background image

 

Plik: Autobus_Analiza_Gotowości.doc 

 

 

ANALIZA  GOTOWOŚCI  AUTOBUSÓW  NA  PRZYKŁADZIE 

WYBRANEGO  OPERATORA  ZBIOROWEGO  TRANSPORTU 

PASAŻERSKIEGO 

 

1. Wprowadzenie 

 
Badania  obiektów  w  warunkach  ich  rzeczywistej  eksploatacji,  w  szczególności 

zaś badania pojazdów, są z reguły pracochłonne. Ich przeprowadzenie związane jest z 
wieloma  trudnościami  organizacyjnymi.  Podejmując  ryzyko  takich  badań,  będących 
kosztownym  przedsięwzięciem,  należy  gruntownie  przeanalizować  ich  niezbędność, 
celowość i zakres. Często więc eksperymentowanie na rzeczywistym systemie zastępuje 
się badaniami metodami modelowania i symulacji. 

Praktyka  w  zupełności  potwierdziła  słuszność  twierdzenia,  że  prawidłowe 

przygotowanie i zaprogramowanie badań jest niezbędnym warunkiem ich powodzenia. 
Stąd  nie  lekceważąc  innych  etapów,  najwięcej  uwagi,  wysiłku,  środków  rzeczowych  i 
finansowych,  należy  poświęcić  na  przygotowanie  badań.  W  fazie  prowadzenia  analiz 
należy uwzględnić takie elementy jak: cel badań, specyfika obiektu badań, ograniczenia 
czasowe,  możliwości  organizacyjno-finansowe,  możliwości  zastosowania  techniki 
rejestrowania  informacji  na  etapie  ich  zbierania,  możliwości  przetwarzania  i 
opracowywania wyników badań. 

Uwzględniając wskazane tu elementy, przygotowanie do analizy i analizę procesu 

eksploatacji  autobusów  w  wybranym  systemie  operatora  transportowego,  prowadzono 
w następujących etapach: 
•••• 

opis wybranego do analizy systemu operatora transportu autobusowego; 

•••• 

stworzenie bazy danych procesu eksploatacji autobusów; 

•••• 

opracowanie  modelu  matematycznego  i  symulacyjnego  stanów eksploatacyjnych 
autobusów, 

•••• 

wskazanie możliwości zastosowań opracowanych modeli. 
 
2. Wybór autobusów do analiz procesu eksploatacji 
 
W ramach zbiorowego transportu samochodowego występują różne formy i typy 

przedsiębiorstw.  W  zbiorowym  samochodowym  transporcie  pasażerskim  wyróżnić 
można  transport:  miejski,  wewnętrzny  (obsługujący  proces  produkcyjny  jednego 
przedsiębiorstwa),  regionalny,  międzyregionalny,  międzymiastowy,  dalekobieżny, 
międzynarodowy.  Od  wielu  lat  w  Polsce  niepodzielnie  w  publicznej  komunikacji 
zbiorowej 

największym 

operatorem 

(przewoźnikiem) 

jest 

Przedsiębiorstwo 

Komunikacji Samochodowej (PKS). W Polsce jest 174 PKS. Operatorzy ci zaspokajają 
najniezbędniejsze potrzeby transportowe miast i terenów wiejskich. 

Podstawowym  elementem  systemów  logistycznych  operatorów  zbiorowego 

transportu  pasażerskiego  jest  tabor  autobusowy.  Analizowany  w  niniejszej  pracy 
operator  transportowy  działa  w  ramach  oddziału  głównego  i  dwóch  oddziałów 
terenowych.  Każda  z  jednostek  dysponuje  własnym  taborem  autobusowym.  Czasowo 
niektóre  z  autobusów  mogą  być  przesuwane  do  dyspozycji  innych  jednostek  tego 
samego  operatora  transportowego.  W  jednostkach  tych  eksploatowanych  jest  łącznie 
155 autobusów.  

background image

Adam  Kadziński 

 

Podstawową  marką  jaką  dysponuje  analizowany  operator  transportowy  są 

autobusy  Autosan  (łącznie  75  pojazdów).  Tego  rodzaju  autobusy  są  najliczniej 
wykorzystywane przez polskich operatorów transportu pasażerskiego. Jest to związane 
m.in. ze stosunkowo niską ceną ich zakupu, z kosztami eksploatacji tych pojazdów oraz 
różnorodnym i funkcjonalnym ich wyposażeniem.. 

Do  dalszych  analiz  z  autobusów  Autosan,  którymi  dysponuje  operator 

transportowy losowo wybrano 10 pojazdów. 

 
3. Baza danych procesu eksploatacji autobusów 
 
Podstawą  analizy  procesu  eksploatacji  autobusów  eksploatowanych  w  systemie 

wybranego operatora transportowego będą zdarzenia eksploatacyjne zidentyfikowane w 
życiu  tych  pojazdów.  Głównymi  zdarzeniami  eksploatacyjnymi  są  rozpoczęcia  i 
zakończenia  planowych  lub  nieplanowych  obsług  autobusów.  Chwile  czasowe  tych 
zdarzeń  mogą  być  ustalane  m.in.  na  podstawie  dokumentacji  procesów  użytkowania  i 
obsługiwania autobusów. 

Do  analizy  procesu  eksploatacji  autobusów  zbudowano  bazę  danych  zdarzeń 

eksploatacyjnych.  Bazę  tę  przygotowano  w  formacie  programu  Microsoft  Excel  i 
zapamiętano w pliku BD_Autobus.Xls. Rekord bazy danych składa się z pól: 

♦ 

Nr rekordu − typ: liczba, 

♦ 

Data kalendarzowa − typ: data, 

♦ 

Oznaczenie stanu eksploatacyjnego autobusu − typ: tekst. 
Dla  każdego  z  wylosowanych  autobusów  eksploatowanych  przez  operatora 

transportowego  utworzono  oddzielną  bazę  danych  w  postaci  arkusza  roboczego  pliku 
BD_Autobus.Xls.  W  bazach  danych  umieszczono  rekordy  odpowiadające  eksploatacji 
autobusów w okresie 2 lat. 

 
4. Model stanów eksploatacyjnych autobusu 
 
4.1. Stany eksploatacyjne autobusu 
 
Podstawą  analizy  procesu  eksploatacji  autobusów  eksploatowanych  przez 

wybranego  do  analizy  operatora  zdarzenia  eksploatacyjne  zidentyfikowane  w  życiu 
tych pojazdów. Głównymi zdarzeniami eksploatacyjnymi są rozpoczęcia i zakończenia 
planowych  lub  nieplanowych  obsług  autobusów.  Chwile  czasowe  tych  zdarzeń  mogą 
być  ustalane  m.in.  na  podstawie  dokumentacji  procesów  użytkowania  i  obsługiwania 
autobusów.  

Na  podstawie  analizy  informacji  zawartych  w  dokumentacji  procesów 

użytkowania i obsługiwania autobusów stwierdzono, że proces eksploatacji 

{

}

0

:

)

(

4

t

 

t

X

 

pojedynczego autobusu jest procesem czterostanowym. Proces ten przyjmuje: 

• 

X

4

(t) = 1, 

 

gdy autobus w chwili t jest zdatny i znajduje się w stanie pracy (P); 

• 

X

4

(t) = 2, 

 

gdy  w  chwili  t  w  autobusie  wykonywane  są  obsługi  okresowe: 

pierwsza (OT-1), druga (OT-2) lub trzecia (OT-3); 

• 

X

4

(t) = 3, 

 

gdy w chwili t w autobusie wykonywana jest naprawa bieżąca (NB) 

w związku z zauważonymi uszkodzeniami; 

• 

X

4

(t) = 4, 

 

gdy  w  chwili  t  zdatny  do  wykonywania  zadań  autobus  przebywa  w 

rezerwie (R). 
Na  podstawie  zidentyfikowanych  stanów  eksploatacyjnych  autobusu  zbudowano 

graf jego stanów eksploatacyjnych pokazany na rysunku 1. 

background image

Adam  Kadziński 

 

 

 

Rys. 1. Graf  stanów  eksploatacyjnych  autobusu,  gdzie:  1 (P) – stan  zdatności  (użytkowania)  autobusu, 
2 (OT-1,2,3) – stan  obsług  okresowych  pierwszej,  drugiej  i  trzeciej,  3 (NB) – stan  naprawy  bieżącej, 
                                                      4 (R) – stan przebywania w rezerwie 

 
 
4.2. Model matematyczny autobusu 

 
Przyjmuje się, że proces  eksploatacji autobusów jest procesem Markowa. Proces 

stochastyczny

{

}

0

:

)

(

t

 

t

X

  nazywamy  procesem  Markowa,  jeżeli  dla  dowolnego  ciągu 

parametrów 

n

n

t

t

...

t

t

<

<

<

<

−1

1

0

,  dowolnych 

R

<

<

<

<

n

n

x

x

...

x

x

1

1

0

  oraz 

,...

,

n

2

1

=

 

zachodzi równość

.

 

 

( )

( )

( )

( )

{

}

( )

( )

{

}

1

1

0

0

1

1

1

1

=

=

=

=

=

=

=

n

n

n

n

n

n

n

n

x

t

X

x

t

X

P

x

t

X

,

x

t

X

,...,

x

t

X

x

t

X

P

(1)

 

Równość ta oznacza, że bezpośredni wpływ na stan procesu w chwili t

n

 ma jego 

stan w chwili t

n-1

.  

Dalej  będą  rozważane  procesy  Markowa  o  co  najwyżej  przeliczalnym  zbiorze 

stanów 

{

}

4

3

2

1

,

,

,

=

S

 i zbiorze parametrów czasowych 

)

0

+∞

=< ,

T

.  

Konsekwencją  przyjętych  założeń  jest  fakt,  że  sumaryczne  czasy  przebywania 

pojazdu w i-tych stanach przed przejściem do j-tych stanów, opisują zmienne losowe o 
rozkładach wykładniczych i funkcji gęstości prawdopodobieństwa postaci: 

 

( )

t

j

,

i

j

,

i

j

,

i

t

f

=

α

α

e

,  

{

}

4

3

2

1

,

,

,

j

,

i

(2)

 

gdzie α

i,j

  są intensywnościami przejść ze stanów i-tych do stanów j-tych. 

4

 

2

 

OT-1,2,3 

3

 

NB 

1

 

background image

Adam  Kadziński 

 

Zmienną  α

i,j

  w  równaniu (2)  należy  rozumieć  jako  intensywność  przejścia 

autobusu ze stanu i-tego do stanu j-tego, którą można wyznaczyć z zależności: 

 

j

,

i

j

,

i

T

1

=

α

,  

{

}

4

3

2

1

,

,

,

j

,

i

(3) 

gdzie T

i,j

  jest  wartością  średnią  wyznaczoną  z  realizacji  t

i,j

  zmiennej  losowej  będącej 

sumarycznym czasem przebywania autobusu w i-tym stanie przed przejściem do 
stanu j-tego. 
W dalszej części opisu modelu matematycznego przyjęto taką konwencję zapisu, 

że: 

 

{

}

4

3

2

1

,

,

,

    

,

)

(

,

,

,

l

...

j

i

...

l,

i

j

,

i

l

,...,

j

,

i

+

+

=

α

α

α

(4) 

Graf stanów czterostanowego modelu autobusu z formułami matematycznymi na 

prawdopodobieństwa przejść między jego stanami pokazano na rysunku 2. 

 

 

 

Rys. 2. Graf stanów czterostanowego modelu autobusu (znaczenie oznaczeń stanów autobusu jak  

na rys. 1, zaś wyjaśnienie pozostałych oznaczeń zamieszczono w tekście) 

 

Wyznaczenie  charakterystyk  eksploatacyjnych  autobusu  odwzorowywanego 

zbudowanym tu modelem jest konsekwencją rozwiązania następującego równania: 

 

(

) ( )

P

P

P

=

+

t

t

t

 

(5) 

gdzie: 

( )

t

P

 

− wektor prawdopodobieństw przebywania autobusu w stanach w chwili t, 

(

)

t

t

+

P

 

− wektor prawdopodobieństw przebywania autobusu w stanach w chwili 

(t+

∆t), 

P

 

− macierz prawdopodobieństw przejść między stanami 

{

}

4

3

2

1

  

)]

(

[

,

,

,

j

,

i

,

t

p

ij

=

P

 

− stany zdatności  

− stany niezdatności  

4

 

2

 

OT-1,2,3 

3

 

NB 

t

,

2

1

α

t

,

(2,3,4)

1

1 α

t

,

1

2

α

t

1

,

3

α

t

,

3

1

α

t

,

3

2

α

t

,

(1,4)

3

1 α

t

,

(1,3,4)

2

1 α

t

,

4

1

α

t

,

1

4

α

t

,

4

3

α

t

,

4

2

α

t

,

1

4

1 α

1

 

background image

Adam  Kadziński 

 

Z  przyjętych  założeń  i  z  rysunku 2  wynika  następująca  postać  macierzy 

prawdopodobieństw przejść między stanami modelu autobusu: 

 

 

=

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

,

,

,

,

,

,

,

,

1

4

3

4

3

2

4

3

2

1

1

0

0

1

0

1

1

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

4,1

3,4

(1,4)

3,1

2,4

2,3

)

(1

2,1

1,4

1,3

1,2

)

(

P

 

(6) 

Zatem równanie (5) można zapisać w postaci: 

[

] [

]

×

=

+

+

+

+

)

(

P

),

(

P

),

(

P

),

(

P

)

(

P

),

(

P

),

(

P

),

(

P

4

3

2

1

4

3

2

1

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

 

 

  

×

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

,

,

,

,

,

,

,

,

1

4

3

4

3

2

4

3

2

1

1

0

0

1

0

1

1

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

4,1

3,4

(1,4)

3,1

2,4

2,3

)

(1

2,1

1,4

1,3

1,2

)

(

 

(7) 

lub równoważnie: 

(

) ( )

(

)

( )

( )

( )

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

,

,

,

,

+

+

+

=

+

1

4

4

1

3

3

1

2

2

1

1

1

P

P

P

1

P

P

α

α

α

α

(2,3,4)

 

(

) ( )

( )

(

)

t

t

t

t

t

t

,

,

+

=

+

(1,3,4)

2

2

2

1

1

2

-

1

P

P

P

α

α

 

(

) ( )

( )

( )

(

)

t

t

t

t

t

t

t

t

+

+

=

+

(1,4)

,

3

3

3

,

2

2

3

,

1

1

3

1

P

P

P

P

α

α

α

 

(8)

 

(

) ( )

( )

( )

( )

(

)

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

,

,

,

,

+

+

+

=

+

1

4

4

4

3

3

4

2

2

4

1

1

4

-

1

P

P

P

P

P

α

α

α

α

 

Po przekształceniu układu (6) otrzymujemy: 

(

) ( )

( )

( )

( )

( )

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

,

,

,

,

+

+

+

=

+

1

4

4

1

3

3

1

2

2

1

1

1

1

P

P

P

P

P

P

α

α

α

α

(2,3,4)

 

(

) ( ) ( )

( )

t

t

t

t

t

t

t

,

,

=

+

(1,3,4)

2

2

2

1

1

2

2

P

P

P

P

α

α

 

(

) ( ) ( )

( )

( )

t

t

t

t

t

t

t

t

t

,

,

,

+

=

+

(1,4)

3

3

3

2

2

3

1

1

3

3

P

P

P

P

P

α

α

α

 

(9) 

(

) ( ) ( )

( )

( )

( )

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

,

,

,

,

+

+

=

+

1

4

4

4

3

3

4

2

2

4

1

1

4

4

P

P

P

P

P

P

α

α

α

α

 

Następnie 

(

) ( )

( )

( )

( )

( )

1

4

4

1

3

3

1

2

2

1

1

1

1

P

P

P

P

P

P

,

,

,

,

t

t

t

t

t

t

t

t

α

α

α

α

+

+

+

=

+

(2,3,4)

 

(

) ( ) ( )

( )

(1,3,4)

,

,

t

t

t

t

t

t

2

2

2

1

1

2

2

P

P

P

P

α

α

=

+

 

(

) ( ) ( )

( )

( )

(1,4)

,

,

,

t

t

t

t

t

t

t

3

3

3

2

2

3

1

1

3

3

P

P

P

P

P

α

α

α

+

=

+

 

(10)

 

(

) ( ) ( )

( )

( )

( )

1

4

4

4

3

3

4

2

2

4

1

1

4

4

P

P

P

P

P

P

,

,

,

,

t

t

t

t

t

t

t

t

α

α

α

α

+

+

=

+

 

background image

Adam  Kadziński 

 
Obliczając granicę po obu stronach równań układu można zapisać, że: 

(

) ( )

( )

( )

( )

( )

1

4

4

1

3

3

1

2

2

1

1

1

1

0

P

P

P

P

P

P

lim

,

,

,

,

t

t

t

t

t

t

t

t

t

α

α

α

α

+

+

+

=

+

(2,3,4)

 

(

) ( ) ( )

( )

(1,3,4)

,

,

t

t

t

t

t

t

t

2

2

2

1

1

2

2

0

P

P

P

P

lim

α

α

=

+

 

(

) ( ) ( )

( )

( )

(1,4)

,

,

,

t

t

t

t

t

t

t

t

3

3

3

2

2

3

1

1

3

3

0

P

P

P

P

P

lim

α

α

α

+

=

+

 

(11)

 

(

) ( ) ( )

( )

( )

( )

1

4

4

4

3

3

4

2

2

4

1

1

4

4

0

P

P

P

P

P

P

lim

,

,

,

,

t

t

t

t

t

t

t

t

t

α

α

α

α

+

+

=

+

 

a gdy zauważy się, że: 

(

) ( )

( )

t

t

t

t

t

t

i

i

i

t

d

dP

P

P

lim

0

=

+

S

i

 

 

dla

 

(12)

 

to 

( )

( )

( )

( )

( )

1

4

4

1

3

3

1

2

2

1

1

1

P

P

P

P

d

dP

,

,

,

,

t

t

t

t

t

t

α

α

α

α

+

+

+

=

(2,3,4)

 

( ) ( )

( )

(1,3,4)

,

,

t

t

t

t

2

2

2

1

1

2

P

P

d

dP

α

α

=

 

( ) ( )

( )

( )

(1,4)

,

,

,

t

t

t

t

t

3

3

3

2

2

3

1

1

3

P

P

P

d

dP

α

α

α

+

=

 

(13)

 

( ) ( )

( )

( )

( )

1

4

4

4

3

3

4

2

2

4

1

1

4

P

P

P

P

d

dP

,

,

,

,

t

t

t

t

t

t

α

α

α

α

+

+

=

 

Układ  (11)  jest  układem  równań  różniczkowych  liniowych  o  stałych  współczynnikach.  W 
warunkach ustalonych, tzn. 

( )

  

0

d

dP

,

t

t

i

=

 

( )

S

=

i

,

t

i

i

 

 

dla

  

P

P

(14)

 

układ ten przyjmuje postać następującą: 

1

4

4

1

3

3

1

2

2

1

1

P

P

P

P

0

,

,

,

,

α

α

α

α

+

+

+

=

(2,3,4)

 

(1,3,4)

,

,

2

2

2

1

1

P

P

0

α

α

=

 

(1,4)

,

,

,

3

3

3

2

2

3

1

1

P

P

P

0

α

α

α

+

=

 

(15)

 

1

4

4

4

3

3

4

2

2

4

1

1

P

P

P

P

0

,

,

,

,

α

α

α

α

+

+

=

 

Z układu równań (13) wynikają następujące zależności: 

1

2

2

1

2

P

P

=

(1,3,4)

,

,

α

α

 

1

,

2

2

,

1

,

3

3

,

2

,

3

3

,

1

3

P

P



+

=

(1,3,4)

(1,4)

(1,4)

α

α

α

α

α

α

 

(16)

 

1

,

2

2

,

1

,

3

3

,

2

1

,

4

4

,

3

,

3

3

,

1

1

,

4

4

,

3

,

2

2

,

1

1

,

4

4

,

2

1

,

4

4

,

1

4

P

P



+

+

+

=

(1,3,4)

(1,4)

(1,4)

(1,3,4)

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

 

background image

Adam  Kadziński 

 
Ponieważ 

 

4

3

2

1

P

P

P

P

1

+

+

+

=

(17)

 

+



+

+

+

=

1

,

2

2

,

1

,

3

3

,

2

,

3

3

,

1

1

,

2

2

,

1

1

P

P

P

1

(1,3,4)

(1,4)

(1,4)

(1,3,4)

α

α

α

α

α

α

α

α

 

1

,

2

2

,

1

,

3

3

,

2

1

,

4

4

,

3

,

3

3

,

1

1

,

4

4

,

3

,

2

2

,

1

1

,

4

4

,

2

1

,

4

4

,

1

P



+

+

+

+

(1,3,4)

(1,4)

(1,4)

(1,3,4)

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

(18)

 

a prawdopodobieństwo przebywania autobusu w poszczególnych stanach modelu można opisać 
następującymi wzorami: 

,

1

1

1

P

,

2

2

,

1

,

3

3

,

2

,

3

3

,

1

1

,

4

4

,

3

1

,

4

4

,

2

,

3

3

,

2

,

2

2

,

1

1

,

4

4

,

1

,

3

3

,

1

1



+

+



+

+

+

+

+

=

(1,3,4)

(1,4)

(1,4)

(1,4)

(1,3,4)

(1,4)

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

 

(19)

 

1

2

2

1

2

P

P

=

(1,3,4)

,

,

α

α

 

(20) 

1

,

2

2

,

1

,

3

3

,

2

,

3

3

,

1

3

P

P



+

=

(1,3,4)

(1,4)

(1,4)

α

α

α

α

α

α

 

(21) 

1

,

2

2

,

1

,

3

3

,

2

,

3

3

,

1

1

,

4

4

,

3

,

2

2

,

1

1

,

4

4

,

2

1

,

4

4

,

1

4

P

P





+

+

+

=

(1,3,4)

(1,4)

(1,4)

(1,3,4)

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

 

(22)

 

 

Uwzględniając  to,  że  suma  prawdopodobieństw  przebywania  autobusu  w  stanach 

zdatności (rys. 2) jest współczynnikiem gotowości autobusu K

g

 oraz suma prawdopodobieństw 

przebywania autobusu w stanach niezdatności (rys. 2) jest jego współczynnikiem niegotowości 
K

ng

, otrzymujemy odpowiednio 



+

+



+

+

+

+

+





+

+

+

+

=

+

=

(1,3,4)

(1,4)

(1,4)

(1,4)

(1,3,4)

(1,4)

(1,3,4)

(1,4)

(1,4)

(1,3,4)

,

2

2

,

1

,

3

3

,

2

,

3

3

,

1

1

,

4

4

,

3

1

,

4

4

,

2

,

3

3

,

2

,

2

2

,

1

1

,

4

4

,

1

,

3

3

,

1

,

2

2

,

1

,

3

3

,

2

,

3

3

,

1

1

,

4

4

,

3

,

2

2

,

1

1

,

4

4

,

2

1

,

4

4

,

1

4

1

1

1

1

P

P

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

g

K

(23)

 

 



+

+



+

+

+

+

+

+

+

=

+

=

(1,3,4)

(1,4)

(1,4)

(1,4)

(1,3,4)

(1,4)

(1,3,4)

(1,4)

(1,4)

(1,3,4)

,

2

2

,

1

,

3

3

,

2

,

3

3

,

1

1

,

4

4

,

3

1

,

4

4

,

2

,

3

3

,

2

,

2

2

,

1

1

,

4

4

,

1

,

3

3

,

1

,

2

2

,

1

,

3

3

,

2

,

3

3

,

1

,

2

2

,

1

3

2

1

1

P

P

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

α

ng

K

 . 

(24)

 

 

background image

Adam  Kadziński 

 

4.3. Komputerowy model symulacyjny autobusu 

 

Formuły  matematyczne  modelu  autobusu 

oprogramowano 

symulatorze 

komputerowym  Symulator_Autobusu.xls.  Program  Symulator_Autobusu.xls  jest  aplikacją 
opracowaną w programie Microsoft Excel.  

Podstawową  częścią  symulatora  jest  arkusz  roboczy Model_symulacyjny_autobusu. 

Można w nim wskazać cztery następujące części (rys. 3): 

− 

formularz do wprowadzania danych modelu (

część 1

), 

− 

zakres  przedstawiający  wyniki  obliczeń  dokonanych  według  formuł  modelu 
matematycznego (

część 2

), 

− 

tabela  stanowiąca  bazę  danych  kolejnych  zestawów  (wariantów)  danych  wejściowych 
modelu (część 3),

 

− 

tabela  stanowiąca  bazę  danych  wyników  obliczeń  dla  odpowiednich  zestawów  danych 
wejściowych modelu (część 4).

 

 

Rys. 3. Widok arkusza roboczego Model_symulacyjny_autobusu symulatora Symulator_autobusu.xls w fazie 

wyjściowej do badań  

Część 1 

Część 2 

Część 4 

Część 3 

background image

Adam  Kadziński 

 

W formularzu do wprowadzania danych modelu (rys. 3 − 

część 1

) deklaruje się: 

− 

wartość średnią T

1,2 

sumarycznych czasów t

1,2 

pracy autobusu między sąsiednimi 

zdarzeniami  rozpoczęcia  jednej  z  obsług  okresowych  (rozumianą  inaczej  jako 
wartość  średnia  sumarycznego  czasu  pobytu  autobusu  w  stanie  pierwszym 
modelu  między  sąsiednimi  zdarzeniami  przejścia  z  tego  stanu  do stanu drugiego 
modelu);  na  rys. 3  tę  daną  wejściową  opisano  −  Średni  czas  pobytu  w  stanie 1 
przed przejściem do 2; 

− 

wartość średnią T

1,3 

sumarycznych czasów t

1,3 

pracy autobusu między sąsiednimi 

zdarzeniami  rozpoczęcia  naprawy  bieżącej  (rozumianą  inaczej  jako  wartość 
średnia sumarycznego czasu pobytu autobusu w stanie pierwszym modelu między 
sąsiednimi  zdarzeniami  przejścia  z  tego  stanu  do  stanu  trzeciego  modelu);  na 
rys. 3  tę  daną  wejściową  opisano  −  Średni  czas  pobytu  w  stanie 1  przed 
przejściem do 3; 

− 

wartość średnią T

1,4 

sumarycznych czasów t

1,4 

pracy autobusu między sąsiednimi 

zdarzeniami  przejścia  do  stanu  rezerwy  (rozumianą  inaczej  jako  wartość  średnia 
sumarycznego  czasu  pobytu  autobusu  w  stanie  pierwszym  modelu  między 
sąsiednimi  zdarzeniami  przejścia  z  tego  stanu  do  stanu  czwartego  modelu);  na 
rys. 3  tę  daną  wejściową  opisano  −  Średni  czas  pobytu  w  stanie 1  przed 
przejściem do 4; 

− 

wartość  średnią  T

2,1 

sumarycznych  czasów  t

2,1 

wykonywania  jednej  z  obsług 

technicznych  autobusu  między  sąsiednimi  zdarzeniami  skierowania  po  obsłudze 
do  pracy  (rozumianą  inaczej  jako  wartość  średnia  sumarycznego  czasu  pobytu 
pojazdu w stanie drugim modelu między sąsiednimi zdarzeniami przejścia z tego 
stanu do stanu pierwszego modelu); na rys. 3 tę daną wejściową opisano − Średni 
czas pobytu w stanie 2 przed przejściem do 1; 

− 

wartość  średnią  T

2,3 

sumarycznych  czasów  t

2,3 

wykonywania  jednej  z  obsług 

technicznych  autobusu  między  sąsiednimi  zdarzeniami  skierowania  po  obsłudze 
do  naprawy  bieżącej  (rozumianą  inaczej  jako  wartość  średnia  sumarycznego 
czasu  pobytu  pojazdu  w  stanie  drugim  modelu  między  sąsiednimi  zdarzeniami 
przejścia z tego stanu do stanu trzeciego modelu); na rys. 3 − Średni czas pobytu 
w stanie 2 przed przejściem do 3;  

− 

wartość  średnią  T

2,4 

sumarycznych  czasów  t

2,4 

wykonywania  jednej  z  obsług 

technicznych  autobusu  między  sąsiednimi  zdarzeniami  skierowania  po  obsłudze 
do rezerwy (rozumianą inaczej jako wartość średnia sumarycznego czasu pobytu 
pojazdu w stanie drugim modelu między sąsiednimi zdarzeniami przejścia z tego 
stanu do stanu czwartego modelu); na rys. 3 − Średni czas pobytu w stanie 2 przed 
przejściem do 4; 

− 

wartość średnią T

3,1 

sumarycznych czasów t

3,1 

przeprowadzania naprawy bieżącej 

autobusu  między  sąsiednimi  zdarzeniami  skierowania  po  naprawie  do  pracy 
(rozumianą  inaczej  jako  wartość  średnia  sumarycznego  czasu  pobytu  pojazdu  w 
stanie  trzecim  modelu  między  sąsiednimi  zdarzeniami  przejścia  z  tego  stanu  do 
stanu  pierwszego  modelu);  na  rys. 3 −  Średni  czas  pobytu  w  stanie 3  przed 
przejściem do 1; 

− 

wartość średnią T

3,4 

sumarycznych czasów t

3,4 

przeprowadzania naprawy bieżącej 

autobusu  między  sąsiednimi  zdarzeniami  skierowania  po  naprawie  do  rezerwy 
(rozumianą  inaczej  jako  wartość  średnia  sumarycznego  czasu  pobytu  pojazdu  w 
stanie  trzecim  modelu  między  sąsiednimi  zdarzeniami  przejścia  z  tego  stanu  do 
stanu  czwartego  modelu);  na  rys. 3 −  Średni  czas  pobytu  w  stanie 3  przed 
przejściem do 4; 

background image

Adam  Kadziński 

10 

 
− 

wartość  średnią  T

4,1 

czasów  t

4,1 

przebywania  autobusu  w  rezerwie  (rozumianą 

inaczej  jako  wartość  średnia  czasu  pobytu  pojazdu  w  stanie  czwartym  modelu 
przed  przejściem  z  tego  stanu  do  stanu  pierwszego  modelu);  na  rys. 3 −  Średni 
czas pobytu w stanie 4 przed przejściem do 1. 
W  aplikacji  Symulator_Autobusu.xls  umieszczono  specjalne  procedury  operacyjne. 

Oprogramowanie  wszystkich  procedur  operacyjnych  zostało  umieszczone  w  arkuszu 
makr. W wersji użytkowej symulatora arkusz makr jest ukryty. Procedury operacyjne są 
przypisane  do  specjalnych  przycisków  i  nadane  są  im  odpowiednie  nazwy  (rys. 3). 
Pełna lista i znaczenie procedur operacyjnych  przedstawiają się następująco: 

• 

zapis  wariantu  (zestawu)  danych  wejściowych  i  odpowiadających  im  wyników 
obliczeń 

do 

baz 

danych 

modelu 

autobusu 

(przycisk 

»Zapisz rozwiązania do bazy«), 

• 

sortowanie baz danych modelu autobusu w każdym z pól rekordu baz (przyciski 
»Sortuj malejąco«  i  »Sortuj rosnąco«);  przed  naciśnięciem  przycisku  należy 
wskazać pole rekordu − przez umieszczenie w nim kursora − według którego ma 
nastąpić sortowanie,  

• 

usuwanie  wybranych  rekordów  z  baz  danych  (przycisk  »Usuń wiersz  z bazy«); 
przed naciśnięciem przycisku należy wskazać rekord − przez umieszczenie w nim 
kursora − który ma zostać usunięty, 

• 

całkowite czyszczenie baz danych (przycisk »Wyczyść bazę«), 

• 

przepisanie  danych  ze  wskazanego  rekordu  bazy  danych  wejściowych  do 
formularza  danych  wejściowych  modelu  (przycisk  »Przepisz dane«);  przed 
naciśnięciem  przycisku  należy  wskazać  rekord  −  przez  umieszczenie  w  nim 
kursora − z którego dane mają ulec przepisaniu, 

• 

ukrywanie  i  ponowne  pokazywanie  bazy  danych  wejściowych  modelu  autobusu 
(przyciski »Ukryj bazę danych« i »Pokaż bazę danych«), 

• 

drukowanie  aktualnej  postaci  arkusza  roboczego  Model_symulacyjny_autobusu  a 
m.in. wszystkich rekordów baz danych (przycisk »Drukuj wyniki«). 

 

background image

Adam  Kadziński 

11 

 

4.4. Przykłady zastosowania modeli autobusu 

 

♦  Problem badawczy 1 

 
Na  podstawie  informacji  zgromadzonych  w  bazach  danych  odpowiadających 

eksploatacji  autobusów  w  okresie  2  lat  należy  wyznaczyć  średnie  sumaryczne  czasy 
pobytu  poszczególnych  autobusów  (wg  oznaczeń  pojazdów  przyjętych  w 
podrozdziale 2)  w  stanach  i-tych  przed  przejściem  do  stanów  j-tych  (wg  oznaczeń 
stanów  jak  na  rys. 1).  Zestawienia  średnich  sumarycznych  czasów  pobytu  w  stanach  
i-tych  przed  przejściem  do  stanów  j-tych  -  dla  dwu  wybranych  autobusów  - 
zamieszczono w tabelach 1 i 2. 

Tabela 1 

Zestawienie średnich sumarycznych czasów pobytu autobusu A1  

w stanach i-tych przed przejściem do stanów j-tych  

 

Lp. 

 

Opis średnich sumarycznych czasów pobytu 

jak w symulatorze komputerowym 

Symulator_Autobusu.xls – rys. 3 

Oznaczenie 

średnich 

czasów 

Wartości średnich 

czasów   

[dni] 

1.  Średni czas pobytu w stanie 1 przed przejściem do stanu 2 

T

1,2

 

39,3 

2.  Średni czas pobytu w stanie 1 przed przejściem do stanu 3 

T

1,3

 

69,8 

3.  Średni czas pobytu w stanie 1 przed przejściem do stanu 4 

T

1,4

 

28,5 

4.  Średni czas pobytu w stanie 2 przed przejściem do stanu 1 

T

2,1

 

2,0 

5.  Średni czas pobytu w stanie 2 przed przejściem do stanu 3 

T

2,3

 

24,0 

6.  Średni czas pobytu w stanie 2 przed przejściem do stanu 4 

T

2,4

 

8.0 

7.  Średni czas pobytu w stanie 3 przed przejściem do stanu 1 

T

3,1

 

5,8 

8.  Średni czas pobytu w stanie 3 przed przejściem do stanu 4 

T

3,4

 

52,0 

9.  Średni czas pobytu w stanie 4 przed przejściem do stanu 1 

T

4,1

 

1,0 

 Źródło: badania własne 

Tabela 2 

Zestawienie średnich sumarycznych czasów pobytu autobusu A3  

w stanach i-tych przed przejściem do stanów j-tych  

 

Lp. 

 

Opis średnich sumarycznych czasów pobytu 

jak w symulatorze komputerowym 

Symulator_Autobusu.xls – rys. 3 

Oznaczenie 

średnich 

czasów 

Wartości średnich 

czasów   

[dni] 

1.  Średni czas pobytu w stanie 1 przed przejściem do stanu 2 

T

1,2

 

74,4 

2.  Średni czas pobytu w stanie 1 przed przejściem do stanu 3 

T

1,3

 

95,7 

3.  Średni czas pobytu w stanie 1 przed przejściem do stanu 4 

T

1,4

 

27,9 

4.  Średni czas pobytu w stanie 2 przed przejściem do stanu 1 

T

2,1

 

2,4 

5.  Średni czas pobytu w stanie 2 przed przejściem do stanu 3 

T

2,3

 

19,0 

6.  Średni czas pobytu w stanie 2 przed przejściem do stanu 4 

T

2,4

 

brak zdarzenia 

7.  Średni czas pobytu w stanie 3 przed przejściem do stanu 1 

T

3,1

 

2,1 

8.  Średni czas pobytu w stanie 3 przed przejściem do stanu 4 

T

3,4

 

15,0 

9.  Średni czas pobytu w stanie 4 przed przejściem do stanu 1 

T

4,1

 

1,0 

 Źródło: badania własne 

background image

Adam  Kadziński 

12 

 

Tak  przygotowane  zestawy  danych  jak  w  tabelach 1  i  2,  mogą  być  pomocne  do 

wyznaczenia  charakterystyk  eksploatacyjnych  kolejnych  autobusów.  Lista  tych 
charakterystyk może przedstawiać się następująco: 

prawdopodobieństwo stanu zdatności i realizacji przez autobus zadań − P

1

prawdopodobieństwo przeprowadzania obsług okresowych autobusu − P

2

prawdopodobieństwo przeprowadzania napraw bieżących autobusu − P

3

prawdopodobieństwo przebywania autobusu w rezerwie − P

4

współczynnik gotowości autobusu − K

g

współczynnik niegotowości autobusu − K

ng

Do  wyznaczenia  charakterystyk  eksploatacyjnych  autobusów  wykorzystano  

Symulator_Autobusu.xls  opracowany  na  podstawie  czterostanowego  markowskiego 
modelu  autobusu.  W  tabeli 3  zestawiono  obliczone  wartości  charakterystyk 
eksploatacyjnych  wszystkich  badanych  autobusów.  Dodatkowo  wyniki  tych  obliczeń 
(posortowane  wg  rosnącego  współczynnika  gotowości  autobusu)  wraz  z  listą 
wszystkich danych wejściowych, przedstawiono na rysunku 4. 

 

background image

Adam  Kadziński 

13 

 

 

Rys. 4. Widok symulatora komputerowego Symulator_Autobusu.xls z wartościami charakterystyk 

eksploatacyjnych wszystkich badanych autobusów i listą danych wejściowych odpowiadającymi 

problemowi badawczemu 1 

 

background image

Adam  Kadziński 

14 

 

Tabela 3 

Zestawienie charakterystyk eksploatacyjnych dziesięciu badanych autobusów  

 

Lp. 

 

Oznaczenie 

autobusu  

P

1

 

P

2

 

P

3

 

P

4

 

K

g

 

K

ng

 

 

1. 

A1 

0,86006 

0,03283 

0,07145 

0,03566 

0,8957 

0,1043 

Min 

2. 

A2 

0,88513 

0,04082 

0,03154 

0,04251 

0,9276 

0,0724 

 

3. 

A3 

0,91914 

0,02632 

0,02025 

0,03429 

0,9534 

0,0466 

Max 

4. 

A4 

0,91980 

0,0592 

0,02686 

0,02742 

0,9472 

0,0528 

 

5. 

A5 

0,89198 

0,03964 

0,02591 

0,04246 

0,9344 

0,0656 

 

6. 

A6 

0,90428 

0,01920 

0,03284 

0,04368 

0,9480 

0,0520 

 

7. 

A7 

0,89353 

0,04922 

0,01846 

0,03880 

0,9323 

0,0677 

 

8. 

A8 

0,89970 

0,02460 

0,03704 

0,03867 

0,9384 

0,0616 

 

9. 

A9 

0,88600 

0,02314 

0,05665 

0,03421 

0,9202 

0,0798 

 

10. 

A10 

0,89202 

0,02597 

0,04500 

0,03701 

0,9290 

0,0710 

 

 Źródło: badania własne 

 
Ze  zrealizowanych  obliczeń  wynika,  że  najmniejszym  współczynnikiem 

gotowości    charakteryzuje  się  autobus  A1,  zaś  największym  współczynnikiem 
gotowości legitymuje się autobus A3 (tabela 3).  

Relatywnie  najniższy  współczynnik  gotowości  autobusu  A1  wynika  głównie  ze 

stosunkowo  częstego  kierowania  autobusu  do  przeglądów  okresowych  i  konieczności 
przeprowadzania  częstych  napraw  bieżących  (tabela 1).  Dodatkowo  niewątpliwie  na 
niski  współczynnik  gotowości    autobusu  A1  ma  wpływ  znaczna  wartość  średniego 
czasu wykonywania napraw bieżących tego autobusu (5,8 dnia – tabela 1).  

background image

Adam  Kadziński 

15 

 

 

♦  Problem badawczy 2 

 

Przyjmijmy,  że  proces  eksploatacji  pojedynczego  autobusu  odwzorowuje 

markowski  czterostanowy  model.  Niech  eksploatację  przeciętnego  autobusu 
wykorzystywanego przez wybranego operatora transportowego opisują charakterystyki 
czasowe stanów eksploatacyjnych zestawione w tabeli 4.  

 

Tabela 4 

Zestawienie średnich sumarycznych czasów pobytu przeciętnego autobusu  (ustalonego na podstawie 

autobusów A1

÷ A10) w stanach i-tych przed przejściem do stanów j-tych  

 

Lp. 

 

Opis danych wejściowych  (początkowych) 

jak w symulatorze komputerowym 

Symulator_Autobusu.xls – rys. 4.3 

Oznaczenie 

danych 

wejściowych 

Wartości danych 

zestawu  

Aśr_1-10 [dni] 

1.  Średni czas pobytu w stanie 1 przed przejściem do stanu 2 

T

1,2

 

61,1 

2.  Średni czas pobytu w stanie 1 przed przejściem do stanu 3 

T

1,3

 

71,0 

3.  Średni czas pobytu w stanie 1 przed przejściem do stanu 4 

T

1,4

 

28,2 

4.  Średni czas pobytu w stanie 2 przed przejściem do stanu 1 

T

2,1

 

2,8 

5.  Średni czas pobytu w stanie 2 przed przejściem do stanu 3 

T

2,3

 

21,8 

6.  Średni czas pobytu w stanie 2 przed przejściem do stanu 4 

T

2,4

 

9,0 

7.  Średni czas pobytu w stanie 3 przed przejściem do stanu 1 

T

3,1

 

3,3 

8.  Średni czas pobytu w stanie 3 przed przejściem do stanu 4 

T

3,4

 

16,3 

9.  Średni czas pobytu w stanie 4 przed przejściem do stanu 1 

T

4,1

 

1,0 

 Źródło: badania własne 

Takie  jak  w  tabeli 4  charakterystyki  średnich  sumarycznych  czasów  pobytu 

autobusu  w  określonych  stanach  przed  przejściem  do  innych  możliwych  stanów 
(zgodnie  z  modelem  jak  na  rys. 2)  generują  współczynnik  gotowości  pojazdu 
K

g

 = 0,9333 (zestaw danych i rozwiązań Aśr_1-10 w tabeli 5). 

Interesującym  wydaje  się  uzyskanie  odpowiedzi  na  pytanie:  „O  ile  zwiększy  się 

współczynnik 

gotowości 

autobusu 

charakterystykach 

czasowych 

stanów 

eksploatacyjnych  autobusu  przeciętnego,  gdy  skróceniu  ulegną  czasy  pobytu  w  stanie 
obsług okresowych (stan 2 – rys. 3) i w stanie napraw bieżących (stan 3 – rys. 3)?”. 

W celu odpowiedzi na postawione pytanie przygotowano kilka zestawów danych 

wejściowych  modelu  odpowiadających  różnym  wariantom  średnich  czasów  trwania 
obsług  okresowych  (T

2,1

)  i  napraw  bieżących  (T

3,1

).  Zestawy  danych  wejściowych  i 

współczynnik  gotowości  uzyskany  przy  tych  warunkach  eksploatacji  autobusów 
zestawiono  w  tabeli 5,  natomiast  na  rysunku 5  pokazano  wydruk  wyników  obliczeń 
wszystkich  charakterystyk  eksploatacyjnych  autobusów  uzyskanych  za  pomocą 
symulatora komputerowego Symulator_Autobusu.xls   

 

background image

Adam  Kadziński 

16 

 

Tabela 5 

Zestawy danych i niektóre rozwiązania w problemie badawczym 2 

 

Lp. 

 

Oznacz. 

danych i 

współcz. 

gotowości 

Wartości danych wejściowych i wyniki obliczeń współczynnika gotowości  

dla zestawów (wariantów) danych 

 

 

Aśr_1-10  Aśr_OT_1,5  Aśr_OT_1,0  Aśr_NB_2,5  Aśr_NB_1,5  Aśr_NB_1,0  OT_1_NB_1

 

1. 

T

1,2

 [dni] 

61,1 

61,1 

61,1 

61,1 

61,1 

61,1 

61,1 

2. 

T

1,3

 [dni] 

71,0 

71,0 

71,0 

71,0 

71,0 

71,0 

71,0 

3. 

T

1,4

 [dni] 

28,2 

28,2 

28,2 

28,2 

28,2 

28,2 

28,2 

4. 

T

2,1

 [dni] 

2,8 

1,5 

1,0 

2,8 

2,8 

2,8 

1,0 

5. 

T

2,3

 [dni] 

21,8 

21,8 

21,8 

21,8 

21,8 

21,8 

21,8 

6. 

T

2,4

 [dni] 

9,0 

9,0 

9,0 

9,0 

9,0 

9,0 

9,0 

7. 

T

3,1

 [dni] 

3,3 

3,3 

3,3 

2,5 

1,5 

1,0 

1,0 

8. 

T

3,4

 [dni] 

16,3 

16,3 

16,3 

16,3 

16,3 

16,3 

16,3 

9. 

T

4,1

 [dni] 

1,0 

1,0 

1,0 

1,0 

1,0 

1,0 

1,0 

10. 

K

g

  [

−] 

0,9333 

0,9446 

0,9501 

0,9408 

0,9514 

0,9572 

0,9737 

Źródło: badania własne  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rys. 5. Wydruk wyników obliczeń charakterystyk eksploatacyjnych autobusów uzyskanych za pomocą 

symulatora komputerowego Symulator_Autobusu.xls a związanych z  problemem badawczym 2 

 

Zestawy  danych  traktowane  jako  warianty  zmian  technicznych  i/lub 

organizacyjnych  (tabela 5  i  rys. 5)  w  eksploatacji  autobusów  należy  rozumieć  m.in. 
następująco: 

background image

Adam  Kadziński 

17 

 
• 

Aśr_OT_1,5 − skrócić czasy t

2,1

 (czasy wykonywania przeglądów okresowych) do 

takich aby ich wartość średnia T

2,1

 była nie większa niż 1,5 dnia; 

• 

OT_1_NB_1 − skrócić  czasy  t

2,1

  (czasy  wykonywania  przeglądów  okresowych) 

do  takich  aby  ich  wartość  średnia  T

2,1

  była  nie  większa  niż  1  dzień  i  jednocześnie 

skrócić  czasy  t

3,1

  (czasy  wykonywania  napraw  bieżących)  do  takich  aby  ich  wartość 

średnia T

3,1

 była nie większa niż 1 dzień. 

Z  przedstawionych  rezultatów  badań  symulacyjnych  wynika,  że  poprzez 

skrócenie  czasów pobytu autobusu w stanie obsług okresowych i/lub w stanie napraw 
bieżących,  można  uzyskać  zwiększenie  współczynnika  gotowości  od  wartości 
K

g

=0,9333  (zestaw  danych  Aśr_1-10)  do  wartości  K

g

=0,9737  (zestaw  danych 

OT_1_NB_1). 

 
5. Podsumowanie 

 

W  pracy  przeprowadzono  analizę  procesu  eksploatacji  autobusów  wybranego 

operatora  transportowego.  Dokonano  prezentacji  wybranego  do  analizy  systemu 
operatora  transportowego  przez:  wskazanie  na  obszar  jego  działania,  przedstawienie 
pojazdów eksploatowanych w systemie i opis realizowanych przez nie zadań. 

Punktem  wyjścia  prowadzonych  analiz  stał  się  zarejestrowany  w  bazie  danych 

przebieg  procesu  eksploatacji  autobusów.  Na  tej  podstawie  zidentyfikowano  stany 
eksploatacyjne autobusów i możliwości zmian tych stanów. Pozwoliło to na stworzenie 

rozwiązanie 

wielostanowego 

matematycznego 

modelu 

autobusu. 

Model 

matematyczny  odwzorowano  w  komputerowym  modelu  symulacyjnym  o  nazwie 
Symulator_autobusu.xls. 

W  części  aplikacyjnej  pracy  sformułowano  i  rozwiązano  przykładowe  problemy 

badawcze. W ramach tych przykładów dokonano badań symulacyjnych kilku zestawów 
rozwiązań  techniczno-organizacyjnych  pozwalających  m.in.  zwiększyć  współczynnik 
gotowości autobusów użytkowanych przez wybranego do analizy operatora zbiorowego 
transportu pasażerskiego.