CC BY
53
УДК 656.02
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ОЦЕНКИ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ ПАССАЖИРОПОТОКА С ПРИМЕНЕНИЕМ ДЕТЕКТОРОВ ВХОДА - ВЫХОДА
О.А.Лебедева1, А.Ю.Михайлов2
Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Статья посвящена методикам тестирования детекторов учета пассажиропотоков, что является приемом повышения экономической эффективности автотранспортных предприятий. Одним из наиболее важных параметров системы автоматического подсчета пассажиров является точность. Отсутствие или неточность сведений о числе пассажиров являются причиной того, что наполняемость подвижного состава и объемы перевозок могут оцениваться со значительными ошибками. На конкретных примерах показаны различные способы определения ошибок и методики подсчета пассажиров. Табл. 4. Библиогр. 2 назв.
Ключевые слова: пассажиропоток; моделирование; маршрут; городской пассажирский транспорт; детекторы.
BASIC ESTIMATION INDICATORS OF PASSENGER TRAFFIC ACCURACY MEASUREMENTS USING INPUT -
OUTPUT DETECTORS
O.A. Lebedeva, A.Yu. Mikhailov
Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074.
The article is devoted to methods of testing passenger traffic detectors, which is the way of increasing the economic efficiency of motor transport enterprises. Accuracy is one of the most important parameters of the system of automatic counting of passengers. Unavailable or inaccurate information on the number of passengers causes considerable errors in the estimation of rolling stock occupancy and traffic volumes. Different ways to determine errors as well as the methods of counting passengers are demonstrated by specific examples. 4 tables. 2 sources.
Key words: passenger traffic; modeling; route; urban passenger transport; detectors.
Мониторинг пассажиропотоков важен для оценки экономической эффективности автотранспортных предприятий и планирования ими мероприятий по повышению рентабельности и привлекательности оказываемых услуг. Система автоматического подсчета пассажиров позволяет с минимальными затратами и стабильно получать достоверную информацию об объемах предоставляемых услуг. Одним из наиболее важных параметров системы автоматического подсчета пассажиров является точность. Отсутствие или неточность сведений о числе пассажиров являются причиной того, что наполняемость подвижного состава и объемы перевозок могут оцениваться со значительными ошибками.
Сегодня рынок характеризуется большим количеством производителей, поставляющих системы автоматического подсчета пассажиров. Производители в своих технических руководствах приводят разные способы оценки ошибок систем автоматического подсчета пассажиров, что затрудняет их объективное сравнение. Анализ руководств производителей показал, что наиболее полная информация о методах тестирования детекторов представлена фирмой IRMA [2]. Она
предлагает следующий набор критериев оценки автоматического подсчета пассажиров:
• ошибка количества входящих пассажиров;
• ошибка количества выходящих пассажиров;
• общая суммарная ошибка количества пассажиров;
• дисбаланс количества входящих и выходящих пассажиров.
Система IRMA определяет количество входящих и выходящих пассажиров с ошибкой менее 10%. Таким образом, если транспортное средство перевозит до 1000 пассажиров в сутки, то по показаниям оборудования количество пассажиров будет варьировать в диапазоне 900-1100.
Ниже рассмотрим методику оценки ошибок, предложенную фирмой IRMA. Число пассажиров P определяется как
S D S D
X Xn + х Y.out
p = M=1N=1 M=1N=1 , (1)
2
где IN - количество вошедших пассажиров (данные автоматического или ручного подсчета на всех остановках с учетом всех дверей); OUT - количество вы-
1Лебедева Ольга Анатольевна, аспирант, тел.: 89526326611, e-mail: [email protected] Lebedeva Olga, Postgraduate, tel.:8952BS2BB11, e-mail: [email protected]
2Михайлов Александр Юрьевич, доктор технических наук, профессор кафедры менеджмента на автомобильном транспорте, тел.: (3952) 405408,e-mail: [email protected]
Mikhailov Alexander, Doctor of technical sciences, Professor of the Department of Management in Automobile Transport, tel.: (S952) 405408; e-mail: [email protected]
ходящих пассажиров (данные автоматического или ручного подсчета на всех остановках с учетом всех дверей); Б - число остановок; О - количество дверей автомобиля.
Ошибки при подсчете общего количества обслуженных пассажиров ER0R.
eror -
S D S D
x x avto- x xmanual M=1N=1 M=1N=1
' S D
x x manual M=1N -1
(2)
где AVTO - количество пассажиров при автоматическом подсчете (выполняется на всех остановках с учетом всех дверей транспортного средства); MANUAL -количество пассажиров при ручном подсчете (выполняется на всех остановках с учетом всех дверей транспортного средства); S - число остановок; D -количество дверей автобуса.
Ошибка при подсчете количества входящих пассажиров ERORn
ERORin =
sd sd
X 2 IN avto - X X IN manual m=1n=1 m=1n=1
s d
X X inmanual m=1n=1
(3)
где ¡ЫА^Т0 - количество входящих пассажиров при автоматическом подсчете (выполняется на всех остановках с учетом всех дверей транспортного средства); ¡^млыим - количество входящих пассажиров при ручном подсчете (выполняется на всех остановках с учетом всех дверей транспортного средства); Б - число остановок; О - количество дверей автобуса.
Ошибка при подсчете количества выходящих пассажиров ERORouт.
ERORout = -
sd sd
X X out avto - X XOUTmanual
m=1n=1 m=1n=1
s d
X X OUTmanual
m=1n=1
(4)
где 0иТАуТ0 - количество выходящих пассажиров при автоматическом подсчете (выполняется на всех остановках с учетом всех дверей транспортного средства);
OUTMANUAL - количество выходящих пассажиров при ручном подсчете (выполняется на всех остановках с учетом всех дверей транспортного средства); S - число остановок; D - количество дверей автобуса.
Дисбаланс количества входящих и выходящих пассажиров UNBALANCED EROR (дисбаланс):
UNBALANCED EROR =
s d/ J S d
X X [INavto-INmanual\+ x xOUTavto-OUTmanual
m=1 n=1 i m=1 n
(5)
x x (IN ¡manual+OUT manual)
m =1n=1
где INAVTO - количество входящих пассажиров при автоматическом подсчете (выполняется на всех остановках с учетом всех дверей транспортного средства); INMANUAL - количество входящих пассажиров при ручном подсчете (выполняется на всех остановках с учетом всех дверей транспортного средства); OUTavto -количество выходящих пассажиров при автоматическом подсчете (выполняется на всех остановках с учетом всех дверей транспортного средства); OUTMANUAL -количество выходящих пассажиров при ручном подсчете (выполняется на всех остановках с учетом всех дверей транспортного средства); S - число остановок; D - количество дверей автобуса.
Ошибки оценки количества пассажиров имеют большое значение для оценки степени наполнения подвижного состава. Поэтому исходные данные (количество вошедших и вышедших пассажиров), производимые системой подсчета пассажиров, подвергаются последующей статистической обработке, результатом которой является уточненное количества входящих и выходящих пассажиров. Приведем конкретный пример оценки точности, основанный на сравнении данных ручного и автоматического подсчётов количества пассажиров (табл. 1).
Соответственно ошибки конкретного примера (табл. 1) имеют следующие значения:
ошибка оценки общего количества пассажиров EROR = (48+54) - (50+50) / (50+50)* 100% = 2%;
Пример определения ошибок в системе IRMA
Таблица 1
Остановочные пункты Ручной подсчет Автоматический подсчет Ошибки (абсолютное значение)
Вход Выход Вход Выход Вход Выход
1 30 1 28 2 2 1
2 4 0 4 0 0 0
3 4 2 4 4 0 2
4 1 2 1 1 0 1
5 0 15 0 15 0 0
6 5 3 6 4 1 1
7 0 2 0 2 0 0
8 4 6 3 6 1 0
9 2 8 2 8 0 0
10 0 11 0 12 0 1
Итого 50 50 48 54 4 6
ошибка количества входящих пассажиров ERORIN = (48-50) / 50*100% = - 4%;
ошибка количества выходящих пассажиров ERORout = (54-50) / 50*100% = 8%;
дисбаланс UNBALANCED EROR = (4+6) / (50+50)*100% = 10%.
Еще один показатель - точность - среднее отклонение M, определяется как отношение абсолютного значения разницы между количеством входящих и выходящих пассажиров при автоматическом подсчете на всех остановках с учетом всех дверей единицы подвижного состава к количеству входящих и выходящих пассажиров. В конкретном примере (табл. 1) M = аbs(48-54) / (48+54) * 100% = 6%.
Далее приведем оценку надежности подсчётов
количества пассажиров, которая приведена в руководствах фирмы IRMA (табл. 2 и 3). В целом надежность определяется конструктивными характеристиками подвижного состава (количеством дверей) и его техническим состоянием.
Из приведенных выше примеров следует, что точность измерений доходит до:
95% для 1-дверного подвижного состава;
90% для 2-дверного подвижного состава;
86% для 3-дверного подвижного состава.
Далее рассмотрим процедуру статистической обработки данных о пассажиропотоках, применяемой фирмой IRMA. Статистическая обработка основана на следующих предположениях:
Надежность подсчётов: двухдверный подвижной состав
Таблица 2
Случай Вероятность правильного подсчета, %
Двери Две двери вместе
1 2
Все двери работают правильно 0,90 0,90 0,81 0,81
Одна из двух дверей работает неправильно Дверь 1 правильно, дверь 2 неправильно 0,90 0,10 0,09 0,18
Дверь 1 неправильно, дверь 2 правильно 0,10 0,90 0,09
Все двери работают неправильно 0,10 0,10 0,01 0,01
Итого 1,00
Таблица 3
Надежность подсчётов: трехдверный подвижной состав_
Случай Вероятность правильного подсчета, %
Двери Три двери вместе
1 2 3
Все двери работают правильно 0,90 0,90 0,90 0,729 0,729
Одна из трех дверей работает неправильно Дверь 1 правильно, дверь 2 правильно, дверь 3 неправильно 0,90 0,90 0,10 0,081 0,243
Дверь 1 правильно, дверь 2 неправильно, дверь 3 правильно 0,90 0,10 0,90 0,081
Дверь 1 неправильно, дверь 2 правильно, дверь 3 правильно 0,10 0,90 0,90 0,081
Две из трех дверей работают неправильно Дверь 1 правильно, дверь 2 неправильно, дверь 3 неправильно 0,90 0,10 0,10 0,09 0,027
Дверь 1 неправильно, дверь 2 правильно, дверь 3 неправильно 0,10 0,90 0,10 0,09
Дверь 1 неправильно, дверь 2 неправильно, дверь 3 правильно 0,10 0,10 0,90 0,09
Все двери работают неправильно 0,10 0,10 0,10 0,01 0,01
1. На первой остановке маршрута есть только входящие пассажиры, но нет выходящих пассажиров.
2. На последней остановке маршрута, есть только выходящие пассажиры, но нет входящих пассажиров.
3. На последней остановке маршрута все пассажиры выходят (на конечной остановке количество пассажиров в транспортном средстве равно нулю).
4. Число пассажиров на всем маршруте соответствует среднему значению входящих и выходящих пассажиров.
Приведем ниже пример, объясняющий процедуру статистической корректировки полученных данных (табл. 4).
сажиров. Вместе с тем, представляется интересным создать процедуру корректировки, исключающую необходимость использования данных ручного подсчёта. В основе такой процедуры можно использовать оценку матрицы корреспонденций между остановочными пунктами маршрута (т.е. межостановочную матрицу). Матрица корреспонденций может рассчитываться как суммарная за сутки по данным детекторов входа-выхода на всех единицах подвижного состава маршрута. Процедура оценки межостановочной матрицы должна быть робастной, поскольку данные подсчетов содержат ошибки. Математический аппарат робастной оценки матриц корреспонденций уже рас-
Таблица 4
Пример статистической корректировки данных оценки пассажиропотоков
Остановки Ручной подсчет Автоматический подсчет Корректировка
Вход Выход В Вход Выход В Вход Выход В
- - - 0 - - 0 - - 0
1 30 1 29 28 2 26 31 0 31
2 4 0 33 4 0 30 4 0 35
3 4 2 35 4 4 30 4 4 35
4 1 2 34 1 1 30 1 1 35
5 0 15 19 0 15 15 0 14 21
6 5 3 21 6 4 17 6 4 23
7 0 2 19 0 2 15 0 2 21
8 4 6 17 3 6 12 3 6 18
9 2 8 11 2 8 6 2 8 12
10 0 11 0 0 12 -6 0 12 0
Итого 50 50 - 48 54 - 51 51 -
Примечание. B - количество пассажиров в салоне.
В представленном выше примере (табл. 4) при поездке по маршруту с 10 остановками было подсчитано вручную (с учетом всех дверей): 50 входящих и выходящих пассажиров. Система автоматизированного подсчёта IRMA дала следующие значения: 48 входящих пассажиров (на 2 меньше, чем при ручном подсчете) и 54 выходящих пассажира (на 4 больше, чем при ручном подсчете).
Корректировка оценки количества пассажиров выполнена следующим образом. Для определения числа пассажиров используется среднее значение входящих и выходящих пассажиров (входящих пассажиров - 48, выходящих пассажиров - 54, среднее значение - 51 пассажир). Соответственно коррекция количества входящих пассажиров выполняется определением разницы между количествами входящих пассажиров в системе подсчета IRMA и ручного подсчёта. Аналогичная процедура корректировки производится для данных о выходящих пассажирах.
В целом фирмой IRMA предложена достаточно развитая система показателей точности подсчета пас-
сматривался в исследованиях ИрГТУ [1].
Предлагаемый подход корректировки обладает рядом преимуществ по сравнению с методиками, используемыми фирмой IRMA. Оценка межостановочной матрицы корреспонденций позволяет не только скорректировать оценку количества пассажиров, но и получить целый набор характеристик маршрута, которые необходимы перевозчику в его практической деятельности:
объем перевозок, пасс.км;
среднюю длину поездки;
коэффициенты: суточной неравномерности, неравномерности по направлениям, неравномерности по длине маршрута.
Методика обработки данных автоматизированного подсчета пассажиров будет разработана на примере автобусного маршрута №7 в. г. Ангарске. Подвижной состав, обслуживающий этот маршрут, оборудован детекторами фирмы Штрих-М. В настоящее время осуществляется сбор ежедневных данных автоматизированного подсчета пассажиров.
Библиографический список
1. Михайлов А.Ю., Головных И.М. Современные тенденции ter (APC) System. Technical Documentation of the Fourth Gen-проектирования и реконструкции улично-дорожных сетей eration. http: // media. oregonlive. com / commuting/other/7-1.pdf городов. Новосибирск: Наука, 2004. С. 203-213. (дата обращения: 20.01.2012).
2. IRMA InfraRed Motion Analyzer Automatic Passenger Coun-
