Совершенствование менеджмента в автодорожном строительстве

Богомольный Михаил Аркадьевич

канд. техн. наук, ГОУ ВПО КНИТУ — КАИ доцент кафедры «Менеджмент», г. Казань

E-mail: 

В условиях повышения требований к состоянию дорог важно иметь новый метод управления строительством, реконструкцией и эксплуатацией автодорог, позволяющий более точно определить необходимые ресурсы во времени, при этом управлять процессом улучшения качества их покрытия. В статье предлагается такой метод, годный для территории различного масштаба — от района до региона. Он отличается от существующего, нормативного метода. Программа работ по улучшению качества покрытия автодорог должна нести стратегический характер, так как ограничена производственной мощностью строительных организаций и имеющимся бюджетом финан­сирования и поэтому должна быть рассчитана на длительный срок.

В России применяются автодороги с асфальтобетонными и  цементобетонными  покрытиями [1], средний срок службы которых до капитального ремонта составляет 16—18 лет и 26—50 лет, соответ­ственно. Асфальтобетонные покрытия имеют весьма низкий фактичес­кий срок службы, большая часть средств тратится не на строительство новых дорог, а на поддержание в работоспособном состоянии построенных дорог с данным покрытием. При этом для обеспечения нормативного 15-летнего срока службы асфальтобетонных покрытий необходимо через 6 и 10 лет дополнительно их усиливать слоем асфальтобетона толщиной 5 см. Поэтому более эффективно вкладывать средства в строительство дорог с цементобетонным покрытием.

Будем оценивать качество дорожного покрытия дороги в баллах с помощью комплексного критерия, учитывающего отдельные показатели: количество ям на выбранной длине, размеры ям, размеры проделанной колеи, продольных и поперечных волн деформации покрытия, количество трещин на выбранной длине, размеры трещин и прочее [2]. Идеальное покрытие без дефектов оценим в 100 баллов. В процессе эксплуатации  качество дорожного покрытия ухудшается, причем со временем интенсивность разрушения увеличивается. Обозначим качество дорожного покрытия в начальный момент времени t0  как K(t0). Введем формулу для описания зависимости качества покрытия от времени эксплуатации:

Ki(t – t0) = Ki (t0) + bi *( 1 - e ai ( t - t0) ),                         (1)

где: ai, b — коэффициенты интенсивности разрушения покрытия, они зависят от многих факторов: от вида покрытия, технологии дорожных работ, используемых материалов, интенсивности движения автотранспорта, климатических условий;

i —  номер варианта совокупности факторов.

С увеличением коэффициентов интенсивность разрушения покрытия возрастает. Формула (1) справедлива для погонной меры длины и ширины дороги. Вид зависимости (1) приведен на рис.1.

Рисунок 1. Зависимость качества покрытия от времени эксплуатации. а=0,2, верхняя кривая в=1, нижняя кривая в=1,5.

Использование зависимости (1) дает возможность рассматривать различные варианты эксплуатации дороги. Если, например, кривая Ki (t – t0) в некоторый момент времени t примет минимально допустимое значение качества покрытия Ki доп , следует провести ремонт покрытия. При этом можно восстановить его качество либо до 100 баллов, либо до такого значения, которое обеспечивает расчетное снижение качества к заданному сроку. Причем новое покрытие может быть сделано по новому варианту j ¹i (по новой технологии дорожных работ).

Необходимо оценить стоимость ремонта покрытия относительно погонной меры длины и ширины в зависимости от объема работ. Для этого предлагается следующая методика.

Пусть в некотором диапазоне значений качества Ki , например от 80 до 100 баллов, покрытие считается работоспособным. В нижней границе диапазона покрытие требует капитального ремонта. Будем считать, что стоимость такого ремонта равна строительству нового покрытия. В указанном диапазоне значений качества улучшение на некоторую величину баллов оценивается как доля стоимости строительства нового покрытия, пропорциональная доле улучшения качества относительно диапазона значений качества Ki .

Если значения качества Ki  оказываются меньше нижней границы диапазона, это свидетельствует о частичном или полном разрушении как покрытия, так и основания дорожной одежды. Вводя для этих значений качества другой диапазон, можно аналогично предыдущему оценить стоимость ремонта основания.

Во всех случаях стоимость ремонта слоев дорожной одежды будем увеличивать на некоторую величину, например на 5—10 %, для учета затрат на организацию работ — перемещение техники и персонала, обеспечение бытовых условий для персонала и мероприятий по технике безопасности и прочее.

Процесс планирования является инструментом, помогающим в принятии управленческих решений. Используем следующие исходные данные:

• длина дороги;
• ширина дороги;
• виды покрытия;
• технологии дорожных работ;
• используемые материалы;
• интенсивность движения автотранспорта;
• климатические условия;
• ai, bi — коэффициенты интенсивности разрушения покрытия для каждого варианта совокупности факторов;
• число вариантов совокупности факторов;
• стоимость строительства нового основания для каждого варианта;
• стоимость строительства нового покрытия для каждого варианта.

Как видно из перечисленного списка, число сочетаний данных получается большим. Если дорога сделана составной и на каждом участке применяются свои параметры, то число вариантов совокупности факторов многократно увеличивается. При переходе к рассмотрению большого количества дорог задачи планирования получаются сложными хотя бы только из-за большого числа вариантов совокупности факторов. Кроме того, выявляется возможность постановки и решения большого количества задач.

Приведем некоторые задачи планирования для одной дороги.

1. Определить минимальное количество денежных средств, необходимых для эксплуатации автодороги в определенный срок с качеством покрытия выше заданного.

Фактически необходимо решить — по какой технологии проводить  ремонт дорожного покрытия и сколько раз в течение срока. Ответ можно получить после решения ряда задач с перебором технологий и сроков проведения ремонта. При решении каждой задачи используется формула (1). Предполагается, что в результате ремонта  качество покрытия восстанавливается до 100 баллов. Можно, однако, включить в число оптимизируемых параметров и величину восстанавливаемого качества. Из рис. 1 видно, что увеличение межремонтных сроков приводит к более интенсивному ухудшению качества покрытия, а значит к большим расходам на ремонт.  Уменьшение межремонтных сроков вызывает увеличение затрат на организацию работ и более частые расходы на ремонт. Поэтому существует оптимальное решение задачи 1.

2. Определить варианты оптимизируемых параметров, обеспечивающих при заданном бюджете денежных средств эксплуатацию автодороги в определенный срок с качеством покрытия в заданных пределах.

3. Разработать план расходования по годам выделенных денежных средств для максимального увеличения качества покрытия.

4. Определить минимальное количество денежных средств, необходимых для эксплуатации автодороги в определенный срок с возрастающим во времени по заданному закону качеством покрытия.

Рассмотрим сеть автомобильных дорог, состоящих из N дорог разной длины с разными  покрытиями. Для одного района крупного города N не менее 30—50. Пусть на каждой дороге используется своё покрытие, которому соответствует своя оценка качества на определенный момент времени. Введем комплексный критерий, в  каждый момент времени показывающий наихудшее значение качества покрытия оценки качества сети автомобильных дорог в виде:

K min (t)= min  Ki (t) , i= 1, 2, …, N                             (2)

Зададим ограничение снизу для допустимых значений Ki (t) в виде ломаной прямой линии. Возможный вид комплексного критерия оценки качества сети автомобильных дорог в виде (2) показан на рис. 2. Дорога, у которой в данный момент времени Ki (t) опустился ниже ограничения, подлежит ремонту. Возможны варианты, при которых это явление наблюдается подряд в течении ряда лет для разных дорог и на первый план выходит вопрос финансирования большого объёма ремонтных и строительных работ.

Рисунок 2. Изменение комплексного критерия оценки качества сети автомобильных дорог

Это вызовет необходимость создания очереди и плана выполнения строительных работ организациями. При этом должен быть проведен сравнительный экономический анализ с помощью временной модели изменения качества покрытий. При использовании (2) для сети автомобильных дорог могут быть поставлены ранее рассмотренные задачи 1-4.

Изложенная теория планирования вполне актуальна и реализуема, однако требует определённых усилий по хранению и обработке большого объёма информации, выбору наиболее эффективных методов решения оптимизационных комбинаторных задач и разработке программного обеспечения.

Список литературы:

1. Некрасов В. К. Строительство автомобильных дорог. Учебник для вузов. —М.: Транспорт, 2000.—416 с.
2. Правила диагностики оценки состояния автомобильных дорог. ВСН6—90. Минавтодор РСФСР. — М.: Транспорт, 1990.