Збірник наукових праць

DOI: https://doi.org/10.32515/2664-262X.2025.12(43).2.313-320

Determination of the Set of Factors of Efficiency of Functioning of Automobile Transport Systems by Mathematical Methods of Analysis

Dmytro Holub, Viktor Aulin, Ruslan Kichura, Oleksandr Yuvzenko

About the Authors

Dmytro Holub, Associate Professor, PhD of Transport Technologies (Candidate of Technical Sciences), Associate Professor of the Department of Machine Operation and Repair, Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, https://orcid.org/0000-0003-4984-1161, e-mail: dimchik529@gmail.com

Viktor Aulin, Professor, Doctor of Technical Sciences, Professor of the Department of Operation and Repair of Machines, Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2737-120X, e-mail: aulinvv@gmail.com

Ruslan Kichura, PhD student in Road Transport, Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, e-mail: romnik83@ukr.net

Oleksandr Yuvzenko, PhD Student in Road Transport, Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, e-mail: 40101001@gmail.com

Abstract

An analysis of the factors determining the efficiency of automobile transport systems using mathematical methods has been conducted. The most influential indicators reflecting the quantitative characteristics of this complex system have been identified, allowing for an assessment of the degree of correspondence between the actual results of transport operations and the desired outcomes. It has been shown that the efficiency of such operations can be evaluated using various mathematical methods. By applying these methods, it is possible to determine the probability of the transport system’s reliable operation over a specific period if the goal of transport operations is to enhance their quality and reliability. The factors considered in the study of the efficiency of automobile transport systems have been identified. It has been demonstrated that a significant portion of these factors is beyond the control of the decision-maker. These factors have been categorized, and a detailed classification has been provided. It has been revealed that in the study of automobile transport systems involving factors with stochastic variability, probability-statistical mathematical methods are widely used. These methods allow for determining the distributions of random variable factors. At the same time, assessing the efficiency of transport system operations while considering factors of a non-stochastic nature, which are uncertain, is significantly complicated by the lack of a general mathematical theory that forms a methodological basis for studying phenomena with uncertain factors. However, the application of applied mathematics methods, such as game theory, decision- making theory, and fuzzy set theory, enables the development of solutions to problems under conditions of uncertainty of a non-stochastic nature. The concept of membership functions has been examined from the perspective of elements of crisp and fuzzy set theories. Various forms of such functions in both analytical and graphical representations have been presented. It has been noted that these functions define a certain subset or subregion of the overall permissible range of factor variations. It has been determined that the subregion defined by the membership function, in a certain sense, reflects the degree of uncertainty of the studied factors. It has been shown that the smaller the subregion determined by the membership function, the lower the degree of uncertainty of the factors. It has been established that a fuzzy set is fully described by its membership function and is used to represent a large and imprecisely defined set of factors. It has also been found that a fuzzy set is empty if its membership function equals zero for all elements of the transport system. The transformation of uncertain random factors affecting the efficiency of automobile transport systems has been examined using the method of randomization. This method can be analyzed through a combination of probability theory and mathematical statistics methods.

Keywords

automobile transport system, factor, efficiency, operation, membership function, randomization, probability, expert assessment, set of factors

Full Text:

PDF

References

1. Achkasova, L. M. (2015). Justification of efficiency factors of freight transportation. Ekonomika transportnoho kompleksu, 25, 145–153 [in Ukrainian].

2. Aulin, V. V., Bilichenko, V. V., Holub, D. V., et al. (2017). Methodology of approaches to researching ways and factors ensuring transport efficiency and reliability. Visnyk mashynobuduvannia ta transportu, 2, 4–14 [in Ukrainian].

3. Aulin, V. V., & Holub, D. V. (2018). Implementation of the physical-information approach to improving transport reliability and efficiency. Visnyk Kharkivskoho natsionalnoho avtomobilno-dorozhnoho universytetu, 81, 3–10 [in Ukrainian].

4. Aulin, V. V., Bilichenko, V. V., Holub, D. V., et al. (2020). Formation of indicators to evaluate transportation process efficiency. Visnyk mashynobuduvannia ta transportu, 1(11), 5–10 [in Ukrainian].

5. Aulin, V. V., Holub, D. V., Lysenko, S. V., et al. (2020). Performance assessment of automotive transport systems using mathematical methods. Tekhnichnyi servis ahropromyslovoho, lisovoho ta transportnoho kompleksiv, 22, 262–271 [in Ukrainian].

6. Aulin, V. V., Bilichenko, V. V., Holub, D. V., et al. (2021). Features of transport efficiency evaluation at life-cycle stages. Visnyk mashynobuduvannia ta transportu, 13(1), 4–12 [in Ukrainian].

7. Volobuieva, T. V., Syrota, V. M., Mastepan, S. M., et al. (2024). Formation of conditions for efficient operation of enterprise transport systems. Visnyk mashynobuduvannia ta transportu, 1(19), 21–28 [in Ukrainian].

8. Holub, D. V. (2022). Methods and modeling approaches to efficiency of transport systems operations. Visnyk TsNTU. Tekhnichni nauky, 5(36)(1), 317–327 [in Ukrainian].

9. Holub, D. V., Aulin, V. V., Bilichenko, V. V., et al. (2022). System approach for evaluating regional transport system efficiency. Visnyk mashynobuduvannia ta transportu, 15(1), 6–14 [in Ukrainian].

10. Holub, D. V. (2023). Improving technological delivery process efficiency based on dynamic/static reserve analysis. Visnyk TsNTU. Tekhnichni nauky, 7(38)(1), 214–221 [in Ukrainian].

11. Holub, D. V., Bilichenko, V. V., Aulin, V. V., et al. (2023). Reliability and effectiveness of freight operations using structural failure tree analysis. Visnyk mashynobuduvannia ta transportu, 18(2), 46–55 [in Ukrainian].

12. Zheldak, T. A., Koriashkina, L. S., & Us, S. A. (2020). Fuzzy sets in decision-making systems: Textbook. Dnipro: NTU "DP" [in Ukrainian].

13. Us, S. A., & Koriashkina, L. S. (2018). Models and methods of decision-making: Textbook (2nd ed.). Dnipro: NTU "DP" [in Ukrainian].

14. Gu, Y., Fu, X., Liu, Z., Xu, X., & Chen, A. (2020). Performance of transportation network under perturbations: Reliability, vulnerability and resilience. Transportation Research Part E, 133, 204–211.

15. Miller-Hooks, E., Zhang, X., & Faturechi, R. (2012). Measuring and maximizing resilience of freight networks. Computers & Operations Research, 39, 1633–1643.

16. Shofiq, A., & Kakan, D. (2020). Resilience modeling concepts in transport systems: A comprehensive review. Journal of Infrastructure Preservation and Resilience, 1(8), 1–20.

Citations

1. Ачкасова Л.М. Обґрунтування факторів ефективності перевезення вантажів. Економіка транспортного комплексу. Вип. 25, 2015. С. 145-153.

2. Аулін В.В., Біліченко В.В., Голуб Д.В. та ін. Методологія підходів до дослідження шляхів і сукупності факторів забезпечення належного рівня ефективності і надійності транспортних систем. Вісник машинобудування та транспорту, №2, 2017. С. 4-14.

3. Аулін В.В., Голуб Д.В. Реалізація фізико-інформаційного підходу дослідження проблеми підвищення надійності та ефективності функціонування транспортних систем. Вісник Харківського національного автомобільно-дорожнього університету. Харків: ХНАДУ, Вип. 81, 2018. С. 3-10.

4. Аулін В.В., Біліченко В.В., Голуб Д.В. та ін. Формування показників оцінки ефективності транспортного процесу перевезень. Вісник машинобудування та транспорту, №1(11), 2020. С.5-10.

5. Аулін В.В., Голуб Д.В., Лисенко С.В. та ін. Оцінка працездатності автомобільних транспортних систем на основі математичних методів. Технічний сервіс агропромислового, лісового та транспортного комплексів, №22, 2020. С. 262-271.

6. Аулін В.В., Біліченко В.В., Голуб Д.В. та ін. Особливості дослідження ефективності транспортних систем на етапах життєвогоциклу. Вісник машинобудування та транспорту, No 13(1), 2021. с. 4-12.

7. Волобуєва Т. В., Сирота В. М., Мастепан С. М. та ін. Формування умов ефективного функціонування транспортної системи автотранспортного підприємства. Вісник машинобудування та транспорту, №1(19), 2024. С. 21-28.

8. Голуб Д.В. Методи та підходи до моделювання ефективності цілей операцій в транспортних системах. Вісник ЦНТУ. Технічні науки. Кропивницький: ЦНТУ, 2022. Вип. 5(36). Ч.1 С. 317-327.

9. Голуб Д.В., Аулін В.В., Біліченко В.В. та ін. Реалізація системного підходу при визначенні ефективності функціонування складних регіональних транспортних систем. Вісник машинобудування та транспорту, №15(1), 2022. С. 6-14.

10. Голуб Д.В. Підвищення ефективності управління технологічним процесом доставки на основі аналізу статичних та динамічних резервів транспортної системи. Вісник ЦНТУ. Технічні науки. Кропивницький: ЦНТУ, Вип. 7(38). Ч.1, 2023. С. 214-221.

11. Голуб Д.В., Біліченко В.В., Аулін В.В. та ін. Забезпечення та підвищення надійності й ефективності процесу автомобільних вантажних перевезень побудовою дерева відмов структурних елементів транспортної системи. Вісник машинобудування та транспорту, №18(2), 2023. С. 46-55.

12. Желдак Т.А., Коряшкіна Л.С., Ус С.А. Нечіткі множини в системах управління та прийняття рішень: навч. посіб. М-во освіти і науки України, Нац. техн. ун-т «Дніпровська політехніка». Дніпро: НТУ «ДП», 2020. 387 с.

13. Ус С.А., Коряшкіна Л.С. Моделі й методи прийняття рішень: навч. посіб. М-во освіти і науки України, Нац. техн. ун-т «Дніпровська політехніка». 2-ге вид. випр. Дніпро: НТУ «ДП», 2018. 300 с.

14. Gu, Y., Fu, X., Liu, Z., Xu, X., & Chen, A. Performance of transportation network under perturbations: reliability, vulnerability and resilience. Transportation Research Part E: Logistics and Transportation Review, 133 (1), 2020. pp. 204-211.

15. Miller-Hooks E., Zhang X., Faturechi R. Measuring and maximizing resilience of freight transportation networks. Comput Operations Res, Vol.39, 2012. pp. 1633-1643.

16. Shofiq A., Kakan D. Resilience modeling concepts in transportation systems: a comprehensive review based on mode, and modeling techniques. Journal of Infrastructure Preservation and Resilience, Vol. 1, № 8, 2020. pp. 1-20.