CC BY
15
УДК 656.13/73.31.17
МОДЕЛИРОВАНИЕ ТРАНСПОРТНОГО СПРОСА В Г. РОСТОВЕ-НА-ДОНУ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ НАГРУЗКИ НА УЛИЧНО-ДОРОЖНУЮ СЕТЬ
В. В. Фиалкин, Е. И. Колесников
Донской государственный технический университет (г. Ростов-на-Дону, Российская Федерация)
Повышение устойчивости функционирования улично-дорожной сети города Ростова-на-Дону является одной из актуальных задач транспортной политики города. Для ее решения проводится районирование территории, изучаются меры транспортной политики, направленные на смещение точки равновесия индивидуальных предпочтений к социальному оптимуму, применяются методы четырехшагового моделирования распределения пассажиропотока. В статье представлены результаты изучения распределения объемов пассажиропотоков в транспортных районах г. Ростова-на-Дону на основе занесения социально-экономических показателей в программу AIMSUN. Применение методов четырехшагового моделирования позволило спрогнозировать условия функционирования улично-дорожной сети при различном соотношении использования личного и общественного транспорта. Изучение условий функционирования транспортной системы г. Ростова-на-Дону в программе AIMSUN проводится впервые и является большим прорывом в создании транспортной модели города.
Ключевые слова: интенсивность дорожного движения, транспортный спрос, моделирование дорожного движения.
TRAFFIC DEMAND'S SIMULATION IN ROSTOV-ON-DON TO STUDY THE ROAD
NETWORK LOAD
V. V. Fialkin, E. I. Kolesnikov
Don State Technical University (Rostov-on-Don, Russian Federation)
Increasing the stability of the road network functioning of Rostov-on-Don is one of the urgent tasks of the city's transport policy. To solve it, a zoning of the territory is carried out, measures of transport policy aimed at shifting the equilibrium point of individual preferences to social optimum are studied, methods of four-step simulation of the distribution of passenger traffic are applied. The article presents the results of studying the distribution of passenger traffic volumes in the transport areas of Rostov-on-Don on the basis of entering socio-economic indicators into the AIMSUN program. The use of four-step simulation methods made it possible to predict the conditions for the functioning of the road network with a different ratio of the use of personal and public transport. The study of the conditions for the functioning of the transport system of Rostov-on-Don in the AIMSUN program is carried out for the first time and is a great leap forward in creating a traffic model of the city. Keywords: traffic flow, traffic demand, traffic simulation.
Введение. Транспортные системы городов и их ареалы являются одним из важных факторов, который влияет на социально-экономическое развитие страны. Совершенствование транспортной сети повышает качество жизни горожан, увеличивает рост занятости, укрепляет бюджет города, развивает бизнес и привлекает инвестиции. Одним из важнейших этапов работ в области организации дорожного движения является прогнозирование изменения транспортной нагрузки на участках улично-дорожной сети. Результаты анализа распределения спроса на участках улично-дорожной сети обладают широкой практической значимостью для проведения научно-исследовательских работ в области организации дорожного движения и интеллектуальных транспортных систем (ИТС).
L4QQ/J
В соответствие с ОДМ 218.9.011-2016 при определении эффективности проектов интеллектуальных транспортных систем используется целевой индикатор повышения комфорта пользователей, включающий показатель уровня обслуживания и уровень загрузки движением.
В связи с этим оценка изменения уровня обслуживания и уровня загрузки движением является особо актуальной.
В современных условиях получить эти значения становится возможным путем использования модели функционирования города. Создание больших моделей городов является необходимой задачей для развития их транспортных систем. Прежде всего, модель должна быть адекватной исходным параметрам. Получить такую модель возможно только после сложной калибровки, основу которой составляет изучение распределения транспортных потоков на основе социально-экономических показателей города.
Изучение распределения корреспонденций пассажиропотоков на улично-дорожной сети. Современным подходом к решению задач моделирования дорожного движения является системное моделирование, реализуемое путем полной функциональной интеграции макро, мезо и микроуровней, начиная от макроуровня для анализа и транспортного планирования дорожной сети региона с автоматическим переходом к динамическим моделям на дорожных сетях меньших размеров. Последующий динамический анализ на микроуровне позволяет выявить возможные конфликтные зоны во времени и в пространстве.
Классическим подходом к решению задачи прогнозирования транспортных потоков в сети крупного города является четырехшаговая схема, включающая в себя:
— оценку объемов прибытия и отправления (Trip generation);
— расчет матриц корреспонденций (Trip distribution);
— расщепление корреспонденций по способам передвижений (Modal split);
— распределение корреспонденций по транспортной сети (Trip assignment).
Создание модели на макроуровне, несмотря на различия в используемом математическом аппарате, предполагает выполнение стандартных операций и расчётов [1, 2, 3].
На первом этапе подготовки исходных данных необходимо провести районирование территории. Согласно статистике по социально-экономическим показателям в каждом районе можно получить информацию о числе жителей, количестве работающих жителей и количестве мест обучения.
В г. Ростове-на-Дону можно выделить некоторые примеры районирования территории:
— по избирательным округам;
— районирование территории по ее административным районам;
— по «народному» делению (с включением жилых районов «Левенцовский», «Суворовский», «Платовский»).
В итоге для изучения распределения транспортного спроса на объекты улично-дорожной сети г. Ростова-на-Дону было принято решение провести собственное районирование — получить из избирательных округов укрупненные транспортные районы. В результате чего было образовано 49 таких районов. Схема укрупненных транспортных районов г. Ростова-на-Дону и их социально-экономические показатели представлены соответственно на рис. 1 и в таблице 1.
Рис. 1. Схема укрупненных транспортных районов
Таблица 1
Социально-экономические показатели укрупненных транспортных районов
ОГО Номер района Число жителей Число работающих Число мест обучения
2 29 14005,7 9267 8653
5 56 17353,5 6264 1622
12 75 14558,4 3372 0
13 90 33911,9 18051 6900
15 113 2174,7 12549 2932
17 138 2274 3163 101
29 28 1809,9 4788 0
31 8 52601,1 26687 15305
37 133 4218,3 764 0
38 139 0 69 0
39 140 395 832 0
47 95 164908,9 32146 80
60 55 48977,1 12056 3199
62 153 1117,6 8567 0
66 19 5251,2 2519 463
67 130 5347,2 480 0
68 132 9211,7 1374 0
72 70 61465,1 15568 261
76 87 22850,3 7330 56
77 2 38267,7 17680 15367
81 68 4805,2 3165 0
84 31 30842,4 13265 3657
90 141 692,4 185 0
ОГО Номер района Число жителей Число работающих Число мест обучения
92 144 10935,1 18189 289
96 41 41048,1 11067 0
100 6 40370,9 13676 8254
102 134 623,1 397 0
103 135 24221,2 1876 0
104 136 9448,1 2992 284
107 148 7787,1 15482 0
111 50 20526,2 8148 0
113 53 73945,5 17165 1471
116 65 18690,9 3615 647
119 81 19936 2634 0
120 126 13646,1 2189 0
121 112 36739,2 31887 1254
124 23 28579,7 11851 928
128 57 41434,9 9778 1817
139 106 51156,8 10933 50
141 116 29705,9 10010 0
145 122 39817,4 5487 3406
147 120 5103 5495 0
148 131 5901,6 1521 0
149 22 2562,2 5636 0
150 137 2674,7 469 0
151 21 11932,7 5288 2586
152 25 13372,5 2877 0
153 20 12505,5 4840 1317
154 18 27202,9 7953 2291
Затем эти исходные данные занесли в программу ЛГМБиК. Современная версия программы позволяет провести четырехшаговое моделирование.
В ходе выполнения работы было выяснено, что параметры калибровки напрямую влияют на объемы транспортного спроса и, как следствие, на их распределение по улично-дорожной сети. Назначение параметров калибровки представляет собой ответственную задачу, а их определение зависит от проведения натурных обследований и применения регрессионных моделей [4, 5] В настоящее время для г. Ростова-на-Дону такие параметры не определены. Из-за этого можно изучать поведение транспортной системы только с помощью ее модели. В нее закладываются такие параметры как: количество транспортных районов, социально-экономические показатели по районам, виды используемого транспорта для передвижения в городе, цели поездок, период моделирования, значения факторов использования группами пользователей видов транспорта по целям поездок, аргумент стоимостной функции распределения (время поездки, цена и т.п.), коэффициент наполнения видов транспорта для каждой группы пользователей в соответствие с целями поездок. Причем, если первые четыре параметра могут быть известны или их не составит труда определить, то определение других — очень сложная задача, требующая объемных натурных исследований.
В данной работе были установлены всего 15 постоянных параметров и изучено поведение транспортной системы при изменении соотношения использования личного и общественного транспорта с шагом 10 %. Например, сначала транспортный спрос состоит из 90 % передвижений на личном транспорте и 10 % передвижений на общественном транспорте, затем — из 80 % передвижений на личном транспорте и 20 % передвижений на общественном транспорте и так далее.
Изучение условий функционирования транспортной системы при мультимодальном распределении пассажиропотока. С использованием инструментария программы были
получены матрицы корреспонденций по районам и объемы движения транспортных средств по каждому участку улично-дорожной сети г. Ростова-на-Дону. А так как в программе заложена пропускная способность по каждому участку, то, соответственно, и определен их коэффициент загрузки. Таким образом, для каждого соотношения передвижений на личном и общественном транспорте была спрогнозирована картина об условиях функционирования транспортной системы города — на каких участках будут сложные условия движения с коэффициентом загрузки 0,7 и более. Примеры графического представления условий функционирования участков улично-дорожной сети г. Ростова-на-Дону при мультимодальном распределении пассажиропотока представлены на рис. 2, 3. На рисунках красным цветом отмечены участки улично-дорожной сети с коэффициентом загрузки 0,7 и более.
Рис. 2. Условия функционирования участков улично-дорожной сети г. Ростова-на-Дону при соотношении передвижений 90 % личный транспорт -10 % общественный транспорт
V
/
- д X. -
-г&О.
■ % « V
'.V г-
- , Г"* Ли
4»Т
.»:. г--" • ,,
Ж , ;
Рис. 3. Условия функционирования участков улично-дорожной сети г. Ростова-на-Дону при соотношении передвижений 30 % личный транспорт - 70 % общественный транспорт
Заключение. Изучение условий функционирования транспортной системы при мультимодальном распределении пассажиропотока в г. Ростове-на-Дону показало, что для избегания транспортного коллапса необходимо применять меры транспортной политики, направленные на сдерживание использования личного автомобиля с поддерживанием приоритета общественного транспорта. Так, смещение передвижений на личном транспорте от 70 % (нынешняя ситуация в г. Ростове-на-Дону) к 50 % позволяет снизить коэффициент загрузки участков улично-дорожной сети до допустимого (менее 0,7) на половине транспортной сети. А свободные условия движения в г. Ростове-на-Дону будут достигнуты при соотношении передвижений — 30 % личный транспорт-70 % общественный транспорт. Изучение условий функционирования транспортной системы г. Ростова-на-Дону в программе АГМБЦ№ проводится впервые и является большим рывком в создании транспортной модели города.
Библиографический список
1. Швецов, В. И. Математическое моделирование транспортных потоков / В. И. Швецов // Автоматика и Телемеханика. — 2003. — № 11. — С. 3-46.
2. Якимов, М. Р. Транспортное планирование: создание транспортных моделей городов: монография / М. Р. Якимов. — Москва : Логос, 2013. — 188 с.
3. Семёнов, В. В. Исторический анализ моделирования транспортных процессов и транспортной инфраструктуры / В. В. Семёнов, А. В. Ермаков // Препринты ИПМ им. М. В. Келдыша. — 2015 — № 3 — 36 с.
4. Зырянов, В. В. Руководство по моделированию дорожного движения: учебное пособие. / В. В. Зырянов — Ростов-на-Дону : Рост. гос. строит. ун-т, 2015. — 61 с.
5. Швецов, В. И. Алгоритмы распределения транспортных потоков / В. И. Швецов // Автоматика и телемеханика — 2009. — № 10. — С. 148-157.
Об авторах:
Фиалкин Вячеслав Владимирович, старший преподаватель кафедры «Организация перевозок и дорожного движения» Донского государственного технического университета (344003, РФ, г. Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, д. 162), feofilowa@mail.ru
Колесников Евгений Игоревич, магистрант кафедры «Организация перевозок и дорожного движения» Донского государственного технического университета (344003, РФ, г. Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, д. 162), feofilowa@mail.ru
Authors:
Fialkin, Vyacheslav V., Senior lecturer, Department of Transportation and Road Traffic Management, Don State Technical University (162, Sotsialisticheskaya str., Rostov-on-Don, RF, 344003), feofilowa@mail.ru
Kolesnikov, Evgeniy I., Master's degree student, Department of Transportation and Road Traffic Management, Don State Technical University (162, Sotsialisticheskaya str., Rostov-on-Don, RF, 344003), feofilowa@mail.ru
