CC BY
46
Оригинальная статья / Original article УДК 629.1
DOI: 10.21285/1814-3520-2017-5-191-198
ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ МАРШРУТА ГОРОДСКОГО ПАССАЖИРСКОГО ТРАНСПОРТА НА ОСНОВЕ ПРИМЕНЕНИЯ ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
© М.И. Шаров1, Н.Н. Полежаев2
Иркутский национальный исследовательский технический университет, Российская Федерация, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
РЕЗЮМЕ. ЦЕЛЬ. В данной статье рассмотрены возможности использования геоинформационных технологий для оценки надежности функционирования маршрута городского пассажирского транспорта на примере предприятия ООО «Авто 38» г. Ангарска. МЕТОДЫ. Для обработки полученных данных о продолжительности движения подвижного состава использовались методы математической статистики. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ. По результатам проведенного анализа рассмотрены показатели надежности маршрута в обоих направлениях. Далее, выявлены отклонения от планируемого времени рейса: наиболее значимые отклонения во время час-пика наблюдаются в обратном направлении маршрута № 11 «Молодежный жилой комплекс - Техническое училище». ВЫВОДЫ. Сделаны выводы об оценке надежности функционирования маршрута, что показывает значимость использования GPS/ГЛОНАСС технологий для проведения аналитических действий в сфере городского пассажирского транспорта.
Ключевые слова: городской пассажирский транспорт, оценка надежности функционирования маршрута, временной индекс, буферный индекс.
Формат цитирования: Шаров М.И., Полежаев Н.Н. Оценка надежности функционирования маршрута городского пассажирского транспорта на основе применения геоинформационных технологий // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2017. Т. 21. № 5. С. 191-198. DOI: 10.21285/1814-3520-2017-5-191-198
GEOINFORMATION TECHNOLOGY-BASED ASSESSMENT OF URBAN PASSENGER TRANSPORT ROUTE OPERATION RELIABILITY M.I. Sharov, N.N. Polezhaev
Irkutsk National Research Technical University,
83, Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russian Federation.
ABSTRACT. PURPOSE. This article considers the possibilities of using geoinformation technologies to assess the operation reliability of an urban passenger transport route on example of Avto 38 LLC enterprise of the town of Angarsk. METHODS. The methods of mathematical statistics have been used to process the obtained data on the duration of the rolling stock travel. RESULTS AND THEIR DISCUSSION. The results of the conducted analysis allowed to consider the indicators of route reliability in both directions. The deviations from the route scheduled time have been identified: the most significant deviations are observed on the route no. 11 "Youth Re sidential Complex - Technicalchool" in rush hours when it travels in return direction. CONCLUSIONS. Conclusions are derived on the assessment of route operation reliability, which have shown the importance of using GPS/GLONASS technologies for carrying out analytical activities in the field of urban passenger transport.
Keywords: urban passenger transport, assessment of route operation reliability, time index, buffer index
For citation: Sharov M.I., Polezhaev N.N. Geoinformation technology-based assessment of urban passenger transport route operation reliability // Proceedings of Irkutsk State Technical University. Vol. 21 no. 5, pp. 191-198. (in Russian) DOI: 10.21285/1814-3520-2017-5-191-198
1
Шаров Максим Игоревич, кандидат технических наук, доцент кафедры менеджмента и логистики на автомобильном транспорте, e-mail: [email protected]
Maksim I. Sharov, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Management and Logistics in Road Transport, e-mail: [email protected]
2Полежаев Николай Николаевич, магистрант кафедры менеджмента и логистики на автомобильном транспорте, e-mail: [email protected]
Nikolai N. Polezhaev, Master's Degree Student of the Department of Management and Logistics in Road Transport, e-mail: [email protected]
ISSN 1814-3520 ВЕСТНИК ИрГТУ Т. 21, № 5 2017 / PROCEEDINGS of ISTU Vol. 23, No. 5 2017 191
Введение
Повышение качества обслуживания населения на городском пассажирском транспорте является важнейшей задачей в развитии современных городов и агломераций3. Решения, принимаемые в данной сфере, направлены на повышение надежности функционирования транспортной системы города и безопасности дорожного движения, а также на обеспечение высоких экологических стандартов городской среды [1]. Одним из основных документов, регламентирующих качество работы городской транспортной инфраструктуры, является распоряжение Министерства транспорта РФ «Об утверждении социального стандарта транспортного обслуживания населения при осуществлении перевозок пассажиров и багажа автомобильным транспортом и городским наземным электрическим транс-портом»4, где установлены уровень и контрольные показатели качества транспортного обслуживания населения.
С целью повышения эффективности работы подвижного состава и безопасности перевозки пассажиров было принято решение, закрепленное в ряде нормативных документов5,6, об обязательном оснащении транспортных средств (ТС) аппаратурой спутниковой навигации ГЛОНАСС или ГПОНАСС/ОРБ. Реализация данного решения стала возможной благодаря созданию российской навигационной системы ГЛОНАСС, а также широкому распространению оборудования, принимающего сигналы
спутников и преобразовывающего их в ко-ординатно-временные параметры.
Основными функциями оборудования по контролю над движением ТС и управлению перевозочным процессом, установленного на подвижном составе пассажирского транспорта, являются:
1) определение местоположения, времени и скорости ТС по данным спутниковой навигации ГЛОНАСС/GPS;
2) запись и хранение навигационных и других данных в энергонезависимой памяти.
Наличие такого навигационного оборудования позволяет не только оперативно контролировать и управлять работой подвижного состава на линиях, но и на основе различных показателей анализировать и прогнозировать качество предоставляемых услуг пользователям транспортной сети (т.е. пассажирам общественного транспорта, водителям индивидуальных ТС и др.). В дальнейшем это позволит повысить привлекательность и конкурентоспособность общественного пассажирского транспорта по сравнению с индивидуальным. Это также поможет решить транспортные проблемы в условиях растущего уровня автомобилизации.
С конкуренцией общественного пассажирского и индивидуального транспорта зарубежные специалисты столкнулись раньше. В связи с этим наблюдаются расхождения в подходе к оценке качества ра-
3
Михайлов А.Ю., Левашев А.Г., Шаров М.И. Современные методы оценки качества организации дорожного движения в городах. Иркутск, 2015. 218 с. / Mikhailov A.Yu., Levashev A.G., Sharov M.I. Modern methods to assess traffic organization quality in cities. Irkutsk, 2015. 218 p.
4Об утверждении социального стандарта транспортного обслуживания населения при осуществлении перевозок пассажиров и багажа автомобильным транспортом и городским наземным электрическим транспортом: распоряжение Минтранса РФ от 31.01.2017 г. № НА-19-р / Social standard of population transport servicing under passenger and luggage transportation by road and urban land electric transport: The Order of the Ministry of Transport of the Russian Federation of 31 January 2017 no. НА-19-р.
5О навигационной деятельности: федер. закон от 14.02.2009 г. № 22-ФЗ / On navigation activity: The Federal Law of 14 February 2009 no. 22-ФЗ.
6Об утверждении Перечня видов автомобильных транспортных средств, используемых для перевозки пассажиров и опасных грузов, подлежащих оснащению аппаратурой спутниковой навигации ГЛОНАСС или ГЛОНАСС/GPS: приказ Минтранса РФ от 09.03.2010 г. № 55 / On approval of the List of types of motor vehicles used for passenger and dangerous goods transportation and to be equipped with satellite navigation equipment GLONASS or GLONASS/GPS: The Order of the Ministry of Transport of the Russian Federation of 9 March 2010 no. 55.
192
ВЕСТНИК ИрГТУ Т. 21, № 5 2017 / PROCEEDINGS of ISTU Vol. 21, No. 5 2017 ISSN 1814-3520
боты пассажирского транспорта; для оценки качества работы городского пассажирского транспорта (ГПТ) ими используются
такие показатели, как надежность, доступность (затраты времени) и стоимость услуг [2].
Материалы и методы исследования
В условиях высокого уровня загрузки улично-дорожной сети (УДС) транспортными потоками и при воздействии сопутствующих случайных факторов затраты времени на передвижение начинают варьироваться в широком диапазоне значений и закономерно рассматриваются как случайная величина, которая характеризуется плотностью и функцией распределения, а также набором статистических оценок. Количественным индикатором служит «временной индекс» (Travel Time Index - TTI), являющийся отношением затрат времени на передвижение в пиковые периоды суток к затратам во внепиковые часы:
TTI = Tp/T15%, (1)
где Tp - затраты времени на передвижение в пиковый период; T15% - значение квантиля 15% распределения значений длительности передвижений (выбирается по данным внепиковых периодов суток).
В североамериканской практике TTI рассматривается как один из важнейших показателей, который характеризует влияние загруженности УДС на качество функционирования транспортной системы города в целом и маршрутной сети ГОПТ в частности. Ежегодно собирается и обобщается статистика по всем крупнейшим городам, а также проводится сопоставительный анализ. Так, по статистике, в 2011 году в городах с населением свыше 300 тыс. жителей TTI варьировался в диапазоне 1,36 (Гонолулу) - 1,04 (Корпус-Кристи, штат Техас). Необходимо отметить, что значительная часть исследований выполняется уни-верситет-скими научными центрами США. Анализ их публикаций показывает, что научной активностью по данной тематике выделяется Центр транспортных исследований Техасского университета.
Другой показатель - «временной
буфер» (Buffer Time) - оценивается как дополнительные затраты времени Tb, необходимые для достижения цели передвижения с заданной надежностью: 90 или 95%. Соответственно Tb определяется следующим образом:
Ть = 7С|00/0(950/0) - Т, (2)
где T90%(95%) - продолжительность передвижения 90 или 95% обеспеченности;^ -средняя продолжительность передвижения.
Сопряженный с Tb относительный показатель «буферный индекс» (Buffer Index) определяется как
lb = • 100%. (3)
По данным источников, доступных в сети Интернет, установлено, что наиболее широкий диапазон значений lb отмечен у транспортных коридоров г. Аделаида -1,10-1,95 [3].
Приведенные выше показатели характеризуют надежность транспортной системы в условиях меняющейся загрузки транспортной сети. При этом «временной буфер» Tb является показателем, определяющим дополнительные затраты времени пользователя общественного транспорта, необходимые для достижения цели передвижения с заданной надежностью [4]. Формулируя несколько иначе, Tb - это издержки, которые должен нести пользователь в результате ненадежности транспортной системы. Очень важно, что Tb легко получает стоимостную интерпретацию, что в свою очередь позволяет выполнять оценку экономического эффекта повышения надежности функционирования системы ГПТ.
Одним из наиболее доступных ис-
ISSN 1814-3520 ВЕСТНИК ИрГТУ Т. 21, № 5 2017 / PROCEEDINGS of ISTU Vol. 23, No. 5 2017 193
точников для расчета этих показателей являются данные местоположения, времени и скорости ТС, получаемые от спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС/GPS [5].
В этой связи технологическая лаборатория ИРНИТУ (TL-ISTU) приступила к систематическому сбору таких данных, включив в рассмотрение как городские, так и пригородные автобусные маршруты.
В данной статье приведен пример расчета показателей надежности на основе данных работы автобусного маршрута № 11 г. Ангарска «Молодежный жилой комплекс (МЖК) - Техническое училище» (рис. 1). Маршрут обслуживается ООО «Авто 38», имеет протяженность 26,27 км. На момент обследования на маршруте работали автобусы марки КавЗ-4238.
Для оценки надежности использовались расчеты из базы данных предприятия «Авто 38». Данные треков движения автобуса за период с 01 февраля по 14 марта 2017 г. обрабатывались в программе Wialon PRO (на рис. 2 представлен общий вид базы данных треков).
В зависимости от задач выбирался вид отчета (данные по каждой остановке или по конечным остановкам) и указывался
период, за который необходимо обработать данные, они в свою очередь конвертировались в более удобный формат MS Exsel. Далее производился анализ полученных треков за суточные и недельные периоды. Приведенный на рис. 3 график отображает отклонения относительно планового времени движения в обратном направлении рассматриваемого маршрута. Например, отмечается отклонение от расписания более 2 минут в периоды времени: с 6 до 8, с 13 до 14, с 17 до 18 часов.
Были проведены исследования в прямом направлении маршрута - «МЖК -Техническое училище», с плановым временем рейса 43 минуты, по результатам которых можно сделать вывод о высоком уровне надежности маршрута в часы пик с минимальным отклонением от расписания. Результаты расчетов стандартного отклонения от среднего и планового значений, представленные на рис. 4, свидетельствуют о том, что в часы пик текущие показатели почти не имеют различий. Но в период времени с 20 до 21 часа выявлен низкий показатель надежности ввиду несоблюдения водителями поминутного расписания и низкого пассажиропотока.
Рис. 1. Маршрут № 11 «Молодежный жилой комплекс - Техническое училище» Fig. 1. Route no. 11 "Youth Residential Complex - Technicalchool"
194
ВЕСТНИК ИрГТУ Т. 21, № 5 2017 / PROCEEDINGS of ISTU Vol. 21, No. 5 2017 ISSN 1814-3520
Рис. 2. База данных треков предприятия «Авто 38» Fig. 2. Track database of the "Auto 38" enterprise
TD CP
8 .E
'SE
o. c£ .а о
ь
о
_Q
<D
S с; о d о
Ср
5:00 3:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00
Начало движения - время суток / Start of movement - time of day
Рис. 3. Значения продолжительности движения на маршруте (обратное направление 01.02.2017-14.03.2017): MIN - минимум, MAX - максимум, T mean - среднее значение;
85% и 95% - % обеспеченности Fig. 3. Values of trip duration on the route (return direction in the period from 1 February 2017 to 14 March 2017): MIN - minimum, MAX - maximum, T mean - mean; 85% and 95% - percentage of frequency
Показатели дисперсии, стандартного отклонения и коэффициента вариации от среднего и планового значений в обратном
направлении представлены в табл. 1, а результаты расчетов показателей надежности ТТ1, ВТ, В1 - в табл. 2.
ISSN 1814-3520 ВЕСТНИК ИрГТУ Т. 21, № 5 2017 / PROCEEDINGS of ISTU Vol. 23, No. 5 2017 195
2,6 2.5 2,4 i 2,3 1 2,2
0 12,1 x - 9
Q> С
¡11,9
II1-8
g "H 17
1 -S 1,6
n и—
™ 1,4 ° 1,3 1,2 1,1 1
5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 15:00 17:00 18:00 19:00 20:00
Начало движения ■ время суток^ Start of movement - time of day Рис. 4. Результаты расчетов стандартного отклонения от среднего значения и от планового
(обратное направление 01.02 - 14.03.2017) Fig. 4. Calculation results of standard deviation from the mean and the scheduled (return direction in the period from 1 February 2017 to 14 March)
Таблица 1
Расчет показателей (обратное направление)
Table 1
_Calculation of indices (return direction)_
Период времени / Period of time Var. Var. plan St. Dev. St. Dev. plan K var. K var. plan
С 5 до 6 ч 2,17 2,15 1,47 1,47 3,61% 3,58%
С 6 до 7 ч 3,10 3,52 1,76 1,88 4,37% 4,58%
С 7 до 8 ч 2,73 2,88 1,65 1,70 4,07% 4,14%
С 8 до 9 ч 1,48 3,10 1,22 1,76 3,06% 4,30%
С 9 до 10 ч 1,23 2,28 1,11 1,51 2,78% 3,68%
С 10 до 11 ч 1,37 2,07 1,17 1,44 2,91% 3,51%
С 11 до 12 с 1,83 2,18 1,35 1,48 3,34% 3,60%
С 12 до 13 ч 2,29 2,37 1,51 1,54 3,72% 3,75%
С 13 до 14 ч 2,70 2,70 1,64 1,64 4,00% 4,00%
С 14 до 15 ч 2,60 2,75 1,61 1,66 3,97% 4,04%
С 15 до 16 ч 1,72 2,24 1,31 1,50 3,26% 3,65%
С 16 до 17 ч 1,64 2,07 1,28 1,44 3,17% 3,51%
С 17 до 18 ч 2,96 3,02 1,72 1,74 4,17% 4,24%
С 18 до 19 ч 2,13 2,16 1,46 1,47 3,57% 3,58%
С 19 до 20 ч 2,39 2,70 1,55 1,64 3,82% 4,01%
С 20 до 21 ч 3,59 5,55 1,90 2,36 4,79% 5,74%
St rli iv.plan
St H ev.
В табл. 1 приведены следующие показатели: Var. - дисперсия; Var. plan - дисперсия относительно планового времени; St. Dev. - стандартное отклонение; St. Dev. plan - стандартное отклонение относитель-
но планового времени; K var. - коэффициент вариации; K var. plan - коэффициент вариации относительно планового времени.
196
ВЕСТНИК ИрГТУ Т. 21, № 5 2017 / PROCEEDINGS of ISTU Vol. 21, No. 5 2017 ISSN 1814-3520
Таблица 2
Расчет показателей (обратное направление)
Table 2
Calculation of indices (return direction)_
Период времени / Period of time BT BI TTI
85% 85% plan 95% 95% plan 85% 85% plan 95% 95% plan
С 5 до 6 ч 1,31 1,02 3,04 2,75 3,21 2,48 7,46 6,71 1,11
С 6 до 7 ч 1,91 1,25 2,66 2,00 4,74 3,05 6,60 4,88 1,10
С 7 до 8 ч 1,65 1,25 2,65 2,25 4,06 3,05 6,52 5,49 1,11
С 8 до 9ч 1,28 0,00 2,03 0,75 3,21 0,00 5,10 1,83 1,08
С 9 до 10 ч 1,07 0,05 1,77 0,75 2,69 0,12 4,44 1,83 1,08
С 10 до 11 ч 1,09 0,25 1,86 1,02 2,71 0,61 4,62 2,48 1,08
С 11 до 12 ч 1,34 0,75 2,11 1,52 3,33 1,83 5,23 3,70 1,09
С 12 до 13ч 1,55 1,25 2,80 2,50 3,80 3,05 6,87 6,10 1,11
С 13 до 14ч 1,72 1,80 2,92 3,00 4,19 4,39 7,11 7,32 1,11
С 14до15ч 1,39 1,00 2,89 2,50 3,44 2,44 7,13 6,10 1,11
С 15 до 16ч 1,22 0,50 1,97 1,25 3,03 1,22 4,89 3,05 1,08
С 16 до 17ч 1,17 0,52 2,16 1,50 2,91 1,26 5,35 3,66 1,08
С 17 до 18 ч 1,50 1,75 3,00 3,25 3,62 4,27 7,26 7,93 1,12
С 18 до 19 ч 1,44 1,25 2,46 2,27 3,53 3,05 6,02 5,53 1,10
С 19 до 20 ч 1,34 0,78 2,56 2,00 3,32 1,91 6,33 4,88 1,11
С 20 до 21 ч 1,72 0,32 3,17 1,77 4,35 0,77 8,01 4,31 1,14
В табл. 2 приведены следующие показатели: BT 85% (95%) - буферное время с 85% (95%) доверительным интервалом; BT 85% (95%) plan - буферное время с 85% (95%) доверительным интервалом относительно планового времени; BI 85% (95%) -
По результатам оценки надежности функционирования ГПТ на маршруте № 11 «МЖК - Медсанчасть 28» можно сделать следующие выводы:
1. Показатели надежности в прямом направлении маршрута «МЖК - Техническое училище» соответствуют высокому уровню надежности и не имеют выраженных отклонений от поминутного расписания движения, что говорит о хорошей пропускной способности проезжей части по данной схеме движения, в том числе в часы пик.
2. Показатели надежности в обратном направлении маршрута - «Техническое училище - МЖК», имеют средний уро-
буферный индекс с 85% (95%) доверительным интервалом; BI 85% (95%) plan - буферное время с 85% (95%) доверительным интервалом относительно планового времени; TTI - временной индекс.
вень надежности: заметны отклонения до 3 минут в часы пик при 95% уровне обеспеченности, но при этом на конечных остановках есть 6-9 минут для отдыха по расписанию движения, что позволяет при опаздывании отправляться от конечных пунктов раньше и не нарушать интервалов движения автобусов.
Полученные результаты позволяют утверждать, что использование данных спутниковой навигации ГЛОНАСС/GPS позволяет оперативно и точно оценивать качество и надежность работы пассажирского транспорта.
ISSN 1814-3520 ВЕСТНИК ИрГТУ Т. 21, № 5 2017 / PROCEEDINGS of ISTU Vol. 23, No. 5 2017 197
Библиографический список
1. Гудков В.А., Миротин Л.Б. Пассажирские автомобильные перевозки. М.: Горячая линия - Телеком, 2004. 448 с.
2. Md. Kamrul Islam, Upali Vandebona Reliability Analysis of Public Systems [Электронный ресурс]. URL: http://ru.scribd.com/document/142387310/pr3 (20.04.2017).
3. Alan Nicholson, Andre Dantas Travel Time Reliability [Электронный ресурс]. URL: http://independent.academia.edu/AlanNicholson4
(21.04.2017).
4. Kate Lyman Using Travel Time Reliability Measures to Regional Transportation Planning and Operations // 87th Annual Meeting of the Transportation Research Board 2014. Vol. 2046 [Электронный ресурс]. URL: http://trrjournalonline.trb.org/doi/abs/10.3141/2046-01(21.04.2017). DOI: http://dx.doi.org/10.3141/2046-01
5. Карлащук В.И., Карлщук С.В. Спутниковая навигация. Методы и средства. М.: Солон-Пресс, 2005. 279 с.
References
1. Gudkov V.A., Mirotin L.B. Passazhirskie avtomo-bil'nye perevozki [Passenger motor transportation]. Moscow, Gorjachaja linija - Telekom Publ., 2004, 448 p. (In Russian)
2. Kamrul M., Vandebona U. Reliability Analysis of Public Systems. Available at: URL: http://ru.scribd.com/document/142387310/pr3 (accessed 20 April 2017).
3. Nicholson A., Dantas A. Travel Time Reliability. Available at: URL:
ttp://independent.academia.edu/AlanNicholson4 (accessed 21 April 2017).
Критерии авторства
Шаров Максим Игоревич и Полежаев Николай Николаевич предложили метод построения математических моделей и оценку динамических состояний в задачах поиска и разработки способов и средств вибрационной защиты для объектов с несколькими степенями свободы, провели обобщение и написали рукопись. Авторы статьи имеют равные авторские права и несут одинаковую ответственность за плагиат.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Статья поступила 12.04.2017 г.
4. Lyman K., Bertini R. Using Travel Time Reliability Measures to Regional Transportation Planning and Operations. 87th Annual Meeting of the Transportation Research Board. 2014, vol. 2046. Available at: URL: http://trrjournalonline.trb.org/doi/abs/10.3141/2046-01 (accessed 21 April 2017). DOI: http://dx.doi.org/10.3141/2046-01
5. Karlashhuk V.I., Karlshhuk S.V. Sputnikovaja navi-gacija. Metody i sredstva [Satellite navigation. Methods and means]. Moscow, Solon-Press Publ., 2005, 279 p. (In Russian)
Criteria of authorship
Sharov Maksim Igorevich and Polezhaev Nikolai Niko-laevich proposed a method to build mathematical models and assess dynamic states in the problems of search and development of vibration protection methods and means for the objects with several degrees of freedom. They carried out a generalization and wrote a manuscript. The authors of the article have equal copyrights and bear equal responsibility for plagiarism.
Conflict of interests
The authors declare that there is no conflict of interests regarding the publication of this article.
The article was received 12 April 2017
198
ВЕСТНИК ИрГТУ Т. 21, № 5 2017 / PROCEEDINGS of ISTU Vol. 21, No. 5 2017 ISSN 1814-3520
