CC BY
44
ОБЗОР МОДЕЛЕЙ И МЕТОДОВ ОПТИМИЗАЦИИ РАБОТЫ СИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ НАСЕЛЕНИЯ
Лютая Т.П.1, Заставной М.И.2, Кузнецова Е.С.3, Живолуп А.А.4 Email: Lyutaya654@scientifictext.ru
1Лютая Татьяна Петровна - аспирант; 2Заставной Михаил Иванович - преподаватель; 3Кузнецова Екатерина Сергеевна - преподаватель; 4Живолуп Андрей Андреевич - студент, кафедра автоматизированных систем обработки информации и управления, Камышинский технологический институт (филиал) Волгоградский государственный технический университет, г. Камышин
Аннотация: в данной статье приведен обзор научных работ, направленных на решение задач оптимизации системы транспортного обслуживания населения. Авторы рассмотренных работ предлагают различные пути повышения эффективности системы управления городским пассажирским транспортом. Программное обеспечение, спроектированное и разработанное авторами, направлено на осуществление поддержки принятия решений планирования маршрутов и составления расписания движения городского общественного транспорта. После проведения анализа источников были выявлены их достоинства и недостатки и предложены возможные направления дальнейшего исследования данной области. Ключевые слова: оптимизация, система транспортного обслуживания, городской пассажирский транспорт.
OVERVIEW OF MODELS AND METHODS OF OPTIMIZATION OF THE URBAN TRANSPORT SYSTEM Lyutaya T.P.1, Zastavnoi M.I.2, Kuznetsova E.S.3, Zhivolup A.A.4
1Lyutaya Tatyana Petrovna - Post-Graduate Student; 2Zastavnoi Mikhail Ivanovich - Lecturer; 3 Kuznetsova Ekaterina Sergeevna - Lecturer; 4Zhivolup Andrey Andreevich- Student, DEPARTMENT OF AUTOMATED INFORMATION PROCESSING SYSTEMS AND MANAGEMENT, KAMYSHIN TECHNOLOGICAL INSTITUTE (BRANCH) VOLGOGRAD STATE TECHNICAL UNIVERSITY, KAMYSHIN
Abstract: this article provides an overview of articles aimed at solving the problems of optimizing the system of transport services to the population. The authors of the considered works suggest various ways to improve the efficiency of urban passenger transport management system. The software designed and developed by the authors is aimed at supporting the decision-making of route planning and scheduling of urban public transport. After analyzing the sources, their advantages and disadvantages were identified, and possible directions for further research in this area were proposed. Keywords: optimization, transport service system, urban passenger transport.
УДК 656072
Для улучшения экономического состояния того или иного города органы местного управления должны заботиться о повышении уровня комфортности проживания в нем. Удовлетворенность горожан уровнем жизни складывается из целого ряда
факторов, одним из которых является эффективность функционирования системы пассажирских перевозок.
В настоящее время используются различные подходы и технологии улучшения транспортного обслуживания населения. В данной статье приведен анализ научных трудов, посвященных поиску решений задачи оптимизации системы городского пассажирского транспорта.
В научной работе Володиной Ю.И. [1, с. 10] разрабатываются методы и модели информационной поддержки решений по управлению системой городского транспорта. Данные модели и методы позволят повысить эффективность функционирования этой системы. В ходе проведения исследования Володиной Ю.И. были получены следующие результаты [2, с. 4]:
- Усовершенствован метод расчета плотности населения для идентификации моделей городского общественного транспорта на основе данных, находящихся в общем доступе, и средней обеспеченности населения г. Березники жилой площадью, равной 21,27 м2/чел, которая применяется для определения первичной потребности в использовании общественного транспорта; определен оптимальный шаг дискретизации селитебной зоны, равный 260 метров.
- Измерены потоки пассажиров на трех основных остановках г. Березники в «часы пик» в рабочие и выходные дни; предложен и испытан в действии метод распространения результатов на всю маршрутную сеть для уточнения среднегородской первичной потребности граждан в перемещении.
- Построен комплекс математических и имитационных моделей системы управления городским транспортом, который позволяет учитывать потоки пассажиров в зонах притяжения всех остановок, а не только ключевых, как раньше.
- Усовершенствован метод управления системой городского пассажирского транспорта в вопросе составления расписания транспорта: при расчетах учитываются все (а не только ключевые) остановки, уточнена матрица времен передвижения транспортных средств между остановками с учетом изменения транспортной сети города за последние несколько лет.
В работе [3, с. 78] Володиной Ю.И. обосновывается применение обобщенного критерия эффективности городского общественного транспорта, учитывающего точки зрения администрации города, горожан и транспортных компаний вместе.
Однако на практике соотношение влияния потребностей участников транспортной системы различны в городах разной величины. Поэтому Березина А.С. и Корягин М.Е. в своей работе [4, с. 288] рассматривают вопрос оптимизации управления движением городского общественного транспорта в условиях конфликта интересов пассажиров, транспортных операторов и муниципалитета.
Цель работы заключается в разработке и оптимизации математических моделей систем управления городским пассажирским транспортом, позволяющих увеличить эффективность управления системой общественного транспорта в условиях активного взаимодействия ее участников.
Организационная система описывает различные механизмы управления системами общественного транспорта в различных городах. Автор [5, с. 125] выделяет следующие возможные структуры систем управления городским общественным транспортом, классифицированные по степени активности участников системы:
- Административная модель управления транспортной системой. Органы местного самоуправления контролируют работу общественного транспорта. Транспортные компании являются лишь исполнителями и не существенно влияют на систему. Население считается однородным, то есть принимает простые решения по перемещению, например, посадка в первое подошедшее транспортное средство, способное довезти его до места назначения.
- При низком уровне жизни населения большинство пассажиров не могут выбрать иной способ перемещения, как общественный транспорт. В тоже время, доходы бюджетов таких городов малы, поэтому муниципалитет не может дополнительно финансировать управление системой транспортного обслуживания. В подобной ситуации общественный транспорт распределен между частными перевозчиками, каждому из которых прикреплен набор маршрутов.
- Во многих российских городах существуют как частные перевозчики, так и муниципальный транспорт. В данном случае имеются неформальные операторы, которые сами определяют график работы, а иногда и стоимость перевозок и формальные операторы, работающие по фиксированному графику и тарифу. Формальные операторы практически не влияют на перемещение пассажиров.
- Модель, в которой пассажиры могут выбрать способ передвижения и маршрут (или набор маршрутов). Если человек выбрал общественный транспорт, то необходимо увеличить количество рейсов городского пассажирского транспорта, при выборе личного автотранспорта администрации города необходимо развивать соответствующую инфраструктуру (дороги, парковки, стоянки, гаражи, и т.д.). Следовательно, улучшая показатели качества обслуживания пассажиров, администрация снижает затраты на ремонт дорог, строительство парковок и т.п.
- Встречаются ситуации, когда органы местного самоуправления не в силах контролировать общественный транспорт. В этом случае транспортные компании сами определяют большую часть параметров работы общественного транспорта. При этом транспортным операторам не выгодно снижать уровень обслуживания населения, т.к. пассажиры перейдут к конкурентам. Даже для транспортной компании-монополиста невыгодно значительно ухудшать качество обслуживания пассажиропотока, т.к. его участники станут искать альтернативные способы перемещения.
В работе [5, с. 125] получено аналитическое решение задач управления движением городского пассажирского транспорта для различных систем управления.
В работах [6, с. 135] и [7, с. 102] предложены модель функционирования общественного транспорта и алгоритм формирования пассажиропотока в нем. Особенностью алгоритма является то, что пассажиропоток генерируется на основании задания вероятности прибытия пассажира с учетом принадлежности его к той или иной категории: безработный, пенсионер, работающий, студент, школьник.
Работа Кригер Л.С. [8, с. 106] направлена на повышение эффективности работы городского пассажирского транспорта за счет разработки и внедрения системы управления движением на основе вновь разработанного математического, алгоритмического и программного обеспечения.
В результате выполнения исследования автором был разработан комплексный критерий эффективности работы городского пассажирского транспорта, который включает в себя затраты на перевозку пассажиров и их удовлетворенность качеством предоставляемых услуг. Для оценки уровня удовлетворенности качеством услуг создана продукционная модель потребителей, которая сочетает в себе количественные и качественные факторы влияния.
Также автором [9, с. 721] разработана система по управлению движением городского пассажирского транспорта, в состав которой входит подсистема составления расписания движения общественного транспорта, учитывающая затраты автотранспортной компании и удовлетворенность пассажиров, позволяющая эффективно распределить транспортные средства на маршрутах, и подсистема решения задачи управления общественным транспортом в форме алгоритмов задания пассажиропотока на остановках с учетом сезонности и массовых мероприятий; составления расписания движения транспорта; расчета комплексного критерия эффективности; нечеткого ситуационного управления.
Работа Головнина О.К. [10, с. 413] направлена на повышение эффективности управления транспортными процессами посредством разработки методов, моделей, алгоритмов и программного обеспечения, позволяющих принимать управленческие решения с учетом атрибутной и геоинформационной составляющих объектов транспортной системы. При этом эффективностью является снижение аварийности и повышение пропускной способности транспортного потока города.
Автором работы [11, с. 33] разработаны алгоритмы и спроектировано программное обеспечение, построенные на основе атрибутно-ориентированных моделей и современных подходов к созданию распределенных геоинформационных систем для повышения эффективности зонального управления транспортными процессами.
Для оптимизации параметров системы транспортного обслуживания населения при условиях конкуренции нескольких транспортных компаний в работе [12, с. 56] используются Марковские процессы, теория игр, теория управления запасами, задачи выпуклого программирования, численные методы решения задач безусловной оптимизации, натурные эксперименты. Для составления расписания движения городского транспорта автор предлагает использовать программный комплекс, построенный на основе модели распределения потоков пассажиров между маршрутами с учетом светофорного регулирования движения транспорта и возможности пассажиров перемещаться с пересадками.
Рассмотренные работы направлены на оптимизацию системы управления пассажирским транспортом. Предложены различные модели организации транспортных потоков с учетом интересов трех сторон: муниципалитета, пассажиров и транспортных компаний. Однако, помимо интересов данных участников, при моделировании должны учитываться интересы экологических служб и ГИБДД, т.к. они также являются участниками системы транспортного обслуживания населения. Исследование вопросов оптимизации работы данной системы следует расширить с учетом влияния ограничивающих факторов, связанных с требованиями подобных служб.
Список литературы /References
1. Володина Ю.И. Системный анализ критериев эффективности городского общественного транспорта / Затонский А.В. // Новый университет. Серия: технические науки. Йошкар-Ола: Издательство Общество с ограниченной ответственностью Коллоквиум, 2015. № 7-8. С. 10-15.
2. Володина Ю.И. Анализ сети остановок городского общественного транспорта / Затонский А.В. // Новый университет. Серия: технические науки. Йошкар-Ола: Издательство Общество с ограниченной ответственностью Коллоквиум, 2014. №11. С. 4-10.
3. Володина Ю.И. Моделирование системы управления потоками городского общественного транспорта // Решение. Пермь: Пермский национальный исследовательский политехнический университет, 2014. Том 1. С. 78-80.
4. Березина А.С. Оптимизация маршрутной транспортной сети на примере города Кемерово / Корягин М.Е. // Политранспортные системы. Новосибирск: Издательство Сибирский государственный университет путей сообщения, 2017. С. 288-291.
5. Корягин М.Е. Теоретические аспекты оптимизации управления движением городского транспорта. Вестник Кузбасского государственного технического университета, 2012. № 1. С. 125-131.
6. Крушель Е.Г. Модель функционирования общественного транспорта города / Панфилов А.Э., Степанченко И.В., Беришева Е.Д. // Прогресс транспортных средств и систем - 2009. Волгоград: Волгоградский государственный технический университет, 2009. С. 135-136.
7. Беришева Е.Д.Алгоритм формирования пассажиропотока в модели функционирования общественного транспорта малого города. Современные проблемы науки и образования, 2010. № 4. С. 102-104.
8. Кригер Л.С. Управление движением городского пассажирского транспорта на основе нечеткого ситуационного подхода / Квятковская И.Ю. // Управление инновациями: теория, методология, практика, 2015. № 10. С. 106-112.
9. Кригер Л.С. Архитектура и алгоритмическое обеспечение интеллектуальной системы управления движением общественного транспорта // Политематический сетевой электронный научный журнал кубанского государственного аграрного университета, 2013. № 89. С. 721-735.
10. Головнин О.К. Поддержка принятия решений автоматической дислокации геообъектов транспортной инфраструктуры / Сидоров А.В., Михайлов Д.А. // Известия Самарского научного центра Российской академии наук, 2014. Т. 16. № 4-2. С. 413-418.
11. Сидоров А.В. Программно-аппаратный комплекс учета параметров автодороги / Головнин О.К. // IT & ТРАНСПОРТ Сборник научных статей, 2014. С. 33-40.
12. Зыков П.А. Методика исследования интенсивности движения городского транспорта и определения часа пик на примере улично-дорожной сети города Новокузнецка / Зварыч Е.Б., Новикова С.В. // Международная научно-практическая конференция «Развитие дорожно-транспортного и строительного комплексов и освоение стратегически важных территорий Сибири и Арктики: вклад науки». Омск: Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ), 2014. С. 56-63.
