CC BY
203
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ - ТРАНСПОРТУ
УДК 656:625.45:331.45:504.5
Е. П. Дудкин, Н. В. Левадная, В. А. Черняева
Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I
КОМПЛЕКСНЫЙ ПОДХОД К ВЫБОРУ И ОБОСНОВАНИЮ ВИДА ГОРОДСКОГО ТРАНСПОРТА
Проведен анализ факторов, влияющих на выбор городского пассажирского транспорта. Рассмотрены влияние различных видов городского пассажирского транспорта на природные геоэкологические системы, а также методы защиты среды обитания от негативного воздействия транспортного комплекса. Обоснованы целесообразность и важность многокритериального подхода к выбору вида городского транспорта. В качестве обобщенного показателя для сравнения различных видов транспорта предложено использовать функцию желательности Е. К. Харрингтона.
городской пассажирский общественный транспорт, транспортная система, выбор вида транспорта, шум, вибрация, загрязнение атмосферы, электромагнитное излучение.
Введение
При сравнении различных видов городского транспорта на основе теоретического анализа, проводимого по критерию экономических затрат, не учитываются различия транспортных систем по эксплуатационным характеристикам, привлекательности для пассажиров, а также влиянию на экологию городской среды.
Городские поездки можно совершать с помощью велосипеда, автомобиля, автобуса или какой-либо разновидности рельсового транспорта. Все эти виды транспорта резко различаются по производительности, уровню предоставляемых услуг и, самое главное, по своей привлекательности для потенциальных пассажиров. В экономических терминах можно было бы сказать, что 4
4
виды транспорта различаются по характеристикам предложения и спроса на их услуги. Планируя новые транспортные системы и выбирая между видами транспорта, необходимо учитывать их привлекательность для пассажиров, а также воздействие на городскую среду. Очевидно, что многие из этих воздействий носят качественный характер и не имеют четкого монетарного эквивалента. К тому же как преимущества, так и негативные эффекты того или иного вида транспорта зачастую оплачиваются не столько пользователями, сколько всем обществом. На рис. 1 представлена структура затрат, связанных с пассажирскими перевозками. Сюда включены как постоянные затраты пользователя, так и неоплаченные пассажиром расходы, которые перекладываются на правительство или на общество (отложены вниз по оси ординат). Диаграмма наглядно демонстрирует, что расходы, которые пассажиры рассматривают при принятии решения о совершении конкретной поездки и выборе вида транспорта, представляют собой лишь небольшую долю совокупных затрат.
10
аЗ
«
П
со
<D
О
-О
й
Он
й
со
5
4
2,5
0
2
4,3
5
автобус
: а з с : п □ □ с п □ □ с □
рельсовый
транспорт
□
□ С □
□ С □
□ 3 с □ D с □
□
□
□
□ р
□
] : □ : с
□ ь □ ь
YZZ&
плата за проезд субсидии
экологические издержки социальные издержки
Рис. 1. Структура затрат, связанных с пассажирскими перевозками
При сравнении таких различных видов транспорта, как скоростной общественный транспорт, автобусы и автомобили, с позиций минимума затрат упускаются из виду важные цели и критерии.
Одномерная стоимостная методология ведет к поискам самого выгодного вида транспорта, в ходе которых зачастую выясняется, что автобусы лучше рельсового транспорта, а микроавтобусы с нерегулярным движением эффективнее маршрутных транспортных средств [1].
1 Факторы, влияющие на выбор вида городского пассажирского транспорта
Выбор вида транспорта в первую очередь производят по приведенным затратам (руб./пасс.-км): 5
5
С = Э + К At / M,
(1)
где Э - эксплуатационные расходы, зависящие от вида и типа подвижного состава; К - капиталовложения в строительство и подвижной состав; At - коэффициент приведения, At = 1 / (1 + Е) Т; Е - норма (ставка) дисконтирования; Т - срок жизни инвестиций, зависящий от срока службы системы городского пассажирского транспорта; М - работа городского пассажирского транспорта.
На рис. 2 показаны изменения приведенных затрат в зависимости от напряженности пассажиропотока для различных видов городского пассажирского транспорта.
Автобус особо малой
вместимости
Автобус малой
вместимости
Автобус средней
вместимости
Автобус большой
вместимости
Автобус особо большой
вместимости
Троллейбус большой
вместимости
Трамвай большой
вместимости
Суточная напряженность пассажиропотока, пасс. км/км
Рис. 2. Изменение приведенных затрат в зависимости от напряженности пассажиропотока для различных видов городского пассажирского транспорта
При всей важности транспортного комплекса как неотъемлемого элемента экономики необходимо учитывать его весьма значительное негативное воздействие на природные экологические системы. Транспорт поглощает значительное количество ресурсов и оказывает серьезное влияние на окружающую среду (рис. 3). Особенно остро эти воздействия ощущаются в крупных городах, возрастая по мере увеличения плотности населения.
Защита среды обитания от негативного воздействия городского транспорта может быть пассивной и активной. В первом случае это меры, осуществляемые для защиты объектов воздействия от неотвратимо возникающих (состоявшихся) факторов воздействия (шумозащитные экраны, защитные посадки деревьев и т. п.), во втором - меры, позволяющие уменьшить количе- 6
6
Рис. 3. Негативное воздействие транспорта на природные экологические системы
7
ственную характеристику воздействия или исключить ее вообще за счет существенных изменений, относящихся непосредственно к источнику (изменение в конструкциях подвижного состава, дорожных и путевых устройств). Однако наиболее эффективное решение - замена источника воздействия, реализация принципа приоритетности развития видов транспорта.
Для жителей города с их ежедневными трудовыми поездками большое значение приобретает скорость доставки к местам работы, поэтому устанавливаются нормативы доставки населения на работу. Высокие душевые доходы населения повышают требования к экономии времени, поэтому основным способом сообщения в городах становится индивидуальный транспорт. Доли перемещений на общественном транспорте уменьшаются, так как скорости такого перемещения не могут составить конкуренцию индивидуальному транспорту.
При построении и развитии транспортной системы в любом городе надо стремиться к тому, чтобы для большинства трудящихся затраты времени на поездку к месту работы и обратно на общественном транспорте были не выше, чем на личном автомобиле [2].
Для сравнения территориальных ресурсов, необходимых для поездки одного лица на том или ином виде транспорта, можно использовать метод вычисления показателя «время-пространство». Для этого рассчитывается пространство, занимаемое транспортным средством во время движения и на парковке; полученные величины умножаются на время занятости, а итоговый результат делится на среднее количество пассажиров, перевозимых данным транспортным средством. В результате получается фактор потребления времени и пространства на одну пассажиропоездку (он выражается в квадратных метрах-часах). Этот показатель дополняет традиционную концепцию «провозной способности», измеряемой в количестве пассажиров, перевезенных за 1 час. Во-первых, показатель «время-пространство» включает оба базовых элемента потребления: занятое пространство и время занятости. Во-вторых, эта единица измерения позволяет соединить как движение, так и стационарные моменты поездки в единое целое. И в-третьих, эти особенности позволяют показателю «пространство-время» подвести под общий знаменатель различные виды транспорта и таким образом осуществить четкое и простое сравнение потребностей в пространстве, возникающих при движении человека на различных видах транспорта [1].
(пер _ (tnеш + (ож + (тр + (пеш X (2)
где t - время передвижения, ч, ?"ш - усредненная затрата времени на первый пешеходный подход, ч, t - усредненная затрата времени на ожидание, ч, t - усредненная затрата времени на поездку, ч, ^'еш - усредненная затрата времени на второй пешеходный подход, ч.
8
t
пеш
t
ож
= 0,1 ч 0,075 ч
tр = -, (3)
где t - время движения на транспорте, ч; L - протяженность поездки, км; vc - скорость сообщения транспорта, км/ч.
S
Q’
(4)
где S1 - площадь, приходящаяся на одного пассажира, м2; S - площадь, приходящаяся на подвижной состав, м2; Q - вместимость подвижного состава, пасс.
Q = [ K + (ЬБф-0,33 ■K1) K2], (5)
где Q - вместимость подвижного состава, пасс; К - количество мест для сидящих пассажиров; L - габаритная длина транспортной единицы, м; В -габаритная ширина транспортной единицы, м; Q - коэффициент использования площади, К2 - количество стоящих пассажиров, приходящихся на 1 м2 свободной площади пола; 0,33 - площадь, приходящаяся на одного сидящего пассажира, м. Произведение LB§ соответствует внутренней площади салона, предназначенной для одного сидящего пассажира, м.
На рис. 4 представлены время и площадь, а также итоговый результат -показатель «время-пространство», который для каждого рассматриваемого вида транспорта изображен в форме четырехугольника.
S, м2
0,75
0,5
Автобус
Рельсовый
транспорт
0,3083 0,3305 t , ч
5 5 пер’
Рис. 4. Показатель «время-пространство» для сравниваемых видов транспорта
9
2 Обобщенная функция выбора вида городского пассажирского транспорта
Для решения многокритериальных задач применяются различные методы построения обобщенного показателя; наиболее эффективным из них для решения поставленных задач является использование обобщенной функции желательности Е. К. Харрингтона. Она возникла в результате наблюдений за реальными решениями экспериментаторов и обладает такими полезными свойствами, как непрерывность, монотонность и гладкость.
где F - обобщенная функция желательности Е. К. Харрингтона k k kn - коэффициенты.
Предлагаемая методика сравнения различных видов транспорта на основе оценок их технико-экономических характеристик по обобщенной функции желательности Харрингтона предоставляет некоторые способы универсализации общего подхода к проблеме оценки эффективности существующих и вновь разрабатываемых транспортных систем, а также исследует возможность оптимизации. Вместо простого сравнения параметры систем пересчитываются в числовые значения (коэффициенты).
При пересчете конкретных параметров в абстрактные числовые значения за основу берется одна из логистических функций Е. К. Харрингтона. Ее формула определяет функцию с двумя участками насыщения (в d ^ 0 и d ^ 1) и линейным участком (от d = 0,2 до d = 0,63).
Эта функция была выведена эмпирическим путем. Ось координат Y называется шкалой частных показателей. Ось d - шкалой желательности. Промежуток эффективных значений на шкале частных показателей - [-2; +5]. Выбор этого промежутка на шкале частных показателей обусловлен тем, что именно в этих точках значения на шкале желательности уже близки к граничным, но еще могут существенно меняться в зависимости от значений параметров. Этот промежуток можно назвать эффективным диапазоном практических значений параметров сравнения. При этом, если наилучшему из всех значений данного параметра присвоить отметку «+5», а наихудшему - «-2», то все остальные значения расположатся между ними, образуя масштабируемую последовательность (рис. 5).
Конкретные параметры распределяются в масштабе, соответствующем предъявляемым к ним требованиям, на промежутке эффективных значений 10
(6)
Y
(7)
10
Рис. 5. Логистическая функция желательности Е. К. Харрингтона
шкалы частных показателей. Затем соответствующие им показатели пересчитываются в коэффициенты. Преобразуя их в частные показатели, получаем коэффициенты для данного параметра сравнения.
Частные коэффициенты, пересчитанные в обобщенные коэффициенты, позволяют с математической точностью судить об их преимуществах и недостатках. Можно также оценивать перспективы модернизации и дальнейшего развития видов транспорта.
Применительно к задаче выбора вида транспорта функция приобретает следующий вид:
F - 7кс • kt • ks • кв • kD • кэ • kv , (8)
где F - обобщенная функция выбора вида транспорта, кс - коэффициент, учитывающий приведенные затраты; к - коэффициент, учитывающий время, затрачиваемое на 1 поездку; kS - коэффициент, учитывающий площадь, приходящуюся на 1 пассажира; кв - коэффициент, учитывающий уровень шума; kD - коэффициент, учитывающий загрязнение атмосферного воздуха; кЭ - коэффициент, учитывающий электромагнитное излучение; kV - коэффициент, учитывающий уровень вибрации.
При сравнении различных видов транспорта наиболее эффективным является тот, у которого значение обобщенной функции является максимальным. В таблицах 1, 2 представлены технико-экономические и экологические показатели, учитывающие при выборе вида транспорта значения пересчитанных коэффициентов для каждого показателя. При наличии эксплуатационных данных о значении вибрации электромагнитного излучения видов транспорта
11
эти показатели также необходимо учитывать при сравнении и выборе вида транспорта.
ТАБЛИЦА 1. Технико-экономические и экологические показатели
Параметр сравнения Автобус большой Троллейбус большой Трамвай большой
вместимости вместимости вместимости
Приведенные затраты, руб./пасс.км 0,178 0,220 0,466
Время, затрачиваемое на поездку 1 км, ч 0,3305 0,3322 0,3083
Площадь, приходящаяся на 1 пассажира, м2 0,75 0,75 0,5
Загрязнение атмосферного воздуха, % 0,3 0 0
Шум, дБА 85 76 70
ТАБЛИЦА 2. Значения обобщенных коэффициентов
Обобщенный коэффициент автобус троллейбус трамвай
К 0,993285 0,98147 0,000618
к 0,010816 0,000618 0,993285
kS 0,000618 0,000618 0,993285
KD 0,000618 0,993285 0,993285
KB 0,000618 0,895115 0,993285
Обобщенная функция 0,004795 0,050648 0,22 721 7
Заключение
При выборе городского транспорта в рамках транспортно-градостроительного проектирования и оценке качества функционирования городских транспортных систем следует учитывать:
- баланс интересов разных групп пользователей транспортной системы между собой и с объектами транспортной инфраструктуры;
- возможность свободного передвижения вне зависимости от цели поездки, времени суток и направления с учетом рационального использования городского пространства для транспортно-коммуникационных нужд;
12
- безопасность функционирования транспортной системы, предусматривающая обеспечение безопасной среды для жизни и здоровья жителей города;
- минимизацию экономических издержек и негативных эффектов, создаваемых транспортом.
Библиографический список
1. Транспорт в городах удобных для жизни / В. Р Вучик. - Москва : Территория будущего, 2011. - 576 с.
2. Городской транспорт : учебник для вузов / Е. В. Овечников, М. С. Фишельсон. -Москва : Высшая школа, 1976. - 352 с.
© Дудкин Е. П., Левадная Н. В., Черняева В. А., 2013
13
