CC BY
42
УДК 004.94
ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТРАНСПОРТНО-ПЕРЕСАДОЧНЫХ УЗЛОВ (НА ПРИМЕРЕ ГОРОДА НОВОСИБИРСКА)
Иван Иванович Кищенко
Сибирский государственный университет путей сообщения, 630049, Россия, г. Новосибирск, ул. Д. Ковальчук, 191, магистрант факультета бизнес-информатики, тел. (383)328-02-50, e-mail: did_70@mail.ru
Ксения Викторовна Красникова
Сибирский государственный университет путей сообщения, 630049, Россия, г. Новосибирск, ул. Д. Ковальчук, 191, аспирант, преподаватель кафедры информационные технологии транспорта, тел. (383)328-02-50, e-mail: zemlyanskayakv@edu.stu.ru
В данной статье рассматриваются вопросы имитационного моделирования транспорт-но-пересадочного узла. Целью работы является разработка системы для поддержки принятия решений при организации работы транспортно-пересадочного узла. Практическая ценность данного исследования предполагает совершенствование транспортной инфраструктуры, а также повышение эффективности перевозочного процесса.
Ключевые слова: моделирование, транспортно-пересадочный узел, пассажиропоток.
IMITATIONAL MODELING OF TRANSPORTATION AND INTERCHANGE UNITS (ON THE EXAMPLE OF THE CITY OF NOVOSIBIRSK)
Ivan I. Kischenko
Siberian Transport University, 191, Dusi Kovalchuk St., Novosibirsk, 630049, Russia, Graduate, Faculty Information Technologies in Business, phone: (383)328-02-50, e-mail: did_70@mail.ru
Ksenia V. Krasnikova
Siberian Transport University, 191, Dusi Kovalchuk St., Novosibirsk, 630049, Russia, Ph. D. Student, Lecturer, Department Information Transport Technology, phone: (383)328-02-50, e-mail: zemlyanskayakv@edu.stu.ru
The issues of transport hub simulation are described in the article. The aim of the work is to create a decision support system for organizing the operation of the transport hub. The practical value assumes the improvement of the transport infrastructure and the increase of efficiency of the conveyance process.
Key words: simulation, transport hub, passenger traffic.
Транспортно-пересадочный узел (ТПУ) является пассажирским комплексом, выполняющим функции по перераспределению пассажиропотоков между видами транспорта и направлениями движения, а также попутное обслуживание пассажиров объектами социальной инфраструктуры [1]. Главным в транс-портно-пересадочном комплексе является пассажир, который использует ТПУ для быстрого и комфортного преодоления расстояния из точки «А» в точку «Б». ТПУ охватывает как общественный, так и личный транспорт. Поэтому для
повышения эффективности перевозочного процесса ТПУ необходимо решить следующие задачи:
- изучить причины загруженности улично-дорожной сети города;
- найти способы, повышающие эффективность перевозочного процесса.
Оптимизация ТПУ поможет:
- снизить загруженность улично-дорожных сетей личным транспортом;
- улучшить организацию движения общественного транспорта;
- уменьшить затрачиваемое время на пересадки между различными видами транспорта;
- повысить комфортность ожидания транспорта.
Единственно правильного решения организации работы ТПУ не существует, вариантов большое множество.
Для моделирования транспортно-пересадочного узла необходимо было изучить и структурировать цели и задачи организации работы ТПУ. Полученное дерево целей и задач изображено на рис. 1, белыми блоками представлены цели, серыми - задачи.
Рис. 1. Цели и задачи организации транспортно-пересадочного узла
Для дальнейшего исследования авторами были выбраны показатели, значимые для пассажиров: комфортабельность (наличие платформ/мест для ожи-
дания, расстояние между транспортом разного вида, наличие подземных переходов) и время (время ожидания транспорта, время перехода между остановочными пунктами различных видов транспорта).
Объектом моделирования является организованный транспортно-пересадочный узел, который включает такие объекты как:
- объекты транспортной инфраструктуры (объекты внешнего транспорта, объекты пригородного транспорта и др.);
- пешеходные зоны и пути сообщения (тротуары улиц, проходы по территориям станций, вокзалов, зоны внутри станций, вокзалов и др.) [2].
Учет этих элементов ТПУ позволяет создать достаточно универсальную модель, которую легко можно будет адаптировать под конкретные транспорт-но-пересадочные узлы с использованием эконометрических методов.
Эконометрические методы позволяют не только получить оценки, но и проверить гипотезы, лежащие в основе используемой модели экономического явления, выявить, какие гипотезы нарушаются, и указать, в каком направлении следует модифицировать модель [3].
В качестве объекта моделирования был выбран ТПУ в районе вокзала «Новосибирск-Главный». Данный ТПУ подвергся ряду изменений [4,5]: последний принятый проект по реконструкции площади имени Гарина-Михайловского был предложен и принят в 2004 году, реконструкция закончилась в 2007; спустя несколько лет в июне 2017 был запущен новый транспортный объект, предназначенный для комфортного ожидания транспорта пассажирами и отдыха водителей и кондукторов. Но решения проблемы минимизации затрат времени на пересадку так и не было предложено.
На данный момент в среде имитационного моделирования AnyLogic реализована модель ТПУ (рис. 2), в которую внесены: схема транспортного узла, данные по интенсивностям движения транспорта на перекрестках, расположение пешеходных переходов, светофоров, остановок, входов/выходов в метро, в здание главного и пригородного вокзала. Основными видами транспорта в модели являются: автобусы, маршрутные такси и личный автотранспорт. Исходные данные были получены в ходе мониторинга транспортных потоков.
Движение общественного и личного транспорта, а также движение пассажиров, реализовано с помощью дискретно-событийного подхода (выбор пути движения согласно вероятностному распределению).
В ходе работы над моделью был проведен оптимизационный эксперимент: в качестве целевой функции было использовано среднее время проезда на двух перекрестках, а также были заданы границы изменения параметров, отвечающих за работу светофоров.
На рис. 3 представлена модель в действии. Цветным градиентом на рисунке отмечается плотность пешеходов и транспорта, а также их расположение.
Рис. 2. Дорожная сеть ТПУ
Рис. 3. Разработанная модель ТПУ в действии
При изменении области движения пассажиров было выявлено место, где переход занимает наименьшее время и расстояние. На рис. 4 представлено, что при соблюдении правил дорожного движения пассажирами существует проблема «затраты времени» на пересадку из метро (отмечен цифрой 1) на авто-
бусную остановку (отмечен цифрой 2). Зеленой линией отмечен путь, не нарушающий правила дорожного движения, коричневой - с нарушениями.
Красными кругами на рис. 4 отмечены объекты, между которыми пассажиры могут передвигаться, зелеными - объекты, которые в данный момент прорабатываются в модели.
Рис. 4. Моделирование движения пассажиров
Время, затраченное пассажирами на пересадку, полученное в результате моделирования, приведено в таблице.
Время, затраченное на пересадку
маршрут время, в секундах \ от пригородного вокзала до остановки от остановки до пригородного вокзала
через имеющийся пешеходный переход через введенный пешеходный переход через имеющийся пешеходный переход через введенный пешеходный переход
среднее 620 173 228 188
минимальное 503 136 168 139
максимальное 745 207 302 273
Из рисунка и полученных данных можно сделать вывод, что введение пешеходного перехода снизит затраты времени при переходе от пригородного вокзала или рядом располагающегося выхода из метро до остановки (переходя
через нерегулируемый пешеходный переход), а также на переход в обратном направлении.
Еще одним решением, повышающим эффективность рассматриваемого ТПУ, является создание перехода, соединяющего главное здание вокзала с метрополитеном. Данное решение удобно тем, что пассажирам не придется выходить из метро на улицу, чтобы попасть в главное здание вокзала.
В перспективе для повышения универсальности работы модели ТПУ планируется разработка модели пассажиропотока в виде толпы. Модель толпы будет состоять из двух частей: окружающей среды и совокупности агентов (пассажиры), которые взаимодействуют между собой и с окружающей средой. Поведение агента будет зависеть как от факторов внешней среды, так и от выбора стратегии поведения других агентов [6]. Имитационную модель ТПУ можно использовать в качестве инструмента по поддержке принятия решений по управлению пассажиропотоком [7]. Модель может быть использована, как часть интеллектуальной транспортной системы, задача которой - оценка состояния транспортной системы, оценка и прогнозирование перспективного спроса на передвижение населения и перевозку грузов.
На данный момент ведутся работы по добавлению в модель объектов железнодорожного транспорта и метрополитена, прорабатывается поведение пассажиров для проведения дальнейших оптимизационных экспериментов. Также рассматривается разработка перехода, соединяющего главное здание вокзала с метрополитеном.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Бочаров Ю.П., Петрович М. Л., Баранов А. С. Ранжирование транспортно-пересадочных узлов городской интермодальной транспортной системы //Вестн. ВолгГАСУ. Сер. Стр-во и арх. Вып.31(50). Ч. 2. Волгоград: ВолгГАСУ, 2013.
2. Моделирование пассажиропотоков в пересадочном узле Малого кольца Московской железной дороги / URL: https://www.anylogic.ru/transfer-hub-passenger-flow-simulation-at-moscow-ring-railway/ (Дата обращения: 22.09.17).
3. Щербина Е.В., Власов Д.Н. Развитие системы транспортно-пересадочных узлов Российской Федерации // Архитектура и строительство России. -2013. -No6. -С. 2-7.
4. О презентации проекта реконструкции площади Гарина-Михайловского / URL: http://novo-sibirsk.ru/news/55665/ (Дата обращения: 28.09.17).
5. Постановление мэрии города Новосибирска от 30.10.2013 № 10239 «Об утверждении проекта планировки центральной части города Новосибирска» / URL: http://novo-sibirsk.ru/upload/iblock/a4b/docs_postanovlenie_merii_goroda_novosibirska_ot_30_oktyabrya_20 13_g._10239_ob_utverzhdenii_proekta_planir_file_2013_10239.pdf (Дата обращения: 28.09.17).
6. Лановой А. Ф. Моделирование поведения толпы на основе дискретно-событийного мультиагентного подхода / А. Ф. Лановой, А. А. Лановой // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. -2014. -№ 4(4). -С. 52-57. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Vejpte_2014_4%284%29__11 (Дата обращения: 29.09.17).
7. Яцкив И.В., Юршевич Е.А., Колмакова Н.В. Использование возможностей имитационного моделирования для анализа транспортных узлов // Имитационное моделирование. Теория и практика (ИММОД-2005). Сб. докл. -С. 237-245.
© И. И. Кищенко, К. В. Красникова, 2018
