CC BY
10УДК 1
Сайфамлюкова Д.З.
студент-магистр
Томский государственный архитектурно-строительный университет
(г. Томск, Россия)
ОБЗОР РАСЧЕТНЫХ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТЕЙ ДВИЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЕЙ
Аннотация: в работе проведен анализ развития методики реформирования маршрутной схемы, с учетом уже накопленного положительного опыта маршрутизации, в увязке с усовершенствованием транспортно-эксплуатационного состояния городской дорожной сети.
Ключевые слова: скорость, улично-дорожная сеть, городской пассажирский транспорт, маршрутная схема.
В настоящий период времени массовые пассажирские перевозки в крупных городах осуществляются по маршрутной схеме, сложившейся за длительный период времени, но при этом функционирующей далеко не оптимально. В процессе развития города его маршрутная схема нуждается в периодическом пересмотре, вызванном появлением новых жилых микрорайонов, сменой мест приложения труда, а также, модернизацией улично-дорожной сети города. При оптимизации маршрутной схемы массового пассажирского транспорта в городах с плотной застройкой корректируются преимущественно автобусные маршруты, как наиболее мобильные и не требующие при изменении трассы значительных капиталовложений [7, 19, 28]. В то время как электрический транспорт, имеющий дорогостоящие путевые устройства, стараются организовывать по направлениям достаточно устойчивых и интенсивных пассажиропотоков, поэтому их корректировка обусловлена значительными изменениями в расселении граждан.
Изменения в автобусной маршрутной схеме, связанные с появлением новых маршрутов, продлением или укорочением существующих, отменой или переносом остановочных пунктов, осуществляется довольно часто и обычно не имеют должного обоснования, поскольку подкреплены лишь жалобами населения и предложениями перевозчиков. В этих условиях, возникает необходимость в применении более обоснованных методов принятия решений [8].
Формирование рациональной системы массового городского пассажирского транспорта должно включать в себя решение ряда задач, среди которых следует выделить:
- выбор и прокладка маршрутов следования городского пассажирского транспорт;
- обоснование типа и количества транспортных средств;
- разработка расписаний и оптимизация режимов движения на маршруте.
Выбор маршрутов следования городского пассажирского транспорта и последующее формирование маршрутной схемы являются важными этапами разработки эффективной транспортной инфраструктуры города [3, 4, 9]. От того, насколько рационально разработана маршрутная система, и как удачно и гармонично она интегрирована в улично-дорожной сети города, зависят затраты времени населения на передвижения и эффективность использования подвижного состава.
В дальнейшем будут рассмотрены методы трассирования автобусных маршрутов, на основе которых формируются варианты схем, и в конечном итоге, выбор наиболее рациональной схемы.
Вопросам формирования оптимальных маршрутных схем городских автобусов посвящено достаточно большое количество работ. Основываясь на мнении В.Д. Герами [11], существующие подходы к разработке рациональных
маршрутных схем городского пассажирского транспорта можно разделить на три группы:
1) экспертная оценка, основанная на неформализованном анализе существующего состояния маршрутной схемы;
2) частичная автоматизация процесса разработки, при этом эксперт работает с ЭВМ в диалоговом режиме, самостоятельно оценивая некоторые результаты и принимая окончательное решение;
3) применение жестко формализированных математических моделей при разработке маршрутной схемы в полностью автоматическом режиме на ЭВМ.
В России проблемами формирования маршрутных схем пассажирского транспорта начали заниматься с 30-40 гг. 20 столетия. Первыми работами, ставшими фундаментальными для последующих исследований, следует отметить работы А.П. Александрова [1], Л.А. Бронштейна [1, 6], А.Х. Зильберталя [21], В.С. Ларионова [6], А.А. Полякова [4, 23], Д.С. Самойлова [24, 25,]. Основное внимание в работах исследователей уделено формированию комплекса требований, предъявляемых к маршрутной схеме, которые включают в себя необходимость учета данных о фактических перемещениях граждан по территории города. Этот факт способствовал появлению соответствующих критериев оптимизации, в соответствии с которыми трасса маршрута между корреспондирующими пунктами сети должна проходить по кратчайшему пути. При этом между собой сравнивались все возможные варианты маршрутных схем по множеству показателей. Однако, с учетом того, что для крупного города количество связей между выделенными городскими районами может достигать больших значений, сравнить все возможные варианты маршрутных схем практически невыполнимая задача. По мнению авторов необходимо стремиться, чтобы выбранная комбинация маршрутов характеризовалась минимальными общими затратами времени всех пассажиров на передвижения. Однако, методы построения трасс маршрутов и рекомендации по формированию маршрутной
схемы, рассмотренные в работах авторов, громоздки, хотя общие положения по их проектированию были сформулированы и положены в основу последующих исследований.
С развитием экономико-математических методов ознаменован новый этап в формировании научных знаний о функционировании систем маршрутизированного городского пассажирского транспорта, центральное место в котором занимает работа, выполненная в 1962-1963 гг. под руководством Б.Л. Геронимуса [12] в государственном научно-исследовательском институте автомобильного транспорта (НИИАТ). Позднее под его руководством Д. Джумаев (МАДИ) выполнил диссертационную работу [18], посвященную разработке методики расчета схем массового пассажирского транспорта в городе с применением математических методов. Для выбора оптимальной схемы автобусных маршрутов ученые [12, 18] предложили пользоваться методами комбинаторного анализа, которые позволили провести целенаправленный отбор вариантов маршрутной схемы, к тому же подобные задачи уже были успешно решены на железнодорожном транспорте.
Однако, следует отметить, что решение подобных задач требует значительных затрат времени, поскольку работы выполнялись вручную. К тому же отсутствуют значимые ограничения, позволяющие уменьшить количество маршрутов-кандидатов и, следовательно, сравниваемых вариантов маршрутных схем. Среди них: возможность организации конечных пунктов только в ограниченных местах, ограничение минимальной или максимальной длины маршрутов, возможность задания маршрутов, которые обязательно должны быть включены в маршрутную сеть, либо исключены из неё.
Дальнейшее развитие методы, разработанные Б.Л. Геронимусом и Д. Джумаевым, получили в работах М.Е. Антошвили [2, 3], В.М. Бунеева [7], Г.А. Варелопуло [3, 9], И.В. Спирина [6, 127], М.В. Хрущева [3, 29] и других. В 1974 году авторами [3] предложены методы, сокращающие количество сравниваемых вариантов, а именно - исключение нереальных вариантов маршрутов, ввод
маршрутов, изменение которых нецелесообразно, и, наконец, использование более современного математического аппарата. Авторы первыми применили для решения задачи выбора рациональной схемы маршрутов ЭВМ, что позволило значительно сократить трудоемкость работ и повысить их качество. В основу решения задачи положен направленный отбор вариантов маршрутов, который позволяет получить конечный вариант, обеспечивающий минимальные затраты времени граждан на перемещения. Кроме того, авторы [3] предложили придерживаться ряда критериев, включающих протяженность маршрутов; перечень утвержденных и запрещенных маршрутов; минимально допустимый коэффициент использования вместимости автобусов; максимально допустимый интервал движения; максимально возможное число автобусов на маршрутах; минимальное число пассажиров, проезжающих между конечными пунктами. Изложенный подход к формированию маршрутной схемы положительно оценен специалистами и получил последующее развитие в трудах ученых более позднего периода.
Однако, на наш взгляд, этому методу присущи некоторые недостатки, основным из которых является отсутствие учета критериев, характеризующих уровень развития маршрутной схемы, количество совершаемых пересадок и непрямолинейность поездок.
Следует также отметить, что принцип отбора связей ориентирован, прежде всего, на создание маршрутов из наиболее протяженных цепей, соединяющих конечные пункты по кратчайшему расстоянию. С одной стороны, это позволило полностью формализовать процесс проектирования маршрутов, что исключает возможность ошибки проектировщика, но, с другой стороны, при выборе трассы маршрута на данном этапе не принимается во внимание потребности населения. На наш взгляд, более приемлем способ, при котором маршрут конструируют путем комбинирования отдельных кратчайших путей, соответствующий наибольшему значению пассажиропотока. В этом случае, соединение остальных пунктов маршрута может осуществляться не по
кратчайшему расстоянию, что при обслуживании более низкого пассажиропотока не является критичным. К тому же анализ таких путей даст возможность расширить круг альтернатив, что, в конечном счете, возможно, позволит найти более рациональный вариант начертания маршрутной схемы.
К тому же и авторы [20] отмечают неэффективность вариантного метода проектирования городских транспортных систем (ТС), включая маршрутные схемы, вследствие неоднозначности принимаемых решений. На основе накопленного опыта ученые предлагают общий алгоритм формирования транспортной системы города, который заключается в реализации идеи машинного итерационного наращивания. При этом формируется избыточный полигон наземных путей сообщения, включающий всю улично-дорожную сеть.
Следует отметить, что предложенный подход не достаточно четко формализован и поэтому нуждается в дальнейшей доработке. К тому же и сами авторы алгоритма подчеркнули, что пока он представлен в виде идеи и в последующем потребует уточнения, особенно в части выбора критериев оптимизации.
Вопросы совершенствования автобусных маршрутных схем путем более обоснованного выбора типа транспортного средства по вместимости и перераспределения их по маршрутам рассмотрены в работах Э.А. Сафронова и К.Э. Сафронова [26, 27]. Авторами предложена методика совершенствования маршрутной схемы, основная цель которой состоит в поэтапной разгрузке улично-дорожной сети от транспортных потоков при постепенном увеличении объемов пассажирских перевозок. В качестве основных показателей приняты величина провозной способности городского пассажирского транспорта и показатель суточной загрузки улично-дорожной сети города транспортными потоками в приведенных единицах (авт.-км/сут.). При этом задача снижения загруженности улично-дорожной сети города при сохранении или росте провозной способности подвижного состава решается путем оптимизации структуры парка по вместимости и численности. Предложенная
исследователями методика совершенствования маршрутных схем положена в основу геоинформационной компьютерной программы, разработанной в СибАДИ [26].
Однако, следует отметить, что предложенная методика направлена на совершенствование маршрутной схемы с позиции оптимизации подвижного состава и не рассматривает подробно вопросы проектирования рациональных трасс автобусных маршрутов. Тем не менее, отмеченное выше, не снижает ценности научных разработок, выполненных под руководством Э.А. Сафронова.
Блатнов М.Д. привел два подхода к оптимизации маршрутной схемы [4]. При первом в качестве основного критерия принимается сокращение затрат времени на поездки. Второй подход заключается в формировании маршрутной схемы с высокой степенью взаимосвязанности, при этом основным критерием является минимум пересадочности. В своей работе автор рассматривает последовательность формирования рациональной маршрутной схемы, основанную на втором методе.
Среди способов проектирования схемы автобусных маршрутов особо следует отметить принцип последовательного конструирования, рассмотренный в трудах Ф.Г. Глика [13, 14], С.Ю. Ольховского [22] и В.В. Яворского [22,31]. Гликом Ф.Г. был предложен метод реконструирования существующей схемы маршрутов [22], основанный на последовательном приближении к оптимальному решению посредством диалогового режима работы проектировщика и ЭВМ, который позволил учесть критерии и факторы, не поддающиеся формализации. В то же время С.Ю. Ольховский [22] и В.В. Яворский [22, 31] в развитие подхода предложили более подробные математические модели и алгоритмы формирования рациональной маршрутной схемы городского пассажирского транспорта, позволяющие скорректировать предварительную сеть по одному из следующих критериев: минимум времени перевозки, равномерное распределение пассажиропотока по маршрутам, рациональное распределение транспортных единиц по маршрутам.
Общими вопросами организации и совершенствования маршрутной схемы городского пассажирского транспорта занимались такие ученые как A.A. Богомолов [5], В.М. Вейцман [10], П.Ф. Горбачев [15], В.А. Гудков [16], Т.М. Джваршейшвили [17], В.К. Доля [19], Ч.Д. Шавыраа [30] и другие.
Анализ опыта маршрутизации городских пассажирских перевозок, сформированный на протяжении более 80 лет, показал, что существующие методы построения оптимальных маршрутных схем требуют уточнения своих положений. Прежде всего, это связано с необходимостью адаптации применяемых в них алгоритмов к современным условиям функционирования крупных городов, связанных с нарастающей конкуренцией между массовым и индивидуальным транспортом. К тому же, отсутствие в ходе оптимизации маршрутных схем учета транспортно-эксплуатационного состояния дорожной сети, затрудняет поиск эффективных проектных решений, способствующих снижению транспортных затрат времени населения на перемещения по городу.
Таким образом, опираясь на вышесказанное, совершенно очевидна необходимость дальнейшего развития методики реформирования маршрутной схемы, с учетом уже накопленного положительного опыта маршрутизации, в увязке с усовершенствованием транспортно-эксплуатационного состояния городской дорожной сети, поскольку они являются неразрывными звеньями транспортной системы города. Учитывая, что одним из основных параметров оптимизации маршрутной схемы служит время, затрачиваемое гражданами на перемещения по городу, которое определяется скоростью движения транспорта, необходимо провести анализ методов ее расчета.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Александров, А.П. Городской пассажирский транспорт / А.П. Александров, Л.А. Бронштейн, А.А. Поляков. - М.: Изд-во НИИГТ Моссовета, 1939. - 58 с.
2. Антошвили, М.Е. Оптимизация городских автобусных перевозок / М.Е. Антошвили, С.Ю. Либерман, И.В. Спирин. - М.: Транспорт, 1985. - 102 с.
3. Антошвили, М.Е. Организация городских автобусных перевозок с применением математических методов и ЭВМ / М.Е. Антошвили, Г.А. Варелопуло, М.В. Хрущев. - М.: Транспорт, 1974. - 104 с.
4. Блатнов, М.Д. Пассажирские автомобильные перевозки / М.Д. Блатнов.- М.: Транспорт, 1973. - 301 с.
5. Богомолов, A.A. Оптимизация маршрутов городского пассажирского транспорта в средних городах: дис. ... канд. техн наук: 05.22.10 / Богомолов Андрей Александрович. - Вологда: Вологда, 2002. - 273 с
6. Бронштейн, Л.А. Организация движения городского пассажирского транспорта / Л. А. Бронштейн, В.С. Ларионов, И.А. Нелидов // Труды НИИГТ Моссовета. М. - Л.: Изд-во НККХ РСФСР, 1940. - 252 с.
7. Бунеев, В.М. Эффективность городского пассажирского транспорта: методы оценки и обоснования / В.М. Бунеев, В.И. Новоселов, Н.Н. Путилова. -Новосибирск: НГАВТ, 2008. - 415 с.
8. Бурлуцкий, А.А. Анализ опыта формирования оптимальных маршрутных схем городского пассажирского транспорта / А.А. Бурлуцкий. // Вестник ТГАСУ. - Томск: Изд. ТГАСУ, 2013. - №2. - С. 371-380.
9. Варелопуло, Г.А. Организация движения и перевозок на городском пассажирском транспорте / Г.А. Варелопуло. - М.: Транспорт, 1990. - 208 с.
10.Вейцман, В.М. Разработка рациональных схем городских автобусных маршрутов: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.22.10 / Вейцман Владимир Моисеевич. - М., 1987. - 20 с.
11. Герами, В.Д. Методология формирования системы городского пассажирского общественного транспорта: дис. ... д-ра техн. наук: 05.22.01 / Герами Виктория Дарабовна. - М., 2001 - 328 с.
12.Геронимус, Б.Л. Расчет рациональной схемы автобусных маршрутов / Б.Л Геронимус, Д.Д. Джумаев, В.В. Коноплин. // Автомобильный транспорт. -1966. - № 9. - С. 20-21.
13.Глик, Ф.Г. Интерактивное конструирование маршрутной системы городского пассажирского транспорта / Ф.Г. Глик. // Градостроительство.- Киев: Будивельник, 1987. - Вып. 39. - С. 100-106.
14.Глик, Ф.Г. Методика построения маршрутной системы массового пассажирского транспорта [Электронный ресурс] / Ф.К. Глик // Материалы X международной (тринадцатой екатеринбургской) научно-практической конференции 14 - 15 июня 2004 года. - 2004. - Режим доступа: http: //www.waksman.ru/Russian/Help/Glik_04 .htm
15.Горбачев, П.Ф. Формирование рациональной схемы маршрутов пассажирского транспорта в крупнейших городах / П.Ф. Горбачев, В.К. Доля // Передовой производственный опыт и научно - технические достижения, рекомендации для внедрения на автомобильном транспорте. Информ. сборник Мин - во автомоб. трансп. РСФСР. - М.: ЦБНТИ. - 1990. - Вып. 8 -12 с.
16.Гудков, В.А. Пассажирские автомобильные перевозки: учебник для вузов / В.А. Гудков, Л.Б. Миротин, А.В. Вельможин, С.А. Ширяев. - М.: Горячая линия - Телеком, 2006. - 448 с.
17.Джваршейшвили, Т.М. Разработка методов вариантного анализа и оценки эффективности в задачах маршрутизации и составления расписания (на примере пассажироперевозок г.Тбилиси) / Джваршейшвили Теймураз Михайлович. -Тбилиси, 1986. - 24 с.
18.Джумаев, Д.Д. Исследование вопросов составления маршрутных схем автобусного транспорта в городах: дис. ... канд. техн. наук / Д.Д. Джумаев. - М., 1966. - 229 с.
19.Доля, В. К. Теоретические основы и методы организации маршрутных автобусных перевозок пассажиров в крупнейших городах: дис. ... д-ра техн. наук: 05.22.10 / Доля Виктор Константинович. - М., 1993. - 301 с.
20.Ефремов, И.С. Теория городских пассажирских перевозок / И.С. Ефремов, В.М. Кобозев, В.А. Юдин. - М.: Высшая школа, 1980. - 535 с53
21.Зенгбуш, М.В. Пассажиропотоки в городах / М.В. Зенгбуш, А.Ю. Белинский, А.Г. Дынкин. - М.: Транспорт, 1974. - 136 с.
22.Кероглу, Л.А. Исследование пропускной способности автомобильных дорог / Л.А. Кероглу. - М.: Автотрансиздат, 1963. - 151 с
23.Поляков, А.А Организация движения на улицах и дорогах / А.А Поляков. -М.: Транспорт, 1965. -376 с.
24. Самойлов, Д.С. Научные основы организации пассажирского транспорта в городах: автореф. дис. ... д-р техн. наук / Самойлов Дмитрий Сергеевич. - М., 1972 - 40 с.
25.Самойлов, Д.С. Принципы построения и координации маршрутов городского пассажирского транспорта / Д.С. Самойлов. - М.: ОНТИ АКХ им. К.Д. Памфилова, 1981. - 74 с.
26.Сафронов, К. Разработка компьютерной программы с целью реорганизации маршрутной сети города [Электронный ресурс] / К. Сафронов, Д. Киммель // Материалы X международной (тринадцатой екатеринбургской) научно-практической конференции 14 - 15 июня 2004 года. - 2004. - Режим доступа: http: //www.waksman.ru/Russian/Economics/Safr_04 .htm
27. Сафронов, Э.А. Транспортные системы городов и регионов: учебное пособие / Э.А. Сафронов. - М.: Издательство АСВ, 2005. - 272 с.
28. Спирин, И.В. Научные основы комплексной реструктуризации городского пассажирского транспорта: монография / И.В. Спирин. - М.: ИКФ «Каталог», 2007. - 200 с.
29.Хрущев, М.В. Исследование методов маршрутизации автобусного транспорта в городах: дис. ... д-ра экон. наук: 08.00.05, 08.00.13 / Хрущев Михаил Владимирович. - М., 2000 - 206 с.
30.Шавыраа, Ч.Д. Разработка методики организации обслуживания населения автобусным транспортом в малых городах: дис. ... канд. техн. наук: 05.22.10 / Шавыраа Чечек Деспи-ооловна. - СПб, 2009. - 123 с.
31.Яворский, В.В. Модели и алгоритмы проектирования маршрутных сетей городского пассажирского транспорта: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.13.03 / Яворский Владимир Викторович. - Томск, 1976. - 24 с.
Sayfamlyukova D.Z.
Master's student Tomsk State University of Architecture and Civil Engineering (Tomsk, Russia)
OVERVIEW OF COMPUTATIONAL METHODS FOR DETERMINING VEHICLE SPEEDS
Abstract: the paper analyzes the development of the methodology of reforming the route scheme, taking into account the already accumulated positive experience of routing, in conjunction with the improvement of the transport and operational condition of the urban road network.
Keywords: speed, road network, urban passenger transport, route scheme.
