CC BY
26
ТРАНСПОРТ
УДК 656(1-21):629.3
ВЛИЯНИЕ ПАССАЖИРОПОТОКОВ НА ХАРАКТЕР ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ПАССАЖИРСКОГО МУЛЬТИМОДАЛЬНОГО ТЕРМИНАЛА ГОРОДСКОЙ
КАНАТНОЙ ДОРОГИ
© 2010 г. А.А. Короткий, В.Б. Маслов, Д.В. Маслов, А.В. Панфилов, Б.И. Бондаренко
Общество с ограниченной ответственностью Engineering - advice centre
Инженерно консультационный центр «Мысль» «THOUGHT» NSTU
НГТУ Ltd
Решается задача взаимодействия различных видов транспорта и пассажирского мультимодально-го терминала городской канатной дороги. Рассмотрено планирование пассажиропотоков, приведены рекомендации по организации структуры и управления, пассажиропотока прибытия, пересадки и убытия пассажиров в пассажирском мультимодальном терминале. Исследованы закономерности формирования структуры пассажирского мультимодального терминала городской канатной дороги.
Ключевые слова: пассажиропоток; транспортный терминал; пассажирский мультимодальный терминал; городская канатная дорога.
The problem of interacting of various types of transport and the passenger multimodal terminal of an urban ropeway dares. Planning of volumes of passenger traffic is observed, recommendations about the organisation of structure and to management, a volume ofpassenger traffic of arrival, change and departure ofpassengers in the passenger multimodal terminal are resulted. Regularity of formation of structure of the passenger multimodal terminal of an urban ropeway is investigated.
Keywords: a volume of passenger traffic; the transport terminal; the passenger multimodal terminal; an urban ropeway.
Особенностью пассажирского мультимодального терминала городской канатной дороги [1] является его легкая адаптация в урбанизированной среде без нарушения существующих логистических сетей. При строительстве таких терминалов требуются незначительные объемы площадей и не нарушаются существующие маршруты движения городского транспорта, что является немаловажным фактором.
Принципы логистики эффективны при управлении материальными потоками, а также имеют значительные перспективы по совершенствованию городских пассажирских перевозок [2]. В организации грузовых и пассажирских потоков много общего, хотя и немало различий.
Основным видом взаимодействия пассажирского мультимодального терминала с внешней средой является переработка прибывающих на его территорию пассажиропотоков, т. е. прибытие, посадка - высадка, перераспределение пассажиров. Пассажиропотоки характеризуются различными параметрами, которые можно разделить на три группы:
- тип и физическое состояние отдельных пассажиров (взрослые, дети, инвалиды и т. д.);
- технические характеристики, которые обусловливаются видом транспорта, участвующего в работе транспортной системы;
- временные характеристики пассажиропотока (интервалы времени между прибытиями, их равно-
мерность или неравномерность и закономерности изменения).
На рис. 1 показана примерная структура пассажиропотока прибытия, пересадки и убытия пассажиров в транспортный терминал. Большинство из указанных параметров пассажиропотоков имеют случайный, стохастический характер. Поэтому перераспределение пассажиропотоков по маршрутам является в определенной степени случайным как по объему, так и по времени его выполнения. В связи с этим выбор расчетной схемы (или состояния) транспортного терминала для определения его параметров и технической оснащенности по перемещению пассажиров (лифты, эскалаторы, транспортные конвейеры, пассажирские электрокары и т.п.) встречает большие трудности. Для того чтобы решить эту задачу, необходимо использовать современные математические методы. Для определения расчетных состояний транспортного терминала воспользуемся методом теории исследования операций [3, 4].
Принимая или отправляя пассажиров, пассажирская система терминала не остается постоянной, а переходит из одного состояния в другое. Поскольку внешние пассажиропотоки - стохастические процессы, то и пребывание транспортной системы терминала в том или ином состоянии, а также ее переходы из одного состояния в другое являются процессами случайными. Поэтому с позиций теории исследования
Для математического описания такого характера изменений системы может быть применен математический аппарат «марковских случайных процессов». В соответствии с этой теорией пассажирский терминал можно рассматривать как некоторую физическую систему W, состояние которой меняется с течением времени: W = W(t).
В последовательные моменты времени ...,
система W оказывается в разных состояниях:
... ^ » ^ »2 ^ W4 ^ W3 ^ » ^ W3 ^....
Одним из состояний пассажирской системы терминала может быть высадка пассажиров из подвижного состава канатного метро (»2), другим - одновременная высадка пассажиров из автобуса и посадка в подвижной состав городской канатной дороги (»4) и т. д. Такую случайную марковскую цепь состояний можно описать с помощью вероятностей состояний и переходов пассажирской системы терминала (табл. 1, 2).
Таблица 1
Основные состояния пассажирской системы терминала
Номер Описание состояний Обозна- Операция Вероятности
состояния чение Высадка Посадка состояний
1 В терминале нет никакой работы W1 0 0 p(WO
2 Выполняется только посадка пассажиров городской канатной дороги W2 1 0 P(W2)
3 Выполняется внутренняя работа терминала по перемещению пассажиров (работа эскалаторов, лифтов и т.п.) W3 0 1 P(W3)
4 Одновременно выполняются высадка пассажиров из автобуса и посадка в подвижной состав городской канатной дороги W4 1 1 P( W4)
Таблица 2
Основные переходы системы из одних состояний в другие
Моменты переходов пассажирской системы терминала из одних состояний в другие Обозначения переходов Вероятности переходов
Подача автобусов с пассажирами при неработающей городской канатной дороге » ^ »2 Р(»1 ^ »2)
Высадка пассажиров из автобуса до начала работы городской канатной дороги Р(»2 ^ Ш1)
Начало работы городской канатной дороги (осуществляется внутренняя работа терминала) » ^ »3 Р(»1 ^ »3)
Окончание работы городской канатной дороги (прекращается внутренняя работа терминала) »3 ^ » Р(»3 ^ »1)
Начало работы терминала во время высадки пассажиров из автобуса »2 ^ »4 Р(»2 ^ »4)
Окончание работы терминала во время высадки пассажиров из автобуса »4 ^ »2 Р(»4 ^ »2)
Подача автобусов в течение всего времени работы терминала »3 ^ »4 Р(»3 ^ »4)
Окончание высадки пассажиров из автобусов в течение работы терминала »4 ^ »з Р(»4 ^ »з)
операций функционирование пассажирской системы терминала можно рассматривать как развивающийся случайный процесс, протекание и результат которого зависят от многих случайных факторов.
v m
Рис. 1. Структура пассажиропотока прибытия пассажиров на терминал: & - интервалы прибытия пассажиров; m -количество подвижного состава; п - количество видов транспорта; Эп - величина партии прибытия; q - количество пассажиров в партиях, доставленных различными видами транспорта
Вероятности состояний и переходов пассажирской системы терминала зависят от закономерностей внешних пассажиропотоков всей транспортной системы, составной частью которой является терминал.
Случайный процесс функционирования пассажирской системы терминала с дискретными состояниями можно представить в виде геометрической схемы -графа состояний (рис. 2). Вершины графа, показанные окружностями, представляют состояния системы, а дуги графа, показанные стрелками, переходы ее из одних состояний в другие. Вероятности состояний и переходов пассажирской системы терминала показаны рядом с соответствующими вершинами и дугами графа, обозначающими эти состояния и переходы.
Р(И\)
мулой через вероятность состояния системы после ^ - 1)-го шага:
Р(R) = ЕР(R-1)Р(У ^ 1)приI = 1,2,...,п,
г =1
где п - возможное число состояний складской системы; р (Я -1) - вероятность пребывания системы в 1-м состоянии, в котором она оказалась после (Я - 1)-го перехода; Р(у ^ 1) - вероятность перехода системы
из у-го в 1-е состояние.
Матрица вероятностей переходов транспортной системы из одного состояния в другое имеет вид
Р11Р12...Р1 у ...р1п
Рц =
P21P22 ...P2 j ...P2n
ША
Р(^4)
Рис. 2. Граф основных состояний и переходов пассажирской системы терминала
Если учитывать дополнительно внутри терминала операции по перемещению пассажиров, то оказывается, что возможны 16 состояний системы и 64 перехода системы из одних состояний в другие (рис. 3).
pip2...pi j .-Pin
P P P P
n1 n2 nj nn
Плотность вероятности перехода XiJ- системы Wi
из состояния Wi в состояние Wj определяется как
предел отношения вероятности этого перехода системы за элементарный промежуток времени At, примыкающий к моменту времени t, к длине этого промежутка времени At
= lim p^-—),
' At^O At
где Ру - вероятность перехода пассажирской системы терминала за время At из состояния Wi в состояние Wj, причем i ф j .
Используя методику Колмогорова, можно составить системы дифференциальных уравнений состояний пассажирской системы терминала, которые описывают ее изменения во времени и позволяют определить вероятности состояний системы W в любой момент времени t: P1(t),P2(t),...,Pn(t) Для четырех основных состояний эта система уравнений имеет вид:
dP1 dt
= Х12P1 + Х21P1 Х13P1 + Х31P3 ;
dP2
— = ~Х21Р2 + Х12Р1 24Р2 + Х42Р4 ; dt
Рис. 3. Граф состояний и переходов пассажирской системы терминала с учетом его внутренней работы
В общем виде, при любом числе учитываемых технологических операций и возможных состояний и переходов пассажирской системы терминала, вероятности состояний системы Рг после R-го шага переходов могут быть определены рекуррентной фор-
dP3 dt
= Х31Р3 + Х13 Р1 Х 34 Р3
+ Х 43 Р4;
dP4 dt
= Х42Р4 +Х24Р2 Х43Р4 +Х34Р3 .
В качестве начальных условий принимается, что при t = 0 система находится в состоянии W1 (терминал
не работает), т.е. при (= 0, Р1 = 1, Р2 = Р3 = Р4 = 0. Число дифференциальных уравнений в системе равно числу возможных состояний терминала. В левой части каждого уравнения стоят производные вероятностей состояний системы по времени. Число членов в правой части каждого уравнения равно числу возможных переходов системы из каждого состояния в каждое состояние (т. е. числу стрелок или дуг, примыкающих к соответствующей вершине графа). Каждый член в правой части представляет собой произведение вероятности пребывания системы в тех состояниях, в которые возможен переход из рассматриваемого состояния, на плотность вероятности этого перехода. Если дуга входит в вершину графа, то член берется со знаком «плюс», а если выходит - со знаком «минус».
Руководствуясь этим правилом, можно составить систему дифференциальных уравнений для любого числа выполняемых внутри терминала технологических операций и любого числа возможных состояний системы.
При рассмотрении четырех технологических операций в терминале необходимо составить систему из 16 дифференциальных уравнений.
Оценка на основе указанных методов теории исследования операций возможных состояний и переходов пассажирской системы терминала из одного состояния в другое позволяет с большой уверенностью выбирать при проектировании пассажирской транспортной системы наиболее характерные состояния создаваемой системы и определять для них все параметры терминалов, размеры и техническую оснащенность и т. д.
Выводы
1. Решение задач, связанных с взаимодействием видов транспорта при пассажирских перевозках,
Поступила в редакцию
должно основываться на логистических принципах и учитывать вероятностно-неопределенные факторы.
2. Пренебрежение вероятностно-неопределенным характером транспортных процессов, явлений, факторов может привести к неправильному определению «узких» мест и, как следствие, снижению эффективности предлагаемых вариантов перемещения пассажирских потоков. Этот же недостаток может проявиться при осуществлении перспективных расчетов пропускной и провозной способности, проводимых без учета вероятностно-неопределенных факторов перевозочного процесса (колебания продолжительности занятия элемента системы, изменение структуры пассажиропотоков, выход из строя отдельных технических систем и т.д.).
Работа выполнена в рамках государственного контракта № П550 от 5 августа 2009 г. на проведение поисковых научно-исследовательских работ по направлению «Создание и управление новыми видами транспортных систем» федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009 - 2013 годы», утвержденной постановлением Правительства Российской Федерации от 28 июля 2008 года № 568.
Литература
1. Пат. RU 2381931 МПК В 61В 7/00. Городская канатная дорога / А.А. Короткий, В.Б. Маслов и др.: Заявл. 22.09.2008 г.; Опубл. 20.02.2010 г. Бюл. № 5.
2. Транспортная логистика : учебник / под общ. ред. Л.Б. Миротина : 2-е изд., стереотип. М., 2005. 512 с.
3. Маликов О.Б. Проектирование автоматизированных складов штучных грузов. Л., 1981. 240 с.
4. Смехов А.А. Основы транспортной логистики. М., 1995. 44 с.
29 марта 2010 г.
Короткий Анатолий Аркадьевич - д-р техн. наук, профессор, лауреат премии Правительства РФ в области науки и техники, Генеральный директор ООО ИКЦ «Мысль» НГТУ. Тел. 8 (8635) 22-20-56. E-mail: korot@novoch.ru. Маслов Валерий Борисович - канд. техн. наук, доцент, директор по НИиСД ООО ИКЦ «Мысль» НГТУ. Тел. 8 (8635) 22-20-56. E-mail: niipeb@mail.ru.
Маслов Дмитрий Валерьевич - инженер, ООО ИКЦ «Мысль» НГТУ. Тел. 8 (8635) 22-20-56. E-mail: d_m_s_l@mail.ru.
Панфилов Алексей Викторович - программист, ООО ИКЦ «Мысль» НГТУ. Тел. 8 (8635) 22-20-56. E-mail: thougth@novoch.ru
Бондаренко Борис Игоревич - ведущий инженер, ООО ИКЦ «Мысль» НГТУ Тел. 8 (8635) 22-20-56. E-mail: thougth@novoch.ru
Korotkiy Anatoly Arkadivich - Doctor of Technical Sciences, professor, premium Government winner of the Russian Federation in the field of a science and technics, General director of EAC «THOUGHT» NSTU Ltd. Ph. 8 (8635) 22-20-56. E-mail: korot@novoch.ru.
Maslov Valery Borisovich - Candidate of Technical Sciences, assistant professor, director for SECA of EAC «THOUGHT» NSTU Ltd. Ph. 8 (8635) 22-20-56. E-mail: niipeb@mail.ru.
Maslov DmitryValerivich - engineer of EAC «THOUGHT» NSTU Ltd. Ph. Тел. 8 (8635) 22-20-56. E-mail: d_m_s_l@mail.ru.
Panfilov Alexey Viktorovich - programmer of EAC «THOUGHT» NSTU Ltd. Ph. 8 (8635) 22-20-56. E-mail: thougth@novoch.ru
Bondarenko Boris Igorevich - management engineer of EAC «THOUGHT» NSTU Ltd. Ph. 8 (8635) 22-20-56. E-mail: thougth@novoch.ru_
