MANAGEMENT PROGRAMS ROAD REPAIR WORKS OF THE ROADS NETWORK

УДК 625.7/.8:338 В. В. ІГНАТЮК, асистент, НТУ, Київ УПРАВЛІННЯ ПРОГРАМАМИ ДОРОЖНЬО-РЕМОНТНИХ РОБІТ НА МЕРЕЖІ АВТОМОБІЛЬНИХ ДОРІГ В роботі розглянуто модель і алгоритм оптимізації програми дорожньо-ремонтних робіт. Розроблено програмні засоби розрахунку раціонального рівня витрат на ремонти дорожнього одягу автомобільних доріг за період здійснення програми, які дозволяють досягти бажаного експлуатаційного стану дорожнього одягу. Ключові слова: стан доріг, математична модель, програма ремонтів, методи оптимізації, генетичний алгоритм. Вступ. Внаслідок тривалого недофінансування дорожньої галузі маємо велику протяжність доріг з так званими «недоремонтами» - відкладеними ремонтами. Проблема ліквідації «недоремонтів» на сьогодні не має теоретичного розв’язання та методичного вирішення за різних стратегій фінансування дорожньої галузі. Постановка проблеми. Сучасний стан дорожнього одягу автомобільних доріг України (багатошарової конструкції, яка сприймає транспортні навантаження) та його покриття на багатьох ділянках не відповідає нормативним вимогам за показниками міцності, рівності та зчеплення. За умов недостатнього фінансування привести стан дорожнього одягу до нормативного рівня можливо лише за певну кількість років. Приймаючи до уваги наявність великої кількості альтернативних варіантів стратегій дорожньо-ремонтних робіт – послідовності капітальних і поточних середніх ремонтів дорожнього одягу, необхідна розробка ефективного підходу для порівняння цих варіантів і вибору найкращого з них, що являє собою складну наукову задачу, розв’язання якої може забезпечити процедури обґрунтування довгострокових програм ремонтів дорожніх одягів ефективним практичним інструментарієм. Аналіз останніх досліджень і публікацій. З причин відомої неоднорідності дорожньої мережі за призначенням, категоріями, типами дорожнього покриття практична оцінка динаміки розвитку дорожньої мережі та транспортних витрат потребує громіздких розрахунків, що, у свою чергу, вимагає розробки як методики таких розрахунків, так і відповідного програмного забезпечення [1]. Пошук ефективної стратегії реалізації довгострокової програми ремонту дорожніх одягів корисно розглядати з  © В. В. Ігнатюк, 2015 ISSN 2311-4738. Вісник НТУ «ХПІ». 2015. № 1 (1110) 183 позицій теорії управління проектами та програмами, орієнтуючись на досягнення найкращих результатів, можливих в рамках обмеженого фінансування, шляхом застосування сучасних методів моделювання і пошуку оптимальних рішень [2]. Дорожній одяг у значній мірі визначає довговічність дороги, безпеку руху, економічну ефективність капіталовкладень в автомобільні дороги. Стан дороги характеризується відповідністю або невідповідністю його експлуатаційних показників нормативним вимогам. В Україні для обґрунтування програм капітальних і поточних ремонтів дорожніх одягів за критерієм мінімізації приведених дорожньо-транспортних затрат використовується Система управління станом покриття (СУСП) [3]. Проте, в СУСП реалізовано спрощений підхід до формування програм ремонтів, що потребує розробки нових методів оптимізації програм, необхідних для приведення стану мережі автомобільних доріг до нормативних вимог в умовах обмеженого фінансування. У вітчизняних і зарубіжних дослідженнях для оптимізації стратегій дорожньо-ремонтних робіт в системах управління дорожнім одягом, були запропоновані моделі: лінійного, цілочисельного, динамічного, цільового програмування, метод зважених сум, методи на основі нечітких множин, генетичні алгоритми, метод ε-обмежень, детальний огляд яких наведено в роботі [4]. Значну увагу дослідників приділено застосуванню в оптимізації програм управління станом доріг генетичних алгоритмів (ГА) [5,6,7,8]. На сьогоднішній день генетичні алгоритми довели свою ефективність при вирішенні багатьох NP-складних задач [9] і, особливо, в практичному використанні, де математичні моделі мають складну структуру і застосування стандартних градієнтних методів, динамічного або лінійного програмування вкрай утруднено. Виклад основного матеріалу. Програма  це група пов'язаних проектів і окремих робіт, відповідних стратегічним цілям або іншим важливим цілям. Управління програмами полягає в централізованій і скоординованої діяльності з досягненням цих цілей [10]. Основою управління станом автомобільних доріг є здійснення комплексу дорожніх робіт, які, поліпшуючи стан, забезпечують скорочення часу знаходження автомобілів в дорозі і відповідно зниження собівартості перевезень пасажирів та вантажів. Крім того, нормативний стан автомобільних доріг має соціальне значення, яке не може бути легко і точно виражене в грошовому еквіваленті (охорона здоров’я, освіта, культура тощо). Управління програмою включає сукупність процесів управління, які можуть виконуватися як послідовно, так і паралельно, що в результаті приводить до досягнення максимальної вигоди. Програмне управління  це процес вибору проектів, регулювання швидкості їх виконання і регулювання їх рамок в той час як змінюються економічні або інші зовнішні умови. 184 ISSN 2311-4738. Вісник НТУ «ХПІ». 2015. № 1 (1110) У програмному управлінні особлива увага приділяється координації та пріоритезації проектів, управлінню зв’язками між проектами та загальним витратам і ризикам програми. Програма робіт з ремонту доріг включає три види проектів: капітального ремонту, поточного середнього ремонту, поточного дрібного ремонту і утримання автомобільних доріг.Для управління програмами ремонтів дорожнього одягу необхідна розробка двох моделей - деградації стану дорожнього одягу та приведення стану дорожнього одягу до нормативних вимог. Головними параметрами, що визначають величину об’ємів ремонтних робіт, є: кількісні показники наявності елементів доріг (площа покриттів дорожнього одягу) та показники їх стану (міцність, рівність, зчеплення, інші пошкодження дорожнього одягу), значення яких не відповідають нормативним вимогам. Основними показниками стану автомобільних доріг на стадії експлуатації є рівність дорожніх покриттів, їх зчіпні якості та міцність дорожнього одягу [11]. Проте математичні моделі деградації дорожнього одягу, які були застосовані в СУСП потребують вдосконалення у напрямку урахування затримки ремонту з причини бюджетних обмежень. Тому були розроблені моделі, алгоритми, за допомогою яких виконано комп’ютерний аналіз приведення експлуатаційного стану дорожнього одягу нежорсткого виду до нормативного в умовах тривалого недофінансування ремонтів. При використанні моделі деградації в моделі формування програми робіт для кожної секції дороги потрібно віднаходити швидкість зменшення коефіцієнту запасу міцності (Кзм) та коефіцієнту зчеплення покриття (Кзч), які отримуються з бази даних СУСП. (рис. 1). Рис.1 – Графік залежності коефіцієнтів запасу міцності та зчеплення дорожнього одягу від часу експлуатації В якості критерію оптимізації управління станом автомобільних доріг доцільно використовувати транспортні витрати, приведені до поточного року, з врахуванням коефіцієнта дисконтування витрат та індексу інфляції, яки (...truncated)