Экономико-математическое моделирование сроков проведения ремонта и реконструкции мостов

Литературный обзор вопроса сроков проведения ремонта и реконструкции мостов, а также анализ статистических материалов о состоянии искусственных сооружений в регионе показывает [1, 5, 8-12], что в настоящее время, несмотря на постоянный рост категории автомобильных дорог и капитальности автодорожных мостов, уровень их транспортно-эксплуатационного состояния является весьма низким. Ряд дорожных мостов и эстакад нуждаются в ремонте, а некоторые вообще заброшены, поставлена задача провести инвентаризацию всех мостов, разработать адресную программу по их ремонту и восстановлению [13].

Как показывают расчеты, следствием невысоких транспортноэксплуатационных качеств мостов являются значительные размеры ежегодных потерь на автомобильном транспорте и в нетранспортных отраслях национальной экономики Республики Узбекистан [3]. Кроме того, низкое -техническое состояние искусственных сооружений ведет к увеличению темпов их физического износа.

Такое положение во многом обусловлено нехваткой высококвалифицированных специалистов в области эксплуатации искусственных сооружений и имеющимися недостатками в планировании ремонта и реконструкции мостов, в первую очередь, почти полным отсутствием системы планово-предупредительного их ремонта, базирующейся на комплексе взаимосвязанных между собой технико-экономических норм и нормативов. В результате, при планировании ремонта мостов превалирует субъективный подход, потребность в них систематически занижается, а требуемые профилактические мероприятия по обеспечению сохранности и надежной работы элементов сооружений, как правило, не осуществляются. В связи с этим дальнейшее развитие и качественное совершенствование методики планирования и управления ремонтом и реконструкцией автодорожных мостов на основе эконометрических и статистических методов исследования является необходимым условием повышения эффективности функционирования автомобильных дорог и искусственных сооружений, следовательно, и значительного снижения издержек национальной экономики на перевозку грузов и пассажиров.

Анализ влияния состояния искусственных сооружения на ежегодные потери на автомобильном транспорте и в нетранспортных отраслях национальной экономики показывает, что их размеры зависят от транспортноэксплуатационных качеств автомобильных дорог и мостов, поэтому формализация экономико-математической модели и определение оптимальных межремонтных сроков службы искусственных сооружений является актуальной проблемой [1-9].

Методы и методика технико-экономического обоснования сроков и объемов реконструкции (уширения) автодорожных мостов на основе использования функциональной модели динамического программирования рассматриваются в работах [8-12]. В этих работах оптимальные сроки и размеры уширения сооружений при планировании ремонтных работ предлагается определять путем экономического сравнения возможных стратегий развития их габаритов, причем никаких ограничений на минимальные размеры габаритов мостов по условиям их эксплуатации (интенсивности движения проходящих нагрузок) не накладывается. В условиях принятого критерия (минимума приведенных затрат) такой подход может привести к тому, что рассчитанные оптимальные габариты сооружений войдут в противоречие с установленными в соответствии с нормами, исходя из условий обеспечения требуемой безопасности движения на мостах.

В статье предлагается научно обоснованный подход к определению межремонтных сроков службы мостов, используемые при планировании их ремонтных работ, который заключается в исследовании процессов взаимообусловленности и взаимозаменяемости различных видов ремонтных воздействий и установлении на их основе оптимальной стратегии проведения всех видов ремонтных работ. Это означает, что при его использовании предполагаются известными объективно существующие количественные взаимосвязи между объемами каждого вида ремонтных воздействий и сроками службы основных конструктивных частей или элементов моста.

Постановка задачи по определению оптимальных межремонтных сроков службы автодорожных мостов сформулирована следующим образом.

Заданы статистические характеристики распределения объемов работ по текущему ремонту в зависимости от сроков его выполнения, а также объем капитального ремонта (стоимость замены) и возможный диапазон сроков его проведения для каждого конструктивного элемента сооружения. Также известны размеры потерь на автомобильном транспорте от несвоевременного проведения текущих ремонтов отдельных элементов мостов.

Требуется определить такие сроки выполнения текущих и капитальных ремонтов сооружения в целом, при которых обеспечивается минимум приведенных затрат на ремонт сооружения и реализацию транспортного процесса в течение всего периода его эксплуатации.

Критерий решения этой задачи в формализованном виде выражается следующим образом: n   m i                    n    q i                      n m i          ^tij

Z = SS Св + ^^ К в + ^^  ^ Я Тв - Q ^ min,(1)

i = 1 J = 1                  i = 1 k = 1                    i = 1 J = 1 T j = t j - ( t_T i - t_T oi )

где:   Cij - стоимость j -го текущего ремонта i -го конструктивного элемента моста (i = 1,n; J = 1,m,), сум*;

n – количество принимаемых в рассмотрение конструктивных элементов сооружения;

t _To -минимальная периодичность текущего ремонта i-го элемента, лет;

Q -остаточные затраты на ремонт, выражающие эффект последствия для вариантов с различными затратными характеристиками, сум.

Для решения поставленной задачи определения оптимальных межремонтных сроков службы мостов, учитывая стохастический характер износа их конструктивных элементов, были использованы часто принимаемые для изучения и анализа вероятностных процессов методы имитационного моделирования [1].

Полученные результаты научного обобщения исследования позволили доказательно обосновать следующие комплексные выводы:

• 1 .Отсутствие должного уровня нормативной базы планирования и управления ремонтом и реконструкцией искусственных сооружений, в том числе автодорожных мостов не даст возможности для успешного развития дорожного хозяйства, в частности, и для развития национальной экономики в целом. Хотя это сугубо менеджерская проблема, но она также и макроэкономическая по своим последствиям.

• 2 .Разработанный алгоритм и вычислительная программа позволяют определить межремонтные сроки службы мостов в зависимости от габарита и интенсивности движения.

• 3 .Используя научные и практические рекомендации, разработанных в процессе данного научного исследования, руководители всех уровней управления дорожным хозяйством, получают возможность реализовать современные методологические основы стратегического планирования и управления ремонтом и реконструкцией автодорожных мостов.

• 4 . Практическая значимость результатов исследования заключается в том, что теоретические положения доведены до конкретных рекомендаций по разработке нормативов, рекомендуемых в процессе планирования и управления ремонтом и реконструкцией автодорожных мостов.

В их числе: методика организации стратегического планирования; способ экономического анализа дорожного хозяйства для принятия решений на стадии разработки стратегии развития; экономико-математические методы определения межремонтных сроков службы автодорожных мостов, рекомендуемых для использования в системном подходе планированию ремонта мостов;