МОДЕЛИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ПАССАЖИРСКИХ АВТОТРАНСПОРТНЫХ ПОТОКОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОКАЗАТЕЛЯ ДИНАМИЧЕСКОГО ГАБАРИТА ПАССАЖИРА Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

УДК 656.025.22

Н.В. Якунина, кандидат технических наук, доцент кафедры автомобильного транспорта транспортного факультета ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный университет» e-mail: nat.yakunina@yandex.ru

Д.Х. Нургалиева, аспирант кафедры автомобильного транспорта, ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный университет» e-mail: at.osu@mail.ru

С.В. Легащев, магистрант кафедры автомобильного транспорта, ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный университет» e-mail: legso@bk.ru

Д.С. Мухамедов, магистрант кафедры автомобильного транспорта, ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный университет» e-mail: muhamedov1993@mail.ru

МОДЕЛИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ПАССАЖИРСКИХ АВТОТРАНСПОРТНЫХ ПОТОКОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОКАЗАТЕЛЯ ДИНАМИЧЕСКОГО ГАБАРИТА ПАССАЖИРА

В статье на основе нового показателя «динамический габарит пассажира» определена пропускная способность маршрутной улично-дорожной сети. Определен объем пассажиров, перемещающихся в личных автомобилях, легковых такси, в автобусах на перекрестках города Оренбурга. Разработана математическая модель пассажирского транспортного потока. Определено, что пассажиры, перемещающиеся в маршрутных транспортных средствах, занимают наименьшую протяженность улично-дорожной сети. Цель проведённого исследования состоит в увеличении пропускной способности улично-дорожной сети (УДС) за счёт оптимизации структуры транспортных потоков. Полученные результаты могут быть применены для оптимизации маршрутной транспортной сети и определения технологических и структурных показателей передвижений населения. В настоящее время улично-дорожная сеть городов характеризуется высокой загруженностью. Это вызвано тем, что вместимость транспортных средств используется неэффективно, а также темпы роста модернизации и развития улично-дорожной сети значительно ниже темпов роста автомобилизации в городах. В этой связи, оценка использования загрузки транспортных средств является актуальной.

Ключевые слова: перевозки пассажиров, пропускная способность, улично-дорожная сеть, городской транспорт.

Динамический габарит пассажира базируется на известном показателе динамический габарит транспортного средства, включающий в себя длину транспортного средства, а также дистанцию, которую необходимо соблюдать водителям для обеспечения

безопасного движения в транспортном потоке, и дистанции, требующейся для безопасной остановки этого транспортного средства, движущегося с заданной скоростью. Составные элементы динамического габарита транспортного средства представлены на рисунке 1.

Рисунок 1. Динамический габарит транспортного средства

Из теории движения автомобиля следует, что его динамический габарит Ьи может быть определен по формуле 1 или по формуле 2.

и р г б а ■

(1)

где Lp - отрезок пути, проходимый автомобилем за время реакции водителя, м; - длина тормозного пути, м; Lб - минимальный необходимый зазор безопасности, м; Lа - длина транспортного средства, м.

ь =Г-Т +-+ 2-Ь

и р 2-У а

(2)

где Тр - время реакции водителя, с;

V - скорость движения транспортного средства, м/с;

J - среднее замедление транспортного средства при экстренном торможении, м/с2;

La - длина транспортного средства, м.

Значение динамического габарита транспортного средства может быть определено по формуле 2, если минимальный необходимый зазор Lб безопасности будет принят равным длине транспортного средства La.

Когда пассажир находится в транспортном средстве, он занимает не только некоторую часть транспортного средства, но и некоторую часть городской маршрутной сети. Занимаемая пассажиром, в момент нахождения его в транспортном средстве, часть маршрутной сети города зависит от используемого транспортного средства. Наибольшее влияние на динамический габарит L и транспортного средства оказывает состав транспортного потока, так как различные транспортные средства имеют различные динамические характеристики и габариты. Для учета состава потока транспортных средств, движущегося по улично-дорожной сети используют коэффициент приведения транспортных средств к легковому автомобилю согласно СНиП 2.05.02 - 85 [3].

Наибольшее значение коэффициента приведения свойственно троллейбусам, которые наибольшим образом мешают другим участникам транспортного потока. Их коэффициент приведения может достигать значения 12.

Из всего вышеперечисленного следует, что разные типы и классы транспортных средств, предназначенных для перевозки пассажиров, имеют собственные значения динамического габарита Lu и занимают некоторую часть улично-дорожной сети населенного пункта. Значение части улично-дорож-ной сети, которую занимает пассажир, когда находится в транспортном средстве, зависит от класса и типа используемого транспортного средства.

Если пассажир будет перемещаться по улично-до-рожной сети на подвижном составе особо большой вместимости, то он будет занимать наименьшую площадь улично-дорожной сети. Когда пассажир перемещается на легковом автомобиле, площадь, которую он занимает при этом на улично-дорожной сети будет значительно больше [4].

Скорость перемещения пассажира, которая учитывается при определении его динамического габарита, зависит от типа, класса, марки, модели подвижного состава.

Ширина полос движения изменяется в основном в диапазоне от 3,0 до 3,75 м, поэтому в дальнейшем достаточно оперировать не площадью, которую занимает пассажир, а длиной улично-дорожной сети, которая отведена для перевозок пассажиров. При определении структуры наземного городского пассажирского транспорта имеет смысл говорить о средневзвешенном значении динамического габа-

тсв.взв

рита пассажира .

С учетом вместимости транспортного средства q и коэффициента у использования вместимости определяется формула динамического габарита пассажира:

Ь =

у-ч

(3)

Каждый типоразмер подвижного состава имеет свое значение параметра Lпасс. С учетом структуры подвижного состава городского наземного пассажирского автомобильного и электрического транспорта значение средневзвешенного динамического габарита пассажира определяют по формуле 4.

^ ' ^пасЫ -£ср.взв __

(4)

Средневзвешенный динамический габарит пассажира характеризует протяженность городской маршрутной сети, фактически занимаемой одним среднестатистическим пассажиром, который перевозится подвижным составом различной вместимости, характерного для муниципального образования.

Для сокращения заторов в части, обусловленной маршрутными транспортными средствами, средневзвешенное значение динамического габарита пассажира должно быть не более возможности маршрутной улично-дорожной сети пропускать пассажиров в транспортных средствах с учетом их вместимости. Пропускная способность (возможность) dyдc маршрутной улично-дорожной сети пропускать без заторов одного среднестатистического пассажира зависит от размеров сети, приходящейся на одного пассажира, с учетом корректирующих коэффициентов и может быть определена по формуле 5.

^ _ ^УДС ' ^авт ' Кг ' ^н

УДС

(5)

к

Т^ваетоб = А ' Чх + + А ' Як ,

1=1

Фпоезд

где Lyдc - длина городской улично-дорожной сети, м;

Кавт. - коэффициент, определяющий отношение городского подвижного состава маршрутного пассажирского гося в легковых автомобилях: транспорта к общему количеству подвижного состава, проходящего по маршрутной улично-дорожной сети; определяется натурными исследованиями;

К - коэффициент, зависящий от загрузки дороги движением, определяется натурными исследованиями;

Кн - коэффициент, зависящий от неравно- гося в легковых такси: мерности загрузки дороги движением на различных участках маршрутной улично-дорожной сети, определяется натурными исследованиями;

Qпоезд - пассажиропоток за среднее время поездки, пасс/час.

(9)

где А - количество автобусов одной группы, ед; q - номинальная вместимость, ед.

Определение пассажиропотока, перемещающе-автомобилях:

0,п.а. =А.а. 'Мл.а. , (10)

где Ал.а. - количество легковых автомобилей, ед; Мл.а. - значение математического ожидания вместимости легковых автомобилей, ед.

Определение пассажиропотока, перемещающе-х такси:

бл,т.= А.т.'Мл.т. , (11)

где Ал.т. - количество легковых автомобилей, ед; Мл.т. - значение математического ожидания вместимости легковых такси, ед.

Возможность городской маршрутной сети dyдc

Значение математического ожидания Мх вмести-

пропускать без заторов одного среднестатистиче- мости легковых автомобилей и легковых такси равно: ского пассажира должна быть больше или равна средневзвешенному динамическому габариту Ь^™8 одного пассажира [1]. Это выражение представлено в формуле 6.

г Х1

1=1

(12)

Ьср взв < <1

УДС .

(6)

Худ

-'уде авт

К„„„ к. к,.

а

поезд

(7)

Определение пассажиропотока:

п к

X б = ^ 0>автоб + Ола. + 0,л.п

1=1

¡=1

(8)

где xi - перевозимое число пассажиров, ед.; pi - количество наблюдений, %; г - число вариаций, ед.

Пропускная способность (возможность) dyдc маршрутной улично-дорожной сети пропускать одного пассажира представлена формулой 7 [1].

Значение математического ожидания стимости маршрутных автобусов равно: к

^ ' автоб

м

вме-

— '=1

автоб

Ел

г=1

(13)

где {2аетоб - количество пассажиров, перевозимых автобусами, пасс; - количество пассажиров, перевозимых легковыми автомобилями, пасс; О-л.т - количество пассажиров, перевозимых

легковыми такси, пасс; k - количество групп транспортных средств

по вместимости, ед; п - количество типов подвижного состава, ед.

Таким образом, данная методика определения структуры подвижного состава городского пассажирского автомобильного транспорта может быть реализована в виде математической модели [2]:

= 4 '9, +■'• +А 'Чк + А.а. ■ Чп.а. + Ап.ш. ■ Чп

X А ' А < ЦС 'Кавт Кг Кн ЕД - 0-поезд

(14)

В основе математической модели пассажирского транспортного потока лежит определение Определение пассажиропотока, перемещающе- часового пассажиропотока на конкретном участке гося в автобусах: улично-дорожной сети города.

На основе данных анкетирования и результатах исследования с помощью методики наблюдения, которая заключается в подсчете транспортных средств за определенный временной период (в рассматриваемом случае принято за час), произведен расчет экспериментально-аналитической части. Количество транспортных средств на участках приведено к количеству легковых автомобилей. Целью

Проанализировав исходные данные и руководствуясь формулой 12 определяем математическое ожидание для легкового такси и личного легкового автомобиля, которые равны 2,189 пасс. и 3,076 пасс. соответственно. Аналогичный показатель для городского общественного транспорта регулярных

расчета является определение часового пассажиропотока на участке маршрутной транспортной сети города.

Данные о структуре транспортного потока на участке улично-дорожной сети от пересечения улицы Театральной с железнодорожным переездом до пересечения проспекта Победы с улицей Транспортной в городе Оренбурге, занесены в таблицы 1, 2.

перевозок равен 34,249 пасс. рассчитанный с помощью формул 9 и 13.

Общий пассажиропоток определяется по формуле 8.

Полученные в ходе исследования показатели транспортного потока на участке ул. Театральная г. Оренбурга занесены в таблицы 3, 4.

Таблица 3 - Количество пассажиров, проехавших по улице Театральной г. Оренбурга за 1 час (7.30 ч - 8.30 ч) в прямом направлении

№ участка Категории пассажирских ТС Итого

М1 М2 М3 Легковое такси (М1)

1 1187 1438 1096 44 3765

2 972 616 890 61 2540

3 1387 445 2021 79 3932

4 4970 1164 3356 98 9589

№ участка Категории пассажирских ТС Итого

М1 М2 М3 Легковое такси (М1)

1 2590 890 1370 53 4903

2 2307 445 240 63 3055

3 1756 377 1267 28 3428

4 4253 993 2671 120 8038

Таблица 1 - Количество ТС, проехавших по улице Театральной г. Оренбурга за 1 час (7.30 ч - 8.30 ч) в прямом направлении

№ участка Пассажирские ТС Легковое такси Грузовые тс Итого

Легковые Малые Средние Малые Средние Большие

1 386 63 96 20 27 0 12 604

2 316 27 78 28 32 4 21 506

3 451 20 177 36 29 8 9 729

4 1616 51 294 45 69 14 15 2104

Таблица 2 - Количество ТС, проехавших по улице Театральной г. Оренбурга за 1 час (17.30 ч - 18.30 ч) в обратном направлении

№ участка Пассажирские ТС Легковое такси Грузовые тс Итого

Легковые Малые Средние Малые Средние Большие

1 842 39 120 24 24 4 3 1056

2 750 20 21 29 38 2 0 859

3 571 17 111 13 29 0 0 740

4 1383 44 234 55 74 4 9 1802

Таблица 4 - Количество пассажиров, проехавших по улице Театральной г. Оренбурга за 1 час (17.30 ч - 18.30 ч) в обратном направлении

Таким образом, значение математического ожидания использования вместимости для легкового такси и личного легкового автомобиля для УДС г. Оренбурга равны 2,189 пасс. и 3,076 пасс. соответственно. Эти значения показывают среднее количество перевозимых пассажиров в легковом такси и личном легковом автомобиле, которые должны стремится к значениям 4 пасс. и 5 пасс. соответственно, т.е. максимальной вместимости легковых автомобилей. Значение математического ожидания для автобусов составляет 34,3 пасс.

Значение математического ожидания отображает неэффективность использования загрузки транспортных средств, равную 54,7 % от максимальной

для легкового такси и 61,5 % для личного легкового автомобиля. В силу того, что показатели далеки от оптимальных значений, на данный момент потенциал использования УДС уже исчерпан, тогда как потенциал транспортных средств используется не эффективно.

Разработанная математическая модель пассажирского транспортного потока, а также представленные измерители использования УДС - динамический габарит транспортного средства, динамический габарит пассажира, перевозимого транспортным средством, средневзвешенный динамический габарит пассажира - позволяют производить оценку использования загрузки транспортных средств и улично-дорожной сети.

Литература

1. Сильянов, В.В. Транспортно-эксплуатационные качества автомобильных дорог и городских улиц: учебник для студ. высш. учеб. заведений / В.В. Сильянов, Э.Р. Домке. - М.: Издательский центр «Академия», 2007. - 352 с.

2. Якунина, Н.В. Математическая модель определения структуры подвижного состава городского пассажирского транспорта // Проблемы функционирования систем транспорта: материалы междунар. научн-практ.конф.-Тюмень: ТюмГНГУ, 2010. - С. 378-381.

3. Якунина, Н.В. Методология повышения качества перевозок пассажиров общественным автомобильным транспортом. Монография / Н.В. Якунина, Н.Н. Якунин.-Оренбург: ООО ИПК «Университет», 2013. -289с.

4. Якунина, Н.В. Теоретический подход к определению структуры подвижного состава городского пассажирского автомобильного транспорта / Н.В. Якунина, Н.Н. Якунин, Д.А. Дрючин // Инновации в транспортном комплексе. Безопасность движения. Охрана окружающей среды: материалы междунар. науч.-практ.конф. Том 2. - Пермь: Изд-во Пермского ГТУ, 2010. - С. 60-63.