CC BY
13DOI 10.47576/2712-7559_2021_2_1_34 УДК 007.5
Быченков Александр Владимирович,
аспирант, Волгоградский государственный технический университет, Россия, г. Волгоград, е-mail: [email protected]
Морозова Ирина Анатольевна,
доктор экономических наук, профессор, заведующий кафедрой экономики и предпринимательства, Волгоградский государственный технический университет, Россия, г. Волгоград, е-mail: [email protected]
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТРАНСПОРТНОЙ ПОДВИЖНОСТИ В МУЛЬТИМОДАЛЬНОЙ ГОРОДСКОЙ ДОРОЖНОЙ СИСТЕМЕ КАК ПОКАЗАТЕЛЬ СОЦИАЛЬНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЫ
В статье анализируются наиболее важные аспекты транспортной подвижности в мультимодаль-ной городской дорожной системе. Представлен обзор транспортных систем, которые сравниваются по параметрам доступности, эффективности, удобства и устойчивости. Делается акцент на социальной составляющей транспортной системы, ее мобильности, безопасности. Отмечается, что эффективная транспортная система должна удовлетворять самые разные потребности жителей мегаполиса. Для разных слоев населения необходимы разнообразные возможности передвижения: ходьба и езда на велосипеде для местных поездок, общественный транспорт для длительных поездок и личный транспорт, когда это необходимо. В статье также оценивается, как системы городского транспорта влияют на качество городской жизни, формулируются основные принципы планирования передвижения городского общественного транспорта.
Ключевые слова: управление транспортом; социально-экономический эффект; повышение эффективности; пассажирский транспорт.
UDC 007.5
Bychenkov Alexander Vladimirovich,
post-graduate student, Volgograd State Technical University, Russia, Volgograd, e-mail: [email protected]
Morozova Irina Anatolievna,
Doctor of Economics, Professor, Head of the Department of Economics and Entrepreneurship, Volgograd State Technical University, Russia, Volgograd, e-mail: [email protected]
DISTRIBUTION OF TRANSPORT MOBILITY IN A MULTIMODAL URBAN ROAD SYSTEM AS AN INDICATOR OF THE SOCIAL COMPONENT OF THE TRANSPORT SYSTEM
The article analyzes the most important aspects of transport mobility in a multimodal urban road system. An overview of transport systems is presented, which are compared in terms of accessibility, efficiency, convenience and sustainability. Emphasis is placed on the social component of the transport system, its mobility and safety. It is noted that an efficient transport system must meet the most varied needs of metropolitan residents. Different groups of people need a variety of mobility options: walking and cycling for local travel, public transportation for long trips, and personal transportation when needed. The article also assesses how urban transport systems affect the quality of urban life, formulates the basic principles of planning the movement of urban public transport.
Keywords: transport management; socio-economic impact; increased efficiency; passenger transport.
Создание лучших в своем классе транспортных систем требует значительных инвестиций: развитие и обслуживание автомобильных дорог и железнодорожной инфраструктуры, обновление парка общественного транспорта, инвестиции в интеллектуальные транспортные системы (ИТС) и оцифровку и др. [5] Означает ли это, что только богатые города могут предоставить своим жителям отличные транспортные возможности? В некоторой степени да, но необязательно.
Хотя финансовые возможности и история города определяют варианты развития транспортной системы, но внимание его властей к разработке и реализации четкой транспортной стратегии и их приверженность делу могут существенно повлиять на результат.
Транспортные системы в городах представляют собой сложный набор многих видов транспорта, которые совместно используют ограниченное дорожное пространство и конкурируют за него [1].
Количественная оценка воздействия распределения дорожного пространства на работу перегруженной мультимодальной транспортной системы с помощью динамической агрегированной модели остается сложной задачей.
Поскольку города по всему миру быстро растут и развиваются, и все больше людей, эксплуатирующих различные виды транспорта, вынуждены использовать ограниченную городскую дорожную инфраструктуру для передвижения, важно понимать, как можно управлять этим пространством, чтобы улучшить доступность для населения.
Стратегии управления могут быть реализованы для разделения города таким образом, чтобы пространство дороги преднамеренно распределялось между конкурирующими видами транспорта. Хотя выделение этого пространства является политическим решением, оно должно основываться на правильной физике и динамике мультимодальных потоков. Такую систему можно рассматривать как взаимосвязанную сеть районов с одним или несколькими режимами движения. При таком расширении в разных частях города могут применяться разные стратегии управления [6].
Например, специальные полосы для городского пассажирского транспорта могут
быть выделены только в центральной части города, тогда как в других частях города транспортным средствам разрешено работать в смешанном потоке. Изменения в инфраструктуре, спросе или операциях в одном регионе влияют на поведение соседних регионов.
В мультимодальной среде пространство следует распределять с учетом пространственно-временных различий в спросе, топологии и характеристиках управления. Эти пространственно-временные решения важны, потому что, если они будут приняты неправильно, пространство может быть потрачено впустую. Если это потраченное впустую пространство можно было бы продуктивно использовать для автомобилей с низкой загруженностью, не влияя на более производительные виды транспорта, мобильность была бы ограничена. Например, исследования, проводимые в 2013 г. на калифорнийских автострадах, поставили под сомнение эффективность полос для автомобилей с высокой загруженностью и показали, что полосы для такого транспорта используются недостаточно, а пассажировместимость автострад уменьшилась, что привело к более высоким уровням заторов [2].
Также следует учитывать эксплуатационные характеристики. Несмотря на различные особенности режимов с точки зрения загруженности (количества пассажиров), поведения вождения (скорости, профилей ускорения и замедления, длины), продолжительности поездки, планового и внепланового обслуживания, общей характеристикой является следующее: все транспортные средства при движении в городской среде делают остановки, связанные с пробками (например, красные фазы на светофорах), и другие остановки, которые также вызывают задержки в транспортной системе в целом. Например, автобусы останавливаются на автобусных остановках для посадки или высад -ки пассажиров, такси - часто и случайным образом, когда ищут, забирают, доставляют пассажиров, автомобили могут останавливаться или маневрировать при поиске места для парковки [7-9].
Если мы хотим, чтобы система общественного транспорта стала альтернативой автомобилю, необходимо разработать экономичные и надежные системы обществен-
ного транспорта, которые гарантируют как короткое время в пути, так и условия поездки, сопоставимые с перемещением по городу на личном автомобиле. Еще одна серьезная трудность в изучении транспортных систем -доступность данных. В частности, обычно очень сложно получить данные, связанные с трафиком, и здесь мы пользуемся преимуществом наличия другого типа данных, который позволит нам оценить структурную производительность системы. Сделаем акцент на масштабе города и определим ключевые параметры, характеризующие эффективность системы, а также укажем направления совершенствования систем городского общественного транспорта.
Наше исследование основано на статистическом анализе кратчайших путей мульти-модальных транспортных сетей. Предполагаем, что пункты отправления и назначения равномерно и независимо распределены по территории, обслуживаемой транспортной системой, и не включают время отправления. Это единообразное требование не учитывает того, как потоки фактически распределяются по сети (некоторая информация, которая обычно не доступна напрямую), но позволяет нам сосредоточиться непосредственно на структурных особенностях сети.
В этом смысле слабые места и оптимизация касаются идеального оптимума, когда все возможные маршруты со всеми возможными исходными и конечными точками будут улучшены.
Несмотря на то, что существует хорошее понимание и обширная литература о динамике заторов и моделировании остановок, связанных с заторами, влияние остановок обслуживания или остановок общего назначения на общую производительность транспортной системы по-прежнему вызывает беспокойство. Влияние числа остановок в условиях низкого спроса на пропускную способность сети практически незначительно. Однако в настоящее время, как правило, в центральной части городов наблюдается высокий уровень перегрузки, а частота остановок обслуживания во времени и пространстве высока [3].
В статье представлен макроскопический подход к оптимизации распределения дорожного пространства для мультимодальных транспортных систем с акцентом на два вида
транспорта, автомобили и автобусы, и два региона - центр города и периферию. Обсуждаются также расширения до более сложных городских структур. Этот подход должен не только решать проблемы, упомянутые выше, но и переключать интерес с неэффективной в настоящее время оптимизации на основе пропускной способности транспортных средств на более эффективную для сетей и общества оптимизацию пассажиропотока. Считается, что стратегии ценообразования для автомобилей также будут способствовать изменению спроса, когда для автобусов предлагается льготный режим.
До сих пор исследования в масштабах города изучали только поведение одного режима и соответствующую динамику заторов на дорогах. С другой стороны, исследования нескольких режимов проводились только на уровне улиц для упрощенных, не зависящих от времени сценариев. Исследования по планированию изучают городской общественный транспорт, особенно автобусы, на идеализированных дорожных сетях. Однако принятие решения о распределении дорожного пространства требует учета взаимодействия и динамики между несколькими режимами. На сегодняшний день такие соображения были сделаны только в гораздо более мелком масштабе дорожной сети и все еще во вневременной и нереалистичной среде. Таким образом, существующий объем работ оставляет пробел, который необходимо заполнить - физически реалистичную зависящую от времени модель в масштабе города, включающую несколько режимов, которые взаимодействуют друг с другом [1].
Несмотря на значительное количество знаний об одиночной модели в макроскопическом моделировании, развитие динамики мультимодальных систем является наиболее перспективным. Следовательно, необходимо разработать макроскопический подход для оценки динамики и оптимизации распределения пространства мультимодальных городских дорожных систем.
Предполагаем, что данный подход учитывает рабочие характеристики различных режимов, результирующие характеристики системы согласуются с физикой движения при различных стратегиях дорожного пространства, например с выделенными полосами для автобусов или без них, распреде-
ление дорожного пространства можно легко оптимизировать статическим и динамическим образом, и стратегии ценообразования могут еще больше повысить эффективность системы с меньшим выделением места для автобусов [4].
На практике предлагаем рассмотреть теоретическую основу макроскопического подхода к оптимизации мультимодальной системы городского транспорта.
Рассмотрим город, разделенный на ^-регионов, обозначенных i = 1,.., N. Любая область i делится на подобласти, каждая из которых содержит определенный тип использования режима, например это могут быть выделенные полосы для автобусов, полосы для смешанного движения, полосы только для автомобилей или любые другие
полосы специального назначения. Спрос и их совокупное происхождение - пункт назначения - считаются известными.
Стратегия выделения части пространства для каждой подобласти в области i в момент времени t обозначается вектором п^) (кото-рый может быть статическим, например, 20 % пространства для полос только для автобусов, все время, или динамическим, например 10 % в непиковый период и 20 % в пиковый период). Цель оптимизации дорожного пространства для мультимодальной транспортной системы города - свести к минимуму общее количество пассажирочасов (а) с течением времени для всех видов транспорта, которые удовлетворяют общий спрос за счет перераспределения дорожного пространства в районах с различным использованием
г
Начальное состояние
Рисунок 1 - Блок-схема динамической системы
города. Математически задача оптимизации подчиняется динамике транспортной системы города.
Динамические взаимодействия проиллюстрированы на рис. 1, где n(t) - вектор накопления транспортных средств в разных регионах, O(t) - отток, Q(t) - спрос и C(t) - сто -имость проезда для каждого региона. Учитывая начальное состояние системы в момент времени t0 и стратегию распределения пространства n(t), система смоделирована тремя частями, которые взаимодействуют на каждом временном шаге: состояние трафика и стоимость проезда каждого режима в каждом регионе, динамика потока внутри и между регионами и выбор режима сформированного спроса в каждом регионе.
Еще одно направление будущего - это то, как результаты этой макроскопической структуры оптимизации могут быть реализованы в реальности (то есть как выбрать, какие дороги следует выделить для общественного транспорта). Мультимодальное городское моделирование также должно быть исследо -вано с учетом дополнительной неоднородности среди пользователей в отношении их выбора режима и продолжительности поездки и среди различных регионов города [10; 11].
Список литературы
1. Chen C., Varaiya P. and Kwon J. An empirical assessment of traffic operations, the 16th International Symposium on Transportation and Traffic Theory, Maryland, USA.
2. Dahlgren, J. High occupancy vehicle lanes: Not always more effective than general purpose lanes, Transportation Researh Part A 32(2), 99-114.
3. Recent Development and Applications of SUMO -Simulation of Urban Mobility / Daniel Krajzewicz, Jakob Erdmann, Michael Behrisch, and Laura Bieker // International Journal On Advances in Systems and Measurements. - 2012. - 5 (3&4). - P. 128-138.
4. Быченков, А. В. Создание приоритетных условий движения пассажирских транспортных средств общего пользования по отношению к иным транспортным средствам / А. В. Быченков, С. В. Колесников // Проблемы и перспективы развития науки и образования (Problems and prospects of development of science and education) : научное (непериодическое) электрон. издание : материалы международной (заочной) научно-практической конференции (г. Кишинев, Молдавия, 6 июня 2017 г.) / под общ. ред. А. И. Вострецова ; Научно-издательский центр «Мир науки», Editura «Liceul». -Нефтекамск (Респ. Башкортостан), 2017. - C. 22-29.
5. Власов, В. М. Информационные технологии на автомобильном транспорте / В. М. Власов, А. Б. Николаев, А. В. Постолит, В. М. Приходько ; под общ. ред.
В. М. Приходько; МАДИ (Гос. техн. ун-т). - Москва : Наука, 2016.
6. Михайлов, А. Ю. К вопросу развития современной системы критериев оценки качества функционирования общественного пассажирского транспорта /
A. Ю. Михайлов, М. И. Шаров // Известия Волгоградского государственного технического университета. -2014. - № 19 (146). - С. 64-66.
7. Морозова, И. А. The problem of raising investment attractiveness of the project being realized at the transport infrastructure market / И. А. Морозова, Е. И. Новакова,
B. Н. Борщ // Journal of International Scientific Publications. Economy & Business (Bulgaria). - 2009. - Vol. 3, part 1. -
C. 143-152.
8. Проблемы перевозок пассажиров в центрах крупных городов и пути их решения / С. А. Ширяев,
B. А. Гудков, А. А. Раюшкина, О. В. Устинова, М. С. Ширяев // Вестник Красноярского ГТУ. - 2005. - Вып. 39. -
C. 192-198.
9. Рябов, И. М. Анализ обслуживания пассажиров автобусами в России и за рубежом / И. М. Рябов, Нгу-ен Тхи Тху Хыонг // Мир транспорта. - 2014. - № 2. -C. 122-131.
10. Сериков, А. А. Оценка эффективности функционирования городского общественного пассажирского транспорта / А. А. Сериков. - URL: http://dic.academic. ru/dic.nsf/ruwiki/1723 (дата обращения: 25.11.2017).
11. Эффективность городского пассажирского общественного транспорта: монография / А. В. Вельмо-жин, В. А. Гудков, А. В. Куликов, А. А. Сериков; Вол-гГТУ. - Волгоград, 2012. - 256 с.
References
1. Chen C., Varaiya P. and Kwon J. An empirical assessment of traffic operations, the 16th International Symposium on Transportation and Traffic Theory, Maryland, USA.
2. Dahlgren J. High occupancy vehicle lanes: Not always more effective than general purpose lanes, Transportation Researh Part A 32(2), 99-114.
3. Recent Development and Applications of SUMO -Simulation of Urban Mobility / Daniel Krajzewicz, Jakob Erdmann, Michael Behrisch, and Laura Bieker, International Journal On Advances in Systems and Measurements, 2012, 5 (3&4), pp. 128-138.
4. By'chenkov A.V., Kolesnikov S.V. Sozdanie prioritetny'x uslovij dvizheniya passazhirskix transportny'x sredstv obshhego pol'zovaniya po otnosheniyu k iny'm transportny'm sredstvam, Problemy i perspektivy razvitiya nauki i obrazovaniya (Problems and prospects of development of science and education) : nauchnoe (neperiodi-cheskoe) e'lektron. izdanie : materialy mezhdunarodnoj (zaochnoj) nauchno-prakticheskoj konferencii (g. Kishinev, Moldaviya, 6 iyunya 2017 g.) / pod obshh. red. A.I. Vostreczova ; Nauchno-izdatel'skij centr «Mir nauki», Editura «Liceul». Neftekamsk (Resp. Bashkortostan), 2017, pp. 22-29.
5. Vlasov V.M., Nikolaev A.B., Postolit A.V., Prixod'ko V.M. Informacionnye texnologii na avtomobil'nom transporte / pod obshh. red. V.M. Prixod'ko; MADI (Gos. texn. un-t). Moskva : Nauka, 2016.
6. Mixajlov A.Yu., Sharov M.I. K voprosu razvitiya sovremennoj sistemy' kriteriev ocenki kachestva
funkcionirovaniya obshhestvennogo passazhirskogo transporta, Izvestiya Volgogradskogo gosudarstvennogo texnicheskogo universiteta, 2014, no. 19 (146), pp. 64-66.
7. Morozova I.A., Novakova E. I., Borshh V.N. The problem of raising investment attractiveness of the project being realized at the transport infrastructure market, Journal of International Scientific Publications. Economy & Business (Bulgaria), 2009, vol. 3, part 1, pp. 143-152.
8. Shiryaev S.A., Gudkov V.A., Rayushkina A.A., Ustinova O.V., Shiryaev M.S. Problemy' perevozok passazhirov v centrax krupny'x gorodov i puti ix resheniya, Vestnik Krasnoyarskogo GTU, 2005, Vy'p. 39, pp. 192-198.
9. Ryabov I.M., Nguen Txi Txu Xy'ong. Analiz obsluzhivaniya passazhirov avtobusami v Rossii i za rubezhom, Mir transporta, 2014, no. 2, pp. 122-131.
10. Serikov A.A. Ocenka effektivnosti funkcionirovaniya gorodskogo obshhe-stvennogo passazhirskogo transporta. URL: http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/1723 (data obrashheniya: 25.11.2017).
11. Vel'mozhin A.V., Gudkov V.A., Kulikov A.V., Serikov A.A. Effektivnost' gorodskogo passazhirskogo obshhestvennogo transporta: monografiya. Volgograd, 2012, 256 p.
MHflyCTPI/IAflbHAfl 3KOHOMIIKA • № 2, tom 1, 2021 39
