CC BY
26
-----------------------□ □---------------------------
У статті розглянуто питання прогнозування еволюції ергономічної системи «водій - транспортний засіб - транспортна мережа - середовище» з урахуванням впливу середовища на прикладі прогнозування обсягів перевезень пасажирів міським транспортом у м. Харкові
Ключові слова: прогнозування, еволюція, обсяги перевезень, середовище
□-------------------------------------□
В статье рассмотрен вопрос прогнозирования эволюции эргономичной системы «водитель
- транспортное средство - транспортная сеть -среда» с учетом влияния среды на примере прогнозирования объемов перевозок пассажиров городским транспортом в г. Харькове
Ключевые слова: прогнозирование, эволюция, объемы перевозок, среда
□-------------------------------------□
In article the question of forecasting of evolution ergonomic system «the driver - the vehicle - the transport network - environment» taking into account influence of environment on an example forecasting volumes of transportations passengers by a municipal transportation in Kharkov is considered
Keywords: forecasting, evolution, volume of transportations, environment -----------------------□ □---------------------------
УДК 656.135.073
ПРОГНОЗУВАННЯ ЕВОЛЮЦІЇ СИСТЕМИ «ВТМС» З УРАХУВАННЯМ ВПЛИВУ СЕРЕДОВИЩА
І. Е. Л и н н и к
Кандидат технічних наук, доцент Кафедра містобудування* Контактний тел.: (057) 338-68-88, 050-935-68-92
Я.В. Санько
Кандидат технічних наук, доцент Кафедра транспортних систем і логістики* *Харківська національна академія міського
господарства
вул. Революції, 12, м. Харків, Україна, 61002
1. Вступ
Одними з найважливіших показників при складанні коротко-, середньо- і довгострокових прогнозів, що враховуються при розробці Генеральних планів, Комплексних транспортних схем міст є обсяги перевезень пасажирів міським транспортом. Тому прогнозування еволюції системи «водій - транспортний засіб - транспортна мережа - середовище» (ВТМС) з урахуванням впливу середовища можна розглянути на прикладі прогнозування обсягів перевезень пасажирів міським транспортом у м. Харкові.
Дослідивши історичні дані, можна виділити межі етапів еволюції обсягів перевезень пасажирів міським транспортом у м. Харкові. При розбитті на лаги станів необхідно враховувати загальносвітові і державні катаклізми, наслідком яких є збої ритму розвитку систем. До таких збоїв можна віднести:
- 1914 - 1917 - Перша світова війна;
- 1917 - 1919 - революція і гражданська війна;
- 1925 - 1927 роки - депресія в економіці,
- 1941 - 1945 роки - Друга світова війна.
Схема квантування часу існування системи ВТМС представлена на рис. 2.
2. Визначення лагів станів системи «водій
- транспортний засіб - транспортна мережа -середовище»
При розбитті на лаги станів можна використовувати історичний метод аналізу розвитку міського транспорту у м. Харкові [1 - 4]. Динаміка загальних обсягів перевезень пасажирів міським пасажирським транспортом у місті Харкові представлена на рис. 1. Аналіз представлених динамік показує, що зміни обсягів перевезень пасажирів різними видами транспорту і міським транспортом в цілому носять хвилеподібний характер. Періоди зростання чи падіння обсягів перевезень чергуються з періодами їхньої стабілізації. У періоди стабілізації з’являються нові пасажирські транспортні засоби у місті, відбуваються конструктивні зміни транспортних засобів, відкриття нових транспортних маршрутів. У періоди зростання реалізуються можливості цих змін.
3. Визначення впливу зовнішнього середовища на еволюцію системи «водій - транспортний засіб
- транспортна мережа - середовище»
На кількість, напрями, дальність поїздок впливають доходи населення, які знаходяться в залежності від виробництва валового внутрішнього продукту (ВВП). Тому в якості зовнішнього фактора (середовища) можна прийняти виробництво ВВП, що відображає ефективність функціонування економіки [5, 6]. Тому далі необхідно визначити вплив зовнішнього середовища на еволюцію системи ВТМС. Для цього визначаємо ймовірності прийняття заданого стану середовищем у різні періоди існування системи ВТМС.
У період з 1985 по 1997 р.р. система знаходиться у замкнутому стані. Ймовірність прийняття середовищем заданого стану оцінюється за формулою
Рсввп = 0,0397 (0,5^ )2 - 0,04405^ + 0,04863, (1)
З
© I.E. Линник, Я.В. Санько, 2012
1000
800
600
400
200
-* «*- ^
1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020
Рік
—С----- - трамвай; -о— - тролейбус: -&- - автобус; -о - метро;
----*--- - загальна кількість перевезень пасажирів міським пасажирським транспортом
Рис. 1. Динаміка обсягів перевезень пасажирів міським пасажирським транспортом у м. Харкові
2Ш 2135 2141 2153 2165 2171 2195
замкнутий стан; - розімкнути стан: їх] - збої риму у розвигку системи
Рис. 2. Схема квантування часу існування системи ВТМС
рВВП _ і _ ^-1,565^
де ^ - заданий час.
З 1997 по 2000 і з 2006 по 2012 роки система ВТМС знаходиться у розімкнутому стані і ймовірність при-
(2)
З 2000 по 2006 роки система знаходиться у зам-
йняття заданого стану середовищем визначається кнутому стані, ймовірність прийняття середовищем
так:
заданого стану матиме вигляд
-у5
рввп = 0,1052(0,5^ )2 - 0,0048^ + 0,0006.
(3)
+ у5 = 0,5Ув - 0,5Ус + Ут - Ум.
На другому циклі еволюції відбувається декомпо-зиція відносин між частинами системи, тобто руйнування системи.
Тому рівняння динамічної рівноваги частин системи можуть бути представлені у вигляді
^у - ^
dt2 dt
d2Vт
dt2 - dt
d2Vм dVм
dt2 dt
d2Vc -
—+ 0,5 V = 0.
Vs =
Далі необхідно визначити швидкості зміни станів і ймовірності прийняття заданих станів елементами системи ВТМС і всією системою в цілому.
4. Прогнозування еволюції системи «водій - транспортний засіб - транспортна мережа -середовище»
Для моделювання еволюції системи ВТМС доцільно застосовувати метод еволюційно-ймовірнісного моделювання Гаврилова [7].
На першому циклі еволюції в інтервалах формування детермінізму рівняння динамічної рівноваги системи у замкнутому стані можуть бути представлені у вигляді
d2V dV
-V+-V + 0,5у = 0, dt2 dt в
-2У -V
Vso -
а в ЬХ + ав х~х' X2+в2
а в ЬХ + ав
чХ X X2 +в2 де Х = 1+а;
^в^) + ^ + а2 sin в(tэ) X +в
а = 0,5^ -0,5Ус0 + V,,, -Ум0; Ь
05^в0 + «Уо - 0 5У/с0 +аУс0 + Ут0 +аУт0 Ум0 + «Ум0
в
в
Часткові вирішення системи рівнянь (6) і рівняння (7) ізоморфні вирішенням (8), але показник ступеня експоненти від’ємний, тобто а = -0,5 .
У розімкнутому стані кількісні характеристики визначають через ентропію. Тому на першому циклі еволюції поточну ентропію системи ВТМС знаходять так:
(4)
+ —т + 0,5 V = 0, dt
а^ аv
-а-++°,5у=0, а-^2с+^ + 0,5Vc = о,
де Vв,Vт,Vм,Vc,VS - швидкості зміни координат стану відповідно водія, транспортного засобу, транспортної мережі, середовища і системи ВТМС.
Рівняння динамічної рівноваги системи ВТМС як єдиного цілого:
Нвз = НВз + 2Vвtэ,
Нвв = нВв+(Vв+у^3, НПв = НПв + (3Vв + УХ,
Н„Сз = Н„°сз + (V. + УК, Н = Н° + 2Vt ,
нсв °св в з"
Нп°с = Н°п°с + (3Vв + УХ.
(9)
(10)
(5)
де Нпв, Нпнс - поточні значення ентропії підсистеми «водій» і нового середовища відповідно; Нвз, Ннсз - ентропія, що здобувається підсистемою «водій» і новим середовищем відповідно; Нвв, Ннсв - ентропія, що вилучається із підсистеми «водій» і нового середовища відповідно.
Динаміка абсолютної організації підсистеми «водій»:
0, = Ц0, -АЦ, = 00 - (V, - Vc)tэ,
і нового середовища:
а„с=а°„с+да„с=анс+(vc - ук
(11)
(12)
Динаміка максимальної ентропії підсистеми «водій»:
(6)
н = Н + О = Н° + 2^ + V )t ,
тв тв -^в тв ' в с' з'
і нового середовища: н = Н + О = Н° + 2^ - V)t.
тнс тнс =<<нс тнс V в с* з
(13)
(14)
Рівняння динамічної рівноваги системи ВТМС як єдиного цілого:
^У + у =-0,5у + 0,5Ус - Ут - Ум.
(7)
Часткове вирішення рівняння (5) при початкових умовах а = Р = 0,5 і ^ - заданий час
На другому циклі еволюції змінюється співвідношення між швидкостями здобуття і вилучення ентропії. Тому
а.=а!+(V. - ук
анс=аНс - (V - у к нив=ні+4у^,
Н_ = Н° + 4У1.
Є-(із) +
І
Рис. 3. Прогноз обсягів перевезень пасажирів міським пасажирським транспортом у м. Харкові з урахуванням
впливу середовища
Прогноз загальних обсягів перевезень пасажирів міським пасажирським транспортом у місті Харкові представлений на рис. 3.
5. Висновки
Виконаний прогноз еволюції ергономічної системи «водій - транспортний засіб - транспортна мережа -середовище» на прикладі обсягів перевезень міським пасажирським транспортом м. Харкова, підтверджує теоретичні дослідження, що еволюція відбувається
циклічно. На першому циклі відбувається формування детермінізму в системі, на другому - відповідно руйнування. Кожен з циклів складається з трьох етапів, тривалість яких зменшується з переходом від одного до другого у два рази.
На другому циклі еволюції починаючи з середини ХХІ сторіччя поступово вилучатимуться із системи ВТМС різні види міського транспорту - автобус (50-ті роки), тролейбус (60-ті роки), трамвай (80-ті роки), метрополітен (90-ті роки). Тобто до кінці ХХІ сторіччя система ВТМС припинить своє існування і перейде на якісно новий рівень.
Література
1. http://ru.wikipedia.org/wiki.
2. Квартальнов В. А. Туризм / В. А. Квартальнов. - М. : Финансы и статистика, 2002. - 320 с.
3. Евтушенко, С. А. Эстафета в надежных руках / С. А. Евтушенко. - Х. : Прапор, 1983. - 112 с.
4. Статистичний щорічник : Харківська область у 2006 році / за ред.. М. Л. Чмихала. - Х. : Головне управління статистики у Харківській області, 2007. - 560 с.
5. Гольц, Г. А. Долговременные исторические тренды как фактор экономического прогнозирования: транспорт, экономика, демография / Гольц Г. А. // Проблемы прогнозирования. - 2004. - № 2. - С. 25 - 36.
6. Гольц, Г. А. Магистральные грузовые перевозки и валовый внутренний продукт: историометрическое исследование для прогнозних целей / Гольц Г. А. // Проблемы прогнозирования. - 2009. - № 2. - С. 151 - 157.
7. Григоров, М. А. Прогнозирование расчетных характеристик для проектирования и эксплуатации автомобильных дорог / Григоров М. А., Гаврилов Э. В., Григорова Т. М., Доля В. К. - Херсон: Изд. «Надднепряночка», 2006. - 192 с.
Е
