CC BY
10
УДК 656.081
Б01: 10.15587/2312-8372.2017.93458
МОДЕЛЮВАННЯ ПАСАЖИРСЬКИХ ТРАНСПОРТНИХ
КОРЕСПОНДЕНЦ1Й М1Ж ОБЛАСНИМИ ЦЕНТРАМИ В УКРА1Н1
Доля К. В.
1. Вступ
Сучасш транспортнi системи потребують виважених рiшень щодо !х розвитку, змiн та адаптацii до вимог середи функцiонування цих систем. Середа функцюнування транспортних систем е техногенною, штучно створена для задоволення потреб людства з перевезення пасажирiв або вантажiв. Для досягнення транспортною системою стану, при якому вона мае можливють вдовольнити потреби з перевезень, необхщно зважено приймати ршення щодо змiн елементiв самоi транспортноi системи.
З впливом часу потребують перегляду й адаптацп до сучасност всi елементи транспортних систем. Потрiбно вщзначи„х, що транспортнi системи мають в собi елементи, виробництво яких потребуе значних витрат часового, фшансового та людського ресурсiв. Мiсце пасажирських транспортних систем у розвитку суспшьства переощнити неможливо. У зв'язку iз цим рiшення щодо реформування елеменлв транспортноi системи мають прийматись опираючись на розрахунки проведенi в умовах сучасносп.
В питаннi органiзацii пасажирських перевезень пасажир являе собою основу вшх розрахункiв. Вiдомо, що вщ обсягiв й характеристик перевезень пасажирiв залежить розклад руху, кiлькiсть та тип транспортних засобiв, схеми руху транспортних засобiв. Для перевiзника обсяги перевезень обумовлюють грошовi потоки тдприемства. Важливiсть встановлення обсягiв перевезень для пасажирсько1' транспортноi системи е значною.
2. Об'ект дослiдження та його технолопчний аудит
Об'ект дослгдження - сучасна мiжмiська пасажирська транспортна система в Украш. В даному дослщженш розглядаються мiжмiськi пасажирськi транспортнi кореспонденцп, якi сформувались в iснуючiй систем^
Одним з найбiльш проблемних мюць е дослiдження фактичних значень сталих мiжмiських кореспонденцiй, яке полягае в отриманш донинi не визначених корегувальних коефiцiентiв, що використовуються в розрахунку потенцшно!' кореспонденцii мiж мiстами. Отримаш знання надають змогу в застосуванш розглянутого методу розрахункiв кореспонденцii мiж мiстами по вiдношенню до ринку пасажирських перевезень в Украш.
3. Мета та задачi дослiдження
Мета роботи полягае у моделюванш транспортних мiжмiських пасажирських кореспонденцiй шляхом формаизацп адекватно!' функцп тяжiння. Визначення параметрiв функцii тяжiння призведе до можливост
проведення розрахунюв мiжмiських пасажирських кореспонденцiй в межах дослщжено! системи.
Для досягнення поставлено!' в робот мети передбачаеться вирiшити наступнi задачi:
1. Експериментально встановити пасажирськi транспортнi кореспонденцп мiж мiстами з рiзною кiлькiстю мешканщв.
2. Провести порiвняння отриманих теоретичних та експериментальних даних.
4. Аналiз лггературних даних
Питання щодо розрахунку транспортних кореспонденцш мiж населеними пунктами полягае у тому, що досi на достатньому рiвнi не дослiджено закономiрностi параметрiв пасажирських транспортних систем.
Авторами роботи [1] запропоновано залежнiсть (1) для розрахунку пасажирських кореспонденцш мiж мютами. Для встановлення кореспонденцп мiж мiстами авторами [1] запропоновано застосування класично! гравггацшно! моделi:
(1)
де Ну - потенцшна кореспонденщя мiж мiстами г та у, вщповщно; Нв1 - кiлькiсть вщправлень з мiста i; Нп-- кшькють прибуття в мiстоу; ^у - функцiя тяжiння вщ мiста г до мiста].
Недолiком даного методу е врахування, у якост фактору опору кореспонденцп лише вiдстань мiж мiстами г та ].
Дослiдниками [2] запропоновано шший метод розрахунку потенцiйних вщправлень мiж мiстами г та у
РР
(2)
и
де Ьу - вiдстань мiж мютами г та у;
Рг та Ру кiлькiсть мешканцiв мiст г та у вiдповiдно.
В даному випадку авторами не враховуються особливост пунктiв призначення та вiдправлення.
Авторами роботи [3] запропоновано шший метод розрахунку Н\] -потенцшно! кореспонденцп мш мiстами, який наведено в рiвняннi (3).
(3)
де Бу - потенцiальне вiдправлення з мюта г в мiсто ].
При цьому авторами роботи [3] не розглянуто складовi функцп тяжшня.
1ншими дослщниками [4] запропоновано використовувати залежнють (4) для розрахунку потенцiйноi кореспонденцп мiж мiстами I та у.
щ
(4)
де - комплексна функцiя тяжiння з пункту г в пункт у;
Ак - калiбрувальний коефщент.
У даному випадку авторами запропоновано розглядати фактор опору кореспонденцп, як комплексну функцш. Визначення або складовi даноi функцп комплексного тяжiння не запропоновано.
Авторами [5] розглядались питання розподшу кореспонденцiй мiж мiстами на робочi та розважальнi потоки та запропоновано двояко обмежену гравтацшну модель, яка обумовлюе врахування робочих та розважальних кореспонденцiй. В даному випадку, для розрахунку кореспонденцш мiж мiстами запропоновано залежшсть, яка мае наступний вигляд:
Н Н /(й )Х.У
!! _ вг пг^ V г] / гг
] = Ъ А/(йк)
(5)
к
де X та Уу - балансуючi чинники.
Одночасно, авторами [6] запропоновано введення залежност (6), (7) для обрахування XI та Уу, як мають наступний вигляд:
X =
Г =
(6)
(7)
З огляду на запропонований пiдхiд авторами не розкрито питання рiзницi мiж функщею тяжiння вiд пункту I до пункт у та комплексною функщею тяжiння з пункту I в пункт у. Як i у попередникiв, в залежностi маються складов^ встановлення яких потребуе застосування емтричних методiв. Окрiм того, в запропонованому методi кiлькiсть факторiв для встановлення бшьша. Це призводить до невизначеносп.
Авторами [7] в своiх роботах пропонуеться проведення обстеження наявних кореспонденцп мiж мютами для вирахування каибрувальних коефiцiентiв, якi було ними введено в залежносп.
Проведення дослiджень не зупинилось на питанш встановлення методiв розрахунку потенцiйноi кореспонденцii мiж мютами. Так, авторами [5] було
запропоновано й метод розрахунку розподшу кореспонденцп серед запропонованих засобiв реалiзацii !здки залiзницею та автобусним сполученням. На думку авторiв [5], для встановлення розподшу потенцшно! кореспонденцii пасажирiв мiж мiстами доречно використання наступно! залежностг
(8)
де рк - частка по1'здок зроблених в режимi к;
ик - кориснють режиму к;
Z - шдекс ефективностi вшх режимiв;
е - 2,718281...
Також авторами [7] запропоновано засоби встановлення ик та X Вщповщно до !х стверджень розрахунок корисност режиму к (ик) та шдексу ефективностi всiх режимiв (Z) можна розрахувати за наступними рiвняннями:
ик = ак + Ц + а2С + (9)
де а - емтричш константи;
I, с - фактори опору кореспонденцп (час, вартють та iн.).
г =-к-—, (10)
де Zk - утилгга режиму на один рiвень нижче;
фп, ¡¡п - константи для потоюв вiдповiдного рiвня.
У викладеному матерiалi роботи авторами [8] передбачаеться проведення обстежень наявних кореспонденцш пасажирiв мiж мiстами для встановлення фактичних значень емтричних констант, факторiв опору, балансуючих коефiцiентiв та шших калiбрувальних констант.
Можна зазначити, що авторами робiт [9, 10] також запропоновано проведення обстежень наявних кореспонденцш пасажирiв для встановлення фактичних значень в запропонованих ними рiвняннях.
5. Матерiали та методи досл1дження
Для встановлення фактичних значень пасажиропотоюв мiж мiстами в Украiнi було обрано шший спосiб, який полягае в отриманш вiдповiдних кiлькiсних показникiв з матерiалiв облiку наданих пасажирам послуг з перемщення. До таких докуменлв та матерiалiв можна вiднести вщомост з системи продажу залiзничних квитюв ПАТ «Укрзаизниця» (Украша) [11]. На автомобшьному транспортi в системi мiжмiських пасажирських перевезень
передбачено станцшне обслуговування пасажирiв.
На рис. 1 зображено запропоновану модель транспортно! мережi Укра!ни з урахуванням трас мiжобласного значення. В запропонованiй моделi в якостi транспортних вузлiв було прийнято мюта обласнi центри, а дугами прийнято траси автомобшьних дорщ якими забезпечуеться сполучення мiж мютами.
Рис. 1. Модель транспортно! мережi Укра!ни з урахуванням трас
мiжобласного значення
З наведено! на рис. 1 моделi було отримано кшькюш показники вiдстаней мiж обласними центрами та номери обласних центрiв. Це забезпечило надало можливiсть розрахувати матрицю найкоротших вiдстаней.
В якостi залежност для розрахунку кореспонденцi! пасажирiв мiж мiстами вiд пункту г до пункт у було обрано залежнють (1). В даному випадку пропонуеться функцiю тяжiння кореспонденцi! мiж мютами розрахувати за наступною залежнiстю.
де а - емтрична константа;
Ьу - вiдстань мiж мiстами I та у; х - каибрувальний коефiцiент.
З урахуванням залежностi (5) рiвняння (1) набувае наступного вигляду.
HiJ={^)HeP,> (12)
V ni J
де Lj - вiдстaнь мiж мiстaми i тa j;
x - кaлiбpyвaльний ^ефадент.
Пpи пpoведеннi poзpaхyнкiв пoтенцiйнoï кopеспoнденцiï мiж мiстaми зa зaлежнiстю (1) бyлo oбpaнo нaстyпнi зтачення емпipичнoï кoнстaнти - а: 1; 5, 35, 65, 95, 125 тa 155. Зтачення кaлiбpyвaльнoгo ^ефодешу x, в пpoведених poзpaхyнкaх, пpиймaли нaстyпнi кiлькiснi пoкaзники: -0,8; 1; 1,2; 1,4; 1,6; 1,8; 1,9 тa 2,5.
Вiдпoвiднo дo oбpaних знaчень емпipичнoï кoнстaнти тa кaлiбpyвaльнoгo ^ефодешу бyлo пpoведенo poзpaхyнки пoтенцiйнoï кopеспoнденцiя мiж мiстaми i тa j для всiх мoжливих гамб^^й мiж а тa x.
Отpимaнi poзpaхyнкoвi знaчення Ну - пoтенцiйнoï кopеспoнденцiï мiж мiстaми i тa j бyлo зведенo в тaбл. 1.
Таблиця 1
Рoзpaхyнкoвi знaчення пoтенцiйнoï кopеспoнденцiï мiж мiстaми
№ з/п № тpaнспop-raora вyзлa i № тpaнспop- тнoгo вyзлa j H ij ^и a=1, х=1,0, сoт. AO6. H ij ^и a=1, х=1,4 сoт. AO6. H ij пpи a=155, х=1,6, шт. AO6. H ij ^и a=155, х=1,8, сoт. AO6. H ij пpи, a=155, х=1,9, сoт. AO6. H ij пpи, a=155, х=2,5, сoт. ao6.
1 8 22 19,31 17,77 16,83 15,79 15,23 11,57
2 8 15 71,07 66,98 63,99 60,46 58,52 45,52
27 22 14 134,60 4,04 11,15 9,34 8,53 4,86
28 22 8 11,83 136,01 132,81 135,32 136,55 143,47
Вiдпoвiднiсть тa oцiнкy знaчення poзpaхyнкoвoï пoтенцiйнoï кopеспoнденцiï H j мiж мiстaми i тa j дo фaктичнoгo зтачення кopеспoнденцiï пaсaжиpiв oтpимaнoгo зa pезyльтaтoм пpoведенoгo дoслiдження здiйсненo зa зaлежнiстю (13). Отpимaне знaчення e - вщхилення oтpимaнoгo poзpaхyнкoвoгo кiлькiснoгo пoкaзникa вiд фaктичнoгo y вiдсoткaх нaдae мoжливiсть в здiйсненнi aнaлiзy якoстi викopистaння кoмбiнaцiï знaчення емпipичнoï кoнстaнти - а тa знaчення кaлiбpyвaльнoгo ^еф^е^^ - x.
s=
Резyльтaти poзpaхyнкiв зa зaлежнiстю (13) зведенo в тaбл. 2.
Таблиця 2
Вщхилення розрахункових значень потенцшно! кореспонденцii мiж мiстами вiд фактичного^ отриманого за результатом проведеного дослщження у вiдсотках
№ з/п № транспортного вузла/ № транспортного вузла у £ при а=1 та х=-0,8 £ при а=1 х=1,4 £ при а=155, х=1,6 £ при а=155, х=1,8 £ при а=155, х=1,9 £ при а=155, х=2,5
1 8 22 0,26 0,09 0,03 0,03 0,07 0,29
2 8 15 0,04 0,04 0,00 0,06 0,09 0,29
27 22 14 0,33 0,02 0,02 0,02 0,03 0,05
28 22 8 2,23 0,30 132,81 135,32 136,55 143,47
^сер 2,0 0,24 0,11 0,10 0,15 0,41
Отримане значення 8сер демонструе середне вiдхилення отриманих розрахункових кшьюсних показникiв вiд фактичних у вщсотках при застосуваннi певноi комбшацп значень емпiричноi константи - а та значення каибрувального коефiцiенту - х.
6. Результати досл1джень
Отримаш результати розрахункiв з табл. 2 надали можливiсть емпiрично встановити параметри функцп тяжiння, при яких розрахунковi значення потенцiйноi кореспонденцii наближуються до фактичних. В дослщженому процесi надання послуг з перевезень пасажирiв мiж мiстами на маршрутах загального користування мають мiсце такi кореспонденцii пасажирiв, якi можна розрахувати iз застосуванням гравггацшно1' моделi, наведено!' в рiвняннi (12). За отриманими показниками вщхилень розрахункових значень потенцiйноi кореспонденцii мiж мiстами вiд фактично отриманого за результатом проведеного дослщження визначено, що калiбрувальний коефiцiент х, в умовах дослщжено1' транспортно1' системи, для проведення вщповщних розрахункiв мае приймати значення вщ 1,6 до 1,8.
Одночасно з розрахункових даних можна зробити висновок, що 8сер не залежить вiд кiлькiсного показника а. Таке ствердження також пiдтверджуеться проiлюстрованою поверхнею розподiлу функцii 8сер. В результат проведено1' роботи можна стверджувати, що функщя розрахунку потенцiйноi кореспонденцii мiж мiстами I та у набувае наступного вигляду:
71
V и/у
НвЦп, (14)
Потрiбно визначити, що обстеження не охопили частку пасажирiв, якi реалiзують потреби в кореспонденцп на персональному транспортi й авiацiйному транспортi. За результатами обговорень визначено необхщнють уточнення функцii тяжшня ^ мiж мiстами i та j з урахуванням економiчного стану суспшьства. Тобто провести дослiдження з врахуванням у якост фактору
опору не лише вщстань, а й вартють про1'зду у порiвняннi i3 доходами громадян. Також маються шдстави для проведення додаткових дослiджень й !х подальшо!' обробки за для отримання функцii прогнозування, i3 бшьшою якiсть розрахункiв. Проведенi дослiдження не мютять вiдомостей щодо швидкостi, часу та вартост проiзду.
З урахуванням наведеного отримаш результати можна використовувати для проведення зазначених розрахунюв кореспонденцп пасажирiв мiж мiстами в Украшу Попре все, отриманнi результати е важливими для розумiння сучасних процесiв в галузi транспорту. Потрiбно вщзначити, що обраний фактор опору кореспонденцп, а саме L, можна приймати як сильно корельований iз часом та вартютю поiздки. Це призводить до врахування цих факторiв в отриманш моделi функцii тяжiння dy мiж мiстами i та j. До досягнень в отриманих результатах дослщження можна вщнести доведення можливост застосування обраноi гравiтацiйноi моделi до ринку мiжмiських пасажирських перевезень в Украшу
7. SWOT-аналiз результатiв дослщжен я
Strengths. Серед сильних сторш даного дослiдження можна вiднести доведення можливост застосування обрано!' гравiтацiйноi моделi до системи мiжмiських пасажирських перевезень в Украшу Отримано новi вщомосп про донинi не вивченнi корегувальш коефiцiенти, якi використовуються пiд час розрахунку кореспонденцii пасажирiв мiж мютами i е iндивiдуальнi для кожно! транспортно1' системи. На користь даного ствердження свiдчать сучаснi науковi досягнення, викладеш в розглянутiй лiтературi. Саме з даних обставин в практичних умовах використання гравiтацiйних моделей для розрахунку показниюв функцiонування системи не е можливим без попереднього винаходження згаданих коефiцiентiв. Використання отриманих даних вщносно оптимальних значень вин' их п р^ етрiв значень складових функцii тяж1ння забезпечуе можливють розрахунку якiсних показникiв функцiонування та планування параметрiв розглянуто1' транспортно1' системи. З урахуванням наведеного отримано новi вщомосп про дослiджену систему, в частит прогнозування кореспонденцп мiж мютами. Отримаш результати можна використовувати для проведення зазначених розрахунюв кореспонденцп пасажирiв мiж мiстами в Украiнi. Це випдшше в порiвняннi з аналогами завдяки:
- проведення аналiзу фактичних показниюв не потребуе залучення додаткових ресуршв;
- можливе збiльшення продуктивност за рахунок ошшшзацп використання фшансових ресурсiв пiдприемств для забезпечення виробничого процесу iз задоволення потреб населення з перемщення;
- зменшення зносу основних засобiв виробництва.
Weaknesses. До недолшв проведеного дослiдження та отриманих результалв можна вiднести незабезпечення врахування факту наявно1' пасажирсько1' кореспонденцii мiж мiстами, якi реалiзовуються з використанням легкових транспортних засобiв. Однак, слщ зазначити, що метою роботи було визначено вивчення кореспонденцп пасажирiв, яка реашзуеться на маршрутах
загального користування. Також, тд час отримання даних щодо сталих кореспонденцiй не було враховано коливання кореспонденцш пов'язаш i3 сезонними змiнами в рухливост населення. Разом i3 цим в робот розраховано значення функцп тяжшня, як забезпечують похибку розрахункових даних до дшсних в межах 10 %. Слiд визначити, що впровадження в пасажирську транспортну систему отриманих результалв дослiдження не нестиме додаткових фшансових навантажень на транспортнi тдприемства або пасажирiв.
Opportunities. Точно розраховане значення пасажирсько!' мiжмiськоï транспортно!' кореспонденцп на маршрутах загального користування надае можливiсть забезпечити планування взаемодiï мiж системами рiзних видiв транспорту. Для забезпечення потреб населення краши в задоволенш потреб ïï мешканцiв з пересування в межах дослiдженоï системи. Одночасно маеться можливють пiдвищення якосл фiнансових потокiв виробництв за рахунок оптимiзацiï розподiлу ресурсiв в чаш по всш пасажирськiй системi.
Threats. G трудношд, пов'язанi iз застосуванням отриманих результалв дослiдження. Це пов'язано iз тим, що для застосування обрано1' моделi розрахунку потенцiйноï кореспонденцп м ^еться потреба в визначенш кiлькостi вiдправлень та кiлькостi прибуття в пункти транспортно1' системи. Можливе настання такого стану системи, при якому вона вимагатиме вщ транспортних тдприемств надання бiльших об'емiв транспортних послуг.
8. Висновки
1. Експериментально встановлено пасажирськi транспортнi кореспонденцп мiж мiстами з рiзною кiлькiстю мешканщв. Отримано кiлькiснi показники пасажирських транспортних кореспонденцш. Встановлено, що мiжмiськi пасажирськ транспортнi кореспонденцiï можна прогнозувати. Доведено, що гравлацшне моделювання пасажирських транспортних кореспонденцш е прийнятним для дослщжено1' системи.
2. Проведене порiвняння отриманих теоретичних та експериментальних даних. За результатами порiвняння встановлено статичну похибку розрахунюв. В проведеному дослiдженнi було встановлено рашш невiдомi параметри функцп тяжшня, що забезпечуе можливють в прогнозуванш кореспонденцп пасажирiв в дослщженш системi.
Лггератур^
1. Khan, A. M. II. Intercity passenger transportation: energy efficiency and conservation case study [Text] / A. M. Khan // Transportation Planning and Technology. - 1981. - Vol. 7, № 1. - P. 1-9. doi:10.1080/03081068108717200
2. Friman, M. Implementing Quality Improvements in Public Transport [Text] / M. Friman // Journal of Public Transportation. - 2004. - Vol. 7, № 4. -P. 49-65. doi:10.5038/2375-0901.7.4.3
3. Crozet, Y. The Prospects for Inter-Urban Travel Demand [Text] / Y. Crozet // The Future for Interurban Passenger Transport. - Organisation for Economic Co-Operation and Development (OECD), 2010. - P. 57-94.
doi:10.1787/9789282102688-3-en
4. Nokandeh, M. M. Determination of Passenger-Car Units on Two-Lane Intercity Highways under Heterogeneous Traffic Conditions [Text] / M. M. Nokandeh, I. Ghosh, S. Chandra // Journal of Transportation Engineering. -2016. - Vol. 142, № 2. - P. 4015040. doi:10.1061/(asce)te.1943-5436.0000809
5. Schwieterman, J. Intercity Buses: 2015 Was A Smooth Ride [Electronic resource] / J. Schwieterman // New Geography. - 02.10.2016. - Available at: \www/URL: http://www.newgeography. com/content/005157-intercity-buses-2015-was-a-smooth-ride
6. Borndorfer, R. Integrated Optimization of Rolling Stock Rotations for Intercity Railways [Text] / R. Borndorfer, M. Reuther, T. Schlechte, K. Waas, S. Weider // Transportation Science. - 2016. - Vol. 50, № 3. - P. 863-877. doi:10.1287/trsc.2015.0633
7. Li, T. A Demand Estimator Based on a Nested Logit Model [Text] / T. Li // Transportation Science. - 2016. - P. 41-59. doi:10.1287/trsc.2016.0671
8. Prasolenko, O. The Human Factor in Road Traffic City [Text] / O. Prasolenko, O. Lobashov, A. Galkin // International Journal of Automation, Control and Intelligent Systems. - 2015. - Vol. 1, № 3. - P. 77-84.
9. Grigorova, T. Transport Fatigue Simulation of Passengers in Suburban Service [Text] / T. Grigorova, Yu. Davidich, V. Dolya // International Journal of Automation, Control and Intelligent Systems. - 2015. - Vol. 1, № 2. - P. 47-50.
10. Grigorova, T. Assessment of elasticity of demand for services of suburban road passenger transport [Text] / T. Grigorova, Yu. Davidich, V. Dolya // Technology audit and production reserves. - 2015. - № 3/2 (23). - P. 13-16. doi:10.15587/2312-8372.2015.44768
11. JSC «Ukrzaliznytsia» [Electronic resource]. - Available at: \www/URL: http://www.uz.gov.ua/
