CC BY
22
УДК 656.13 DOI: 10.30977/АТ.2219-8342.2018.43.0.71
РАЦ1ОНАЛЬН1 СФЕРИ ВИКОРИСТАННЯ АВТОБУС1В Р1ЗНОГО КЛАСУ ПАСАЖИРОМ1СТКОСТ1
Понкратов Д. П.1, Давщ1ч Н. В.1, 1Харк1вський нацюнальний ушверситет м1ського господарства
1мен1 О. М. Бекетова
Анотаця. Розглянуто питания визначення ращональних сфер використання автобуав р1зного класу пасажиром1сткост1 як оптим1зацтне завдання. Як кероват змтт було застосовано потужмсть пасажиропотоку та стутнь заповнення салону автобуса на найбыьш заванта-женому перегон7 маршруту. Запропоновано рекомендаци щодо застосування автобуав р1зного класу пасажиром1сткост1 залежно в1д потужност1 пасажиропотоку на найбыьш заванта-женому перегон7 маршруту.
Ключов1 слова: м1ський пасажирський транспорт, пасажиром1стюсть транспортного засо-бу, пасажиропот1к, стутнь заповнення салону автобуса.
Вступ
Одним iз ключових питань оргашзацп мь ських пасажирських перевезень е вибiр пасажиромюткосп транспортних засобiв для роботи на маршрутах. Пасажиромюткють мае широкий дiапазон змши, що е тдставою подшу автобушв на класи (особливо малий, малий, середнш, великий, особливо великий). Застосування автобушв певного класу пасажиромюткосп мае ращональш сфери, що зумовлено низкою параметрiв, як харак-теризують процес формування попиту на транспортне обслуговування (величина по-питу, просторова та часова нерiвномiрнiсть).
Вибiр параметрiв мiських перевезень мае виконуватись щонайменше з урахуванням штерешв двох учасникiв процесу перевезень, тобто перевiзника та пасажирiв. За визначено! величини попиту на транспортне обслугову-вання застосування автобушв певно! пасажи-ромiсткостi визначае iншi параметри перевiз-ного процесу, таю як: !х потрiбна кiлькiсть, штервали та частота руху тощо. Вщ цих па-раметрiв, у кшцевому випадку, залежать пока-зники результативносп перевiзного процесу.
Мета 1 постановка завдання
Метою статп е визначення ращональних сфер використання автобусiв рiзного класу пасажиромiсткостi. Для И досягнення необ-хiдно вирiшити наступнi завдання: провести розрахунок оптимально! пасажиромюткосп автобушв за змшно! величини пасажиропотоку на найбшьш завантаженому перегонi маршруту; визначити граничш значення пасажиропотоку на найбшьш завантаженому перегош маршруту, що може бути засвоений
певним класам пасажиромюткосп; розробити рекомендаци щодо ращональних сфер використання автобушв рiзного класу пасажиромюткосп.
Анал1з публжацш
Вибiр пасажиромiсткостi транспортних засобiв для роботи на мiських маршрутах зумовлений впливом значно! кiлькостi фак-торiв, що можуть бути подшеш на такi групи [1]: економiчнi, соцiальнi, технiчнi, експлуа-тацiйнi та нормативна Проте найважливiшим фактором, що мае бути врахований при ви-рiшеннi цього завдання, е параметри пасажиропотоку, бо вони е об'ективною характеристикою попиту на перевезення [1-15].
Загалом, завдання вибору пасажиромюткосп автобушв виршують як оптимiзацiйне. Наприклад, у пращ [1] як критерш оптимiза-ци використовують приведенi народногоспо-дарськi витрати, що являють собою суму ви-трат часу пасажирiв у грошовому вимiрi на очшування автобусiв на зупинках та витрат автотранспортного тдприемства, що пов'я-заш з експлуатацiею маршруту. Як кероваш змiннi автори використовують пасажиромюткють автобуса та !х кiлькiсть. Обмеження накладаються на пасажиромiсткiсть автобуса, !х мiнiмальну та максимальну кшькють, мiнiмально допустиму якiсть обслуговування пасажирiв. Останне обмеження формалiзова-но, виходячи iз вимоги щодо надання тако! кiлькостi пасажиромiсць на маршрутi за пев-ний перiод, що була б меншою, нiж пасажи-ропотш на найбiльш пасажиронапруженому перегонi. Для знаходження такого поеднання мюткосп й кшькосп автобусiв, за якого до-
сягасться мшмальне значення щльово1 фун-кцп, використано метод релаксацiйного по-шуку оптимального рiшення.
У працях [2-9] автори також застосову-ють метод оптимiзащl для вирiшення за-вдання вибору частоти руху та розмiру автобуса. Вирiшення цього завдання проведено аналггично. При цьому автори наголошують на необхiдностi урахування таких особливос-тей перевiзного процесу: час оберту зале-жить вщ частоти руху та величини попиту; можливють розгляду декiлькох перiодiв ро-боти маршруту, що характеризуються змшою попиту на перевезення (ранкова та вечiрня години пiк, мiжпiковий перюд); залежнiсть експлуатацiйних витрат вiд пасажиромюткос-тi автобуса; залежнiсть вартюно1 ощнки витрат часу пасажирiв вщ ступеня заповнення салону транспортного засобу тощо.
Дещо iнший пiдхiд використовують автори працi [10], яю пропонують визначати оп-тимальнi моделi автобусiв для здiйснення мiських пасажирських перевезень iз застосу-ванням методiв теори iгор.
Проте слiд зазначити, що питанню визна-чення ращональних сфер використання авто-бусiв рiзного класу пасажиромiсткостi у працях [1-10] не придшено достатньо! уваги. Натомють працi [11, 13] мютять рекомендацп щодо використання автобусiв рiзноl пасажи-ромiсткостi за певно! величини пасажиропо-току. У працi [11] наведено таю дiапазони: за величини пасажиропотоку до 350 пас./год пропонусться застосовувати автобуси мюткь стю 30-35 пас.; вщ 351 до 700 пас./год - 5060 пас.; вщ 701 до 1000 пас./год - 80-85 пас.; за величини пасажиропотоку бшьше 1000 пас./год мютюсть автобушв мае бути 100-120 пас.
У пращ [12] зазначено дещо iншi дiапазо-ни пасажиропотоку, за яких дощльно вико-ристовувати автобуси певного класу пасажи-ромiсткостi: до 1000 пас./год - малий або середнш клас; вщ 1000 до 1800 пас./год -середнш або великий; вщ 1800 до 2600 пас./год - великий (80-95 мюць); вщ 2600 до 3200 пас./год - великий (95-115 мюць); бшьш шж 3200 пас./год - особливо великий. Як зазначае автор, щ рекомендацп слiд розг-лядати як орiентовнi та остаточний вибiр марки автобуса слщ виконувати на пiдставi порiвняння результатiв економiчного розра-хунку для декшькох альтернативних варiан-пв рiшень.
Таким чином, аналiз наявних дослщжень проблеми вибору пасажиромiскостi транспортних засобiв для здiйснення мюьких паса-жирських перевезень показав, що вони е не-достатньо погодженими та потребують подальшого вивчення.
Дослiдження ращональних сфер
використання автобуав рiзного класу пасажиромiсткостi
Для визначення ращональних сфер засто-сування автобушв рiзного класу пасажиромь сткосп використовували цiльову функцiю, що наведена у пращ [14], з урахуванням сис-теми обмежень на параметри перевiзного процесу [15]. Цiльова функщя передбачае мiнiмiзацiю сукупних витрат перевiзника та пасажирiв, величина яких зумовлена параметрами перевiзного процесу. Параметри паса-жиропотоку в даному випадку розглядаються як стат величини. Проте бшьш широкий т-дхiд передбачае розгляд змшних характеристик пасажиропотоку. У такому випадку слщ розглядати взаемозв'язок мiж параметрами роботи маршруту та характеристиками вибо-ру пасажирами шляху пересування, що зумо-влений !х шдивщуальними характеристиками (вiк, рiвень доходiв, тип нервово1 системи тощо).
Вхщш данi для проведення розрахунюв було подiлено на такi групи: характеристики маршруту мюького пасажирського транспорту; показники пасажиропотоку на маршруп; характеристики пасажирiв; параметри марш-рутно1 мережi та мiстобудiвнi фактори. Чис-ловi значення зазначених чинникiв наведеш у табл. 1.
Як керованi змiннi було розглянуто поту-жнiсть пасажиропотоку (Fmax, пас/год) та ступiнь заповнення салону автобуса на най-бшьш завантаженому перегонi маршруту (атах, пас/м2). Значення Fmax варiювали у межах вщ 50 до 5400 пас./год, а атах мав дiапазон змши вiд 2 до 8 пас/м2.
Наприклад, залежнють сукупних витрат вщ пасажиромiсткостi автобуса та атах при Fmax = 1200 пас./год подано на рис. 1.
За тако1 величини пасажиропотоку мшь мум щльово1 функци досягаеться при вико-ристанш автобусiв пасажиромiсткiстю 90 пас. Результати розрахунюв, проведених за iнших значень пасажиропотоку, наведеш у табл. 2.
Таблиця 1 - Вх1дш даш для розрахунку
№ з/п Група показнишв Показник Розм1рн1сть Значения показника
1 Характеристики маршруту м1ського пасажирського транспорту Довжина маршруту км 10
2 Швидк1сть сполучення км/год 22
3 Експлуатацшна швидк1сть км/год 20
4 Час оберту хв 60
5 Середня довжина перегону на маршрут км 0,85
6 Показники пасажиро-потоку на маршрут Пасажиропотж на найбшьш завантаже-ному перегош маршруту пас./год 50; 120; 200; 350; 500; 800; 1200; 2500; 3200; 5400
7 Коефщент зм1нюваносп - 2,4
8 Коефщент нер1вном1рносп по довжиш маршруту - 1,45
9 Коефщент нер1вном1рносп за напрямка-ми руху на маршруп - 1,6
10 Характеристики пасажир1в Варт1сть години в1льного часу пасажира грн/год 27,14
11 Швидк1сть руху п1шоходу км/год 4
12 Середнш дох1д пасажира за м1сяць грн 6660
13 Кшьшсть дн1в робочих у м1сяц1 дтв 24
14 Початкове значения показника функцю-нального стану пасажира бали 2
15 Характеристики маршрутно1 мереж1 та м1стобуд1вш фактори Щшьшсть маршрутно1 мереж1 км/км2 2,4
16 Коефщент вибору зупинного пункту - 1,16
17 Коеф1ц1ент непрямолшшносп п1шох1д-ного п1дходу - 1,2
а
Рис. 1. Дiаграми залежностi сукупних витрат вщ пасажиромiсткостi автобуса та ступеня запов-нення на найбiльш пасажиронапруженому перегош маршруту (Fmax = 1200 пас./год): а - поверхнева (початок)
_8_ ~7
6
8
7,5 -7 6,5 6
5,5 5
4,5 4
3,5 3
2,5 -2
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200
Пасажиромктюсть, пас.
б
Рис. 1. Дiаграми залежносп сукупних витрат вщ пасажиромюткосп автобуса та ступеня запов-нення на найбшьш пасажиронапруженому перегош маршруту (Ртах = 1200 пас./год): б - контурна: 1 - 40900,0-42700,0 грн; 2 - 42700,0-44500,0 грн; 3 - 44500,0-46300,0 грн; 4 - 46300,0-48100,0 грн; 5 - 48100,0-49900,0 грн; 6 - 49900,0-51700,0 грн; 7 -51700,0-53500,0 грн; 8 - 53500,0-55300,0 грн (закшчення)
Таблиця 2 - Результати оцшки впливу величини пасажиропотоку на оптимальне значения
пасажиромюткосп автобуса
Ртах > пас/гОД 50 120 200 350 500 800 1200 2500 3200 5400
Оптимальна пасажиро- ШСТЮСТЪ ( Ян (опт))' пас- 20 30 40 50 60 70 90 110 130 160
В результат статистично! обробки наве-дених даних (табл. 2) було встановлено, що залежнють дн(опт) вiд Fmax з достатнiм ступе-
нем адекватностi описуеться регресiйним рiвнянням
Ян (опт)
= а ■ рт
(1)
де а, Ь - параметри моделi (а =3,754, Ь = 0,439).
Виходячи з формули (1), шляхом перет-ворень було отримано залежнють для визна-чення граничних значень Fmax , що може бути засвоений автобусами класу пасажиро-мюткосп ф
тт ф _ ь
Fm
Р тах ф = Ь
тах \|
тт ф
Чн
|ятах ф
(2)
(3)
де , янта^ - вiдповiдно граничнi зна-
чення (мiнiмальне та максимальне) пасажиромюткосп автобушв класу ф, пас. Значення
та визначали на пiдставi даних
працi [12].
Графiчну iнтерпретацiю отриманих результата подано на рис. 2.
а
а
Ь
F^ пас./год
<-H
Клас .тсткоспй автобуса
Рис. 2. Ращональш сфери застосування автобуав pÍ3Horo класу пасажиромiсткостi за-лежно вщ величини пасажиропотоку на найбiльш завантаженому перегош маршруту
Як бачимо, кожен клас автобушв за паса-жиромютюстю мае певш рацiональнi сфери використання.
Висновки
За використаних вхiдних даних рацюнальш сфери застосування автобушв рiзного класу пасажиромiсткостi мають таю дiапазо-ни пасажиропотоку на найбшьш завантаженому перегонi маршруту: вщ 50 до 280 пас./год - малий; вщ 280 до 1100 пас./год -середнш; вiд 1100 до 2450 пас./год - великий; вщ 2450 до 5400 пас./год - особливо великий.
Проте, слщ зазначити, що наведен дiапа-зони вiдповiдають тим вхiдним даним, за яких були отримаш. Як наслщок !х не можна вважати типовими, осюльки параметри робо-ти маршрупв та пасажиропотоку на рiзних маршрутах можуть суттево вiдрiзнятись. Ви-никае потреба у бiльш широкому дослщжен-нi впливу факторiв, що зумовлюють рацюна-льнi сфери використання автобушв рiзного класу пасажиромiсткостi. Це являе собою напрямок подальших дослщжень.
Лiтература
1. Антошвили М. Е., Либерман С. Ю., Спирин И. В. Оптимизация городских автобусных перевозок. М.: Транспорт. 1985. 102 с.
2. Jansson J. O. A simple bus line model for optimization of service frequency and bus size. Journal
of Transport Economics and Policy. 1980. № 14. pp. 53-80.
3. Jara-Díaz S., Gschwender A. Towards a general microeconomic model for the operation of public transport. Transport Reviews. 2003. Vol. 23. № 4. pp. 453-469.
4. Kim M., Schonfeld P. Conventional, flexible, and variable-type bus services. Journal of Transportation Engineering. 2011. Vol. 138. № 3. pp. 263-273.
5. Moccia L., Laporte G. Improved models for technology choice in a transit corridor with fixed demand. Transportation Research Part B: Methodological. 2016. Vol. 83. pp. 245-270.
6. Tirachini A., Hensher D. A., Jara-Díaz S. R. Restating modal investment priority with an improved model for public transport analysis. Transportation Research Part E: Logistics and Transportation Review. 2010. Vol. 46. № 6. pp. 1148-1168.
7. Dell'olio L., Ibeas A., Ruisánchez F. Optimizing bus-size and headway in transit networks. Transportation. 2012. Vol. 39. № 2. pp. 449-464.
8. Ruisanchez F., dell'Olio L., Ibeas A. Design of a tabu search algorithm for assigning optimal bus sizes and frequencies in urban transport services. Journal of Advanced Transportation. 2012. Vol. 46. № 4. pp. 366-377.
9. Jara-Díaz S. R., Gschwender A. The effect of financial constraints on the optimal design of public transport services. Transportation. 2009. Vol. 36. № 1. pp. 65-75.
10. Нагорный Е. В., Наумов В. С., Токарев К. А. Определение оптимальных моделей автобусов при городских пассажирских перевозах. Ав-
томобильный транспорт. Харьков. 2006. № 20. С. 75-78.
11. Афанасьев Л. Л., Цукерберг С. М. Автомобильные перевозки. Москва: Транспорт, 1973. 320 с.
12. Спирин И. В. Организация и управление пассажирскими автомобильными перевозками. Москва: Академия, 2010. 400 с.
13. Пассажирские автомобильные перевозки. под. ред. Н. Б. Островского. М.: Транспорт, 1986. 220 с.
14. Доля В. К., Понкратов Д. П. Цшьова функщя вибору пасажиромюткосп транспортних засо-бiв на мюьких маршрутах. Збiрник наукових праць Укранського державного ушверситету залiзничного транспорту. 2016. № 161. С. 44-52.
15. Понкратов Д. П., Доля К. В. Система обме-жень на параметри перевезень пасажирiв гро-мадським транспортом. В1сник нацюнального унгверситету «Львгвська полгтехтка»: збiр-ник наукових праць. Серiя: Динамжа, мщшсть та проектування машин i приладiв. 2017. № 866. С. 216-220.
References
1. Antoshvili M. Ye., Liberman S. YU., Spirin I. V. (1985). Optimizatsiya gorodskikh avtobusnykh perevozok [Optimization of urban bus transportation]. Moskva: Transport [in Russian].
2. Jansson J. O. (1980). A simple bus line model for optimization of service frequency and bus size. Journal of Transport Economics and Policy. 14, 53-80.
3. Jara-Díaz S., Gschwender A. (2003). Towards a general microeconomic model for the operation of public transport. Transport Reviews. 23, 4, 453-469.
4. Kim M., Schonfeld P. (2011). Conventional, flexible, and variable-type bus services. Journal of Transportation Engineering. 138, 3, 263-273.
5. Moccia L., Laporte G. (2016). Improved models for technology choice in a transit corridor with fixed demand. Transportation Research Part B: Methodological. 83, 245-270.
6. Tirachini A., Hensher D. A., Jara-Díaz S. R. (2010). Restating modal investment priority with an improved model for public transport analysis. Transportation Research Part E: Logistics and Transportation Review. 46, 6, 1148-1168.
7. Dell'olio L., Ibeas A., Ruisánchez F. (2012). Optimizing bus-size and headway in transit networks. Transportation. 39, 2, 449-464.
8. Ruisanchez F., dell'Olio L., Ibeas A. (2012). Design of a tabu search algorithm for assigning optimal bus sizes and frequencies in urban transport services. Journal of Advanced Transportation. 46, 4, 366-377.
9. Jara-Díaz S. R., Gschwender A. (2009). The effect of financial constraints on the optimal design of public transport services. Transportation. 36, 1, 65-75.
10. Nagomyy Ye. V., Naumov V. S., Tokarev K. A. (2006). Opredeleniye optimal'nykh modeley avto-busov pri gorodskikh passa-zhirskikh perevozakh [Determination of the optimal models of buses in urban passenger traffic]. Avtomobil'nyy transport. Har'kov. 20, 75-78.
11. Afanas'yev L. L., Tsukerberg S. M. (1973). Avtomobil'nyye perevozki [Automobile transportation]. Moskva: Transport [in Russian].
12. Spirin I. V. (2010). Organizatsiya i upravleniye passazhirskimi avtomobil'nymi perevozkami [Operating and management in passenger automobile transportation]. Moskva: Akademiya [in Russian].
13. Passazhirskiye avtomobil'nyye perevozki (1986). [Passenger automobile transportation] / pod. red N. B. Ostrovskogo. Moskva: Transport [in Russian].
14. Dolya V. K., Ponkratov D. P. (2016). Tsil'ova funktsiya viboru pasazhiromistkosti transportnykh zasobiv na mis'kikh marshrutakh [Objective function of vehicles capacity choice for public transit routes]. Sbornik nauchnykh tru-dov. Ukrainskogo derzhavnogo universitetu zaliznichnogo transportu. 161, 44-52 [in Ukrainian].
15. Ponkratov D. P., Dolya K. V. (2017). Sistema obmezhen' na parametri perevezen' pasazhiriv gromads'kim transportom [Formation of system restrictions on the parameters of transportation by passenger public transport]. Visnik natsional'nogo universitetu «L'vivs'ka politekhnika»: zbirnik naukovikh prats'. Seriya: Dinamika, mitsnist' i proyektnyye turyni i priladiv. 866,. 216-220 [in Ukrainian].
Понкратов Денис Павлович1, к.т.н., доц. кафед-
ри транспортних систем i логiстики,
тел. +38 097-687-38-27, dpponkratov@gmail.com,
Даввдч Наталiя Василiвна1, к.т.н., ст. викл. ка-
федри управлiння проектами у мюькому госпо-
дарствi i будiвництвi, тел. +38 057-707-31-32,
pmkaf@kname.edu.ua.
^аршвський нацюнальний унiверситет мiського господарства iменi А. Н. Бекетова, 61002, Укра!-на, м. Харшв, вул. Маршала Бажанова, 17.
Рациональные сферы использования автобусов различного класса пассажировместимости Аннотация. Рассмотрен вопрос определения рациональных сфер использования автобусов различного класса пассажировместимости как оптимизационная задача. В качестве управляемых переменных были использованы мощность пассажиропотока и степень заполнения салона автобуса на наиболее загруженном перегоне маршрута. Предложены рекомендации относительно использования автобусов различного класса пас-сажировместимости в зависимости от мощности пассажиропотока на наиболее загруженном перегоне маршрута.
Ключевые слова: городской пассажирский транспорт, пассажировместимость транспортного средства, пассажиропоток, степень заполнения салона автобуса.
Понкратов Денис Павлович1, к.т.н., доц. кафедры транспортных систем и логистики, тел. +38 097-687-38-27, dpponkratov@gmail.com, Давидич Наталья Васильевна1, к.т.н., ст. преп. кафедры управления проектами в городском хозяйстве и строительстве, тел. +38 057-707-31-32, pmkaf@kname.edu.ua.
1Харьковский национальный университет городского хозяйства имени А. Н. Бекетова, 61002, Украина, г. Харьков, ул. Маршала Бажанова, 17.
Rational areas of using buses of different classes of passenger capacity
Abstract. Problem. One of the key issues of the public transit operating is the choice of vehicles passenger capacity. This parameter has a wide range of variation and the basis arises for the segregation of buses into classes. The use of buses of a certain class of passenger capacity has rational areas, due to a quantity of parameters characterizing the process of demand formation in transit services (passenger flow volume, its spatial and temporal dynamics, etc.). An analysis of existing research of vehicles capacity choice for route operating has shown that they are not well-coordinated and require further research. Goal. The purpose of the article is to determine the rational areas of using the buses of different classes of passenger capacity. Methodology. Mathematical formulations of the problem have been concerned with minimizing of overall costs, that measure as a combination of user and operator costs. As operated
variables, the passenger flow and the load factor on the maximum load section of the route were used. Results. As a result, recommendations for using different bus classes of capacity were proposed. For the applied input data, rational areas of using buses of different classes of passenger capacity have the following ranges of passenger flow on the maximum load section of the route: from 50 to 280 pass./hour -small capacity buses; from 280 to 1100 pass./hour -medium capacity buses; from 1100 to 2450 pass./hour - large capacity buses; from 2450 to 5400 pass./hour - especially large capacity buses. Originality. In contrast to the existing, the proposed approach allows two-factor optimization by passenger capacity and passenger density parameters and takes into account various route parameters, in particular, the characteristics of passenger spatial flow dynamics. Practical value. The obtained results can be used for public transit planning and operation tasks solving, in particular, of vehicles capacity choice on the bus routes. The vehicle capacity defined other parameters of transportation such as headway, service frequency, etc. Key words: public transit, vehiclepassenger capacity, passenger flow, passenger density.
Ponkratov D.1, Ph. D. (Eng.), Assoc. Prof., department of transport system and logistic, tel. +38 097-687-38-27, dpponkratov@gmail. com, Davidich N.1, Ph. D. (Eng.), senior lector, department of project management in municipal services and construction, tel. +38 057-707-31-32, pmkaf@kname.edu.ua.
:O. M. Beketov National University of Urban Economy in Kharkiv, 17, Marshala Bazhanova Street, Kharkiv, 61002, Ukraine.
