативностью получаемых данных о пассажиропотоках и транспортных потоках. Для получения такой информации необходима, постоянно действующая автоматизированная система сбора, обработки, анализа и хранения параметров потребности в перевозках [6]. Сложность системы управления транспортными системами, обуславливает многоуровневую структуру информационных ресурсов. Эти ресурсы должны обеспечивать интеграцию разнородных сведений, характеризующихся разной степенью семантической полноты и применением различных видов моделей данных. В настоящее время такие системы могут быть реализованы с использованием интрасетей, на базе которых создается распределенная система информационных ресурсов. При создании такой интегрированной, распределенной информационной системы необходимо учитывать следующие особенности:
- децентрализацию процессов сбора, накопления и обработки данных о различных информационных объектах (например, о маршрутных транспортных сетях, объектах приложения труда, перевозках и т.д.);
- высокую степень взаимосвязи решаемых в рамках системы управления транспортом задач;
- необходимость коллективного доступа к данным из территориально разнесенных мест;
- интерактивное взаимодействие пользователей с программами и данными.
Приведенные факторы указывают на то, что разрешение проблем совершенствования управления территориальными транспортными системами предполагает рассмотрение задач типичных для современного этапа развития организационных систем. Это, прежде всего создание корпоративной информационной системы транспортной организации и формирование ее связи с общественными информационными ресурсами; формирование развития коммуникационной инфраструктуры элементов организации; создание нормативной базы информационных ресурсов.
Рассмотрим задачу формирования информационных ресурсов для системы городского пассажирского транспорта (ГПТ). Современные технологи проектирования информационных систем предусматривают отражение в них основных элементов информационно-технологической структуры транспорта, то есть транспортных потребностей, инфраструктуры и технологической структуры. Таким образом естественным образом выделяется три уровня обработки и хранения информации системы управления ГПТ, два из которых представлены на рисунке 2.
Первый уровень информационного обеспечения относится к координирующим органам управления градообразующей сферой. Рабочие станции локальной вычислительной сети этих органов наиболее оперативно потребляют и обрабатывают информацию о размещении объектов трудового и культурно-бытового тяготения в городе, транспортных коммуникациях, потенциальных пассажирских корреспонденциях и т.д.
Эта информация наряду с данными о существующих транспортных ресурсах необходима и в целом достаточна для формирования рациональных вариантов развития транспортной системы, использование которых при принятии решений позволяет существенно повысить качество планирования развития транспортной инфраструктуры города.
Второй уровень относится к управлению отдельными видами транспорта. Эта информация включает данные о наличии и готовности к эксплуатации транспортных ресурсов, маршрутах движения транспортных единиц и реальных пассажиропотоках. Размещать её целесообразно на сайтах транспортных предприятий и городского транспортного департамента. Это позволяет решать задачи формирования рациональных планов организации перевозок и затем использовать эти данные в оперативном управлении.
Третий уровень информационного обеспечения системы управления ГПТ относится к обеспечению функционирования транспортных единиц на транспортных предприятиях.
Очевидна глубокая взаимосвязь всего информационного обеспечения системы управления ГПТ, что указывает на необходимость формирования корпоративных транспортных ресурсов. Корпоративные информационные ресурсы таких крупных организаций как городской пассажирский транспорт в современных условиях представляют собой сложный технический и программно-технологический комплекс. Проектирование таких информационных систем необходимо производить с использованием CASE - технологий, предусматривающих отражение в информационной системе всей производственной и информационно-технологической структуры и разработки полной информационнофункциональной модели соответствующей задачи управления. Программно-техническую поддержку информационных ресурсов ГПТ может осуществить INTRANET-сеть (интрасеть), основными компонентами которой является следующее: сетевая инфраструктура, сервера, документы, браузеры, алгоритмы приложений. Сетевая инфраструктура является базой интрасети. Она обеспечивает информационный обмен между пунктами сети. Для осуществления обмена информацией интрасеть использует сетевой протокол TCP/IP, который дает возможность уникального обозначения пунктов сети (с использованием IP адресов). Использование этого протокола в локальной сети в сочетании с высокими пропускными способностями каналов передачи данных, позволяет организовать на современном уровне использование таких достижений информационных технологий как видео- и аудио конференции, обмен сообщениями и документами в реальном времени, совместная разработка и обсуждение проектов всеми заинтересованными сотрудниками, совместное использование документов, и как следствие - достижение быстрого распространения информации по всем звеньям организации.
При наличии в городе систем автоматизированного диспетчерского управления отдельными видами транспорта целесообразно обеспечить их информационную и программную совместимость с другими подсистемами управления ГПТ, а также наиболее рациональный вариант распределения задач между подсистемами. Таким образом, для оперативного управления необходимо иметь модули анализа вариантов типовых отклонений фактического режима работы транспорта от планового и формирования рациональных диспетчерских воздействий для типовых ситуаций.
Список литературы:
- Бугроменко В.Н. Транспорт в территориальных системах. - М.: Наука, 1987. - 112 с.
- Ваксман С.А., Гальперин А.И., Отдельнова Е.Е. Совершествование работы пассажирского общественного транспорта в крупных городах // Проблемы больших городов: Обзорная информация. - М.: МГЦНТИ, 1989. - Вып. 21. - 24 с.
- Варелопуло Г.А. Организация движения и перевозок на ГПТ. - М.: Транспорт, 1990. - 128 с.
- Бугроменко В.Н. Транспорт в территориальных системах.- М.: Наука, 1987. - 112 с.
- Хмельницкий В.В. Организационноэкономический аспект управления муниципальным пассажирским транспортом (на примере г.Хабаровска): автореф. ... канд. эконом. наук. - Хабаровск, 2006. - 24 с.
- Романова Н.Г. Организационноэкономические основы управления городским пассажирским транспортом (на примере г.Магадана): автореф. ... канд. экон. наук. - Хабаровск, 2007. - 24 с.