CC BY
101
УДК 656.1 + 656.6
Е. Р. Нургалиев
УПРАВЛЕНИЕ ТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМОЙ НА ОСНОВЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ ВЗАИМОУВЯЗАННОГО ДВИЖЕНИЯ АВТОТРАНСПОРТНЫХ И ПАССАЖИРСКИХ ПОТОКОВ
E. R. Nurgaliev
TRANSPORT SYSTEM MANAGEMENT ON THE BASE OF MODELING OF A MUTUAL TRAFFIC OF MOTOR TRANSPORT AND PASSENGER FLOWS
В настоящее время оптимизация пассажироперевозок невозможна без проведения анализа и оценки параметров, характеризующих дорожное движение. Проведение натурных исследований состояния транспортной сети сопряжено с большими материальными и трудовыми затратами, необходимостью обеспечения безопасности дорожного движения и работы «счетчиков». Альтернативой является моделирование транспортной сети. Описанный программный продукт позволяет на основе моделирования пассажирских и транспортных потоков обеспечить ряд стадий разработки и принятия управленческих решений.
Ключевые слова: пассажирские перевозки, дорожное движение, математическое моделирование.
Currently optimization of passenger transportation is impossible without the analysis and evaluation of parameters characterizing the traffic. The realization of the field investigations of the transport network is associated with high financial and labor costs, the necessity to ensure road safety and the work of "counters". The transport network simulation is considered as an alternative. The examined software provides, by means of modeling of passenger and transport flows, some stages of designing and administrative decision making.
Key words: passenger traffic, traffic, mathematical modeling.
Транспортная система представляет собой сложную организационно-техническую систему со сложнопрогнозируемым поведением, что накладывает дополнительные ограничения на процесс управления ею и оценки результатов последнего. К наиболее эффективным способам принятия решений по оптимизации структуры и процессов функционирования транспортной системы страны, региона или города относятся создание и поддержание модели транспортной системы, которая позволяет отображать близкие к реальным закономерности транспортных процессов и, самое главное, оценивать последствия принятия этих решений.
Первые результаты в области изучения движения человеческих коллективов как результата следования правилам двигательного поведения в тех или иных обстоятельствах были получены в 1960—1970-е гг. [1-3]. Значительное внимание уделялось проблемам, касавшимся организации движения общественного транспорта.
Для решения задачи описания взаимоувязанного движения транспортных и пассажирских потоков предлагается использовать программный продукт Microsoft Visual Studio.NET 2008 на языке программирования C#, который может быть успешно адаптирован к изучению транспортных потоков. Его достоинством является возможность варьирования входных и выходных данных и учета влияния внешних факторов.
Основные положения и математические выкладки формирования понятийного аппарата рассмотрены в [4].
Особенностью программы, разработанной с использованием Visual Studio и описывающей подход пассажирских потоков к остановочным комплексам, является учет влияния времени суток, сезона, дня недели на величину интенсивности пассажирского потока ba (часы пик, например). Ее значение корректируется введением поправочных коэффициентов, база данных которых составлена с учетом вышеперечисленных внешних факторов.
Интенсивность подхода на остановку (ba) задается независимо для каждой из остановок. Для введения поправочных коэффициентов, учитывающих различные внешние факторы (сезонность, день недели, мероприятия), создана соответствующая база значений.
Число пассажиров, пришедших на остановку а, чтобы доехать до остановки у, к моменту
подхода n-го автобуса П”а^(^>а) определяется путем придания каждому пассажиру номера
остановки выхода у, как случайной величины в интервале (а +1) < g < k (k - число автобусов на маршруте), где g - рандомизированная величина, распределенная равномерно в данном интервале.
Особенностями программы является ее гибкость, возможность варьировать входные параметры в широких пределах.
На рис. 1 представлен примерный графический интерфейс программы, разработанной для моделирования совместного движения транспортных средств и пассажиров в среде Microsoft Visual Studio.NET 2008.
Разработанная модель взаимодействия муниципального пассажирского транспорта с потребителями (пассажирами) с использованием средств моделирования дает возможность с требуемой точностью прогнозировать поведение системы «транспортные средства - пассажиры» для условий конкретного муниципального образования и заданных маршрутов.
В результате моделирования получены реализации процесса, которые позволяют после статистической обработки определить величину критериев, характеризующих процесс, и сравнить с рекомендуемыми.
Входные данные Информация по остановкам Число остановок
10
Скорость передвижения (км/ч) Расстояние между остановками (м) Интенсивность подхода пассажиров (чел/мин)
1-2 30 1000 0,5
2-3 32 1200 0,4
3-4 45 800 0,3
4-5 30 1500 0,5
5-6 50 1300 0,2
6-7 45 900 0,5
7-8 34 1000 0,4
8-9 30 1200 0,2
9-10 42 1000 0,5
J 10-1 30 1000 о,з|
Информация по автобусам Число автобусов
Макс. вместимость автобуса (чел)
Дополнительная информация Время начала движения
13
22
00
Время конца движения Время между автобусами
Время ожидания пассажирами 1 -го автобуса (мин) Время посадки 1 -го человека (сек)
Время высадки 1 -го человека (сек)
00
15
10
-Пик пассажиров Утренний пик
Вечерний пик
Коэффициент максимума
Коэффициент минимума
00
00
0,25
Вычислить
Рис. 1. Графический интерфейс программы
Ниже представлена визуализация взаимодействия транспортных средств и пассажиров в виде графиков ожидания пассажиров на остановках.
Рис. 2. График изменения количества пассажиров на остановке
Дальнейшее усовершенствование модели, внесение дополнительных параметров, характеризующих внешние факторы, которые оказывают влияние на пассажирские перевозки, позволит уточнить представленную модель и сформировать топологию всей транспортной сети муниципального образования для формирования заданного уровня надежности пассажироперевозок.
Разработанный программный продукт на основе моделирования пассажирских и транспортных потоков обеспечивает следующие стадии разработки и принятия управленческих решений.
1. Этап формирования проблемы и целей. Математическая модель, обладая таким качеством, как наглядность, позволяет увидеть «узкие» места транспортной системы и направления ее совершенствования, соответствующие потребностям отдельных пассажиров и слоев населения. Без единой, объективной и систематизированной информационной базы данных задача формирования проблемы и целей развития невозможна.
2. Этап сбора, обработки и анализа информации. Данный этап является ключевым, поскольку именно здесь происходит формирование объектной базы данных, на основе которой моделируется транспортная система; от качества исходных данных напрямую зависит качество самого управленческого решения. К сожалению, необходимо отметить, что процедуры систематизированного сбора данных по транспортным и пассажирским потокам на территории Российской Федерации практически нигде не внедрены. Эти затратные мероприятия требуют инвестиций, однако без них, не понимая мотивацию городских и межмуниципальных передвижений и специфику транспортной мобильности населения, городские и муниципальные власти лишаются инструментов транспортного прогнозирования, которые лежат в основе составления планов развития элементов транспортной системы.
3. Этап выбора критериев оценки качества последствий принятия управленческих решений. Этап также играет немаловажную роль при планировании работы транспортной сети. Городские и муниципальные транспортные власти, выступающие в качестве инвестора и заказчика, должны четко представлять себе транспортный эффект от вложения средств, выраженный в измеримых количественных и качественных показателях, которые входят в представленную методику оценки качества. При этом необходимо отметить, что ряд показателей, так называемые показатели пригодности, уже заложены в программное средство транспортного моделирования, разработанное на базе Visual Studio 2008.
4. Этап выбора и сравнения вариантов. Данный этап удобней и быстрей производить в автоматизированном режиме. Современные программные средства позволяют оценивать различные сценарии развития транспортной системы (рис. 3).
Рис. 3. Схема управления транспортной пассажирской системой с учетом обратной связи:
U (Фвх, 1вх) - вектор управляющих воздействий; Твх, Ф’вх - скорректированные входные потоки
По информационным (/вых) и финансовым (Фвых) потокам на выходе объекта управления производится расчет критериев эффективности и качества, которые сопоставляются с эталонными. В результате сравнения может возникнуть рассогласование, в зависимости от его уровня управляющий координатор МТСП формирует вектор управляющих воздействий U на субъект управления, который должен в рассматриваемом периоде времени постоянно стремиться свести декоординацию фактических и эталонных критериев к нулю.
Принятие окончательного управленческого решения является прерогативой специалистов, отвечающих за транспортные проблемы городов и муниципальных образований. Планирование и управление транспортными потоками должно выполняться централизованно, на основании сведений об имеющихся транспортных ресурсах, загруженности транспортных каналов и узлов обслуживания.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Шаповалов Д. С. Об одной модели потока пешеходов // Автоматика и телемеханика. - 1975. - № 8. -С. 146-149.
2. Шаповалов Д. С. Об оптимальном поведении пешехода в потоке // Автоматика и телемеханика. -1975. - № 7. - С. 168-171.
3. Henderson L. F. On the fluid mechanics of human crowd motion // Transp. - Res. 1974. - Vol. 8, N 6. -P. 509-515.
4. Нургалиев Е. Р. Имитационное моделирование пассажиропотоков при помощи программного продукта ANYLOGIC с целью повышения качества пассажироперевозок // Наука: поиск-2009: сб. науч. ст. -Астрахань: Изд-во АГТУ, 2009. - С. 223-227.
Статья поступила в редакцию 2.06.2011
S1
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРЕ
Нургалиев Есбол Русланович - Астраханский государственный технический университет; канд. техн. наук; старший преподаватель кафедры «Подъемно-транспортные машины, производственная логистика и механика машин»; Iver7@yandex.ru.
Nurgaliev Esbol Ruslanovich - Astrakhan State Technical University; Candidate of Technical Sciences; Senior Lecturer of the Department "Lifting-and-Shifting Machines, Industrial Logistics and Machinery Mechanics"; Iver7@yandex.ru.
