Размещено на http://www.allbest.ru/

Государственный университет Акакия Церетели

На правах рукописи

ОПТИМИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ ГОРОДСКОЙ ТРАНСПОРТНОЙ СЕТЫ С ЦЕЛЬЮ УЛУЧШЕНИЯ КАЧЕСТВА ОБСЛУЖИВАНИЯ ПАССАЖИРОВ, ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ И ДОРОЖНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

Направление/Специальность- 0407 Инженерия/Транспорт

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание степени

доктора инженерии в транспорте

БЕСИК СИРБИЛАДЗЕ

КУТАИСИ - 2014

Работа выполнена в Государственный университете Акакия Церетели.

Научный руководитель: доктор, профессор Tеймураз Кочадзе

Научный соруководитель: доктор, асоц. Профессор Гоча Леквеишвили

Официальные оппоненты:

Защита состоится “ ”___________ 2014 г. в 12 часов на заседании диссертационной комиссии, созданной диссертационным советом инженерно-технического факультета, по адресу: 4600, г. Кутаиси, ул. Тамар мефе 59, I корпус, ауд. №1114.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке государственного университета Акакия Церетели по адресу: 4600, г. Кутаиси, ул. Тамар мефе 59.

Автореферат разослан “____”__________________2014 г.

Секретарь диссертационного Совета, асоц. Профессор Н.Сахамберидзе

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования определяется ростом уровня автомобилизации и транспортной подвижности населения нашей страны, что усложняет процесс проектирования систем городского пассажирского транспорта (ГПТ) и управления этими системами. К числу актуальных задач относится разработка эффективных методов оценки спроса на транспортное облуживание, в том числе позволяющих определять разделение этого спроса между ГПТ и индивидуальным автомобильным транспортом. Постоянно обновляемая информация о транспортном спросе позволяет повысить эффективность управления системой ГПТ и улучшить качество транспортного обслуживания населения.

Основной и важнейшей математической формой описания транспортного спроса населения на передвижения является межрайонная матрица корреспонденций. Существует два принципиальных подхода к оценке матрицы корреспонденций:

- расчет матрицы между транспортными районами;

- её обновление с использованием данных замеров пассажиропотоков на участках сети и «старой» (т.е. полученной ранее) матрицы корреспонденций.

Первый метод требует выполнения трудоемких исследований подвижности населения. Второй - позволяет использовать методы измерения пассажиропотоков, в том числе автоматизированные. Поэтому данное диссертационное исследование посвящено разработке метода оценки матрицы корреспонденций, и управлению сети ГПТ с использованием единой диспетчерской системы на основе результатов иссследовании пассажиропотоков.

Актуальность работы заключается в том, что обновление матрицы корреспонденций с использованием данных замеров пассажиропотоков на сети ГПТ и «старой» матрицы корреспонденций позволяет значительно уменьшить трудоёмкость определения транспортного спроса, обеспечивая при этом необходимую точность.

Целью исследования является разработка единой автомативированной диспетчерской системы управления городской транспортной сети на основе разработки метода оценки матрицы пассажирских корреспонденций, что дает возможность улучшить качество обслуживания пассажирским транспортом, экологическую и дорожную безопасность.

Объектом исследования является процесс перевозки пассажиров на общественном автомобильном транспорте.

Предметом исследования являются распределение пассажирских корреспонденций между районами города, с использованием общественного автомобильного транспорта, а также уточнение предлагаемого метода обновления старой матрицы корреспонденций.

Задачи исследования:

1. Теоретически обосновать метод оценки транспортного спроса, основанного на обновлении матрицы корреспонденций с использованием замеров пассажиропотоков в сети и «старой» матрицы корреспонденций.

2. Разработать методику подготовки исходных данных для предлагаемого метода оценки транспортного спроса.

3. Рассчитать традиционным методом (используя данные о подвижности населения, определяемые анкетным способом, и емкости транспортных районов) существующую матрицу на примере г. Кутаиси.

4. оценить точность предлагаемого метода оценки матрицы корреспонденций путем сравнения его с методом расчёта матрицы корреспонденций по данным обследований подвижности населения;

5. обосновать приоритетные направления совершенствования системы управления услугами городского пассажирского транспорта на основе создания системы единого автоматизированного диспетчерского управления пассажирскими перевозками;

6. разработать экономико-математическую модель единого автоматизированного управления услугами городского пассажирского транспорта, позволяющую варьировать вместимостью выпускаемых на линию транспортных единиц при сохранении постоянного интервала следования;

7. разработать алгоритм принятия решения в автоматизированной системе диспетчерского управления, позволяющий решать задачи управления услугами городского пассажирского транспорта на маршруте;

8. разработать систему учета и контроля количества транспортных единиц на линии в зависимости от количества пассажиров при сохранении оптимальных интервалов движения транспорта;

9. экономически обосновать социальную и экологическую эффективность предлагаемых в работе мероприятий по совершенствованию системы управления услугами городского пассажирского транспорта.

Научная новизна заключается в:

1) новом подходе к оценке существующего транспортного спроса, использующем данные обследований пассажиропотоков и «старой» матрицы корреспонденций;

2) создании математической модели регрессионного обновления матрицы корреспонденций пассажирских потоков при использовании «старой» матрицы и данных замеров пассажиропотоков на сети;

3) уточнении данных о подвижности населения, полученных в условиях растущего (современного) уровня автомобилизации, позволяющих повысить точность оценки транспортного спроса и корректировать сеть ГПТ.

4) предложена организационно-информационная логистическая модель функционирования единой автоматизированной диспетчерской системы управления услугами городского пассажирского транспорта;

5) предложена система экономико-математических моделей планирования процесса перевозок городским пассажирским транспортом, которая может являться основой программного обеспечения работы единой автоматизированной системы диспетчерского управления;

6) разработана методика перераспределения транспортных единиц по маршрутам в зависимости от напряженности пассажиропотока и пассажировместимости транспортной единицы.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечены: репрезентативными объемами выборок; проверкой сходимости расчётных и опытных данных, статистическими критериями.

Практическая значимость работы. Предложенный метод оценки транспортного спроса позволяет:

· муниципальным органам, перевозчикам, проектным организациям при планировании и проектировании работы ГПТ оценивать транспортный спрос на передвижения между районами города (т.е. существующую матрицу), используя только данные замеров пассажиропотоков, без сбора данных о районах прибытия и отправления, что позволяет значительно снизить трудоёмкость и стоимость таких работ;

· применять различные способы обследования пассажиропотоков, в том числе выполняемые с использованием новейших технологий (электронные проездные билеты, датчики входа-выхода на подвижном составе, детекторы).

Внедрение результатов работы. Предложенный в диссертации метод обновления существующих матриц корреспонденций применён в проектной работе, выполненной по заказу администрации г.Кутаиси: «Расчет пассажирских потоков на городском маршрутном пассажирском транспорте в г.Кутаиси».

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационного исследования были представлены в научных докладах и выступлениях: на ежегодных научно-технических семинарах инженерно-технического факультета Государственного университета Акакия Церетели (г.Кутаиси, 2010-12 гг.); на международной научно-технической конференции “MOTAUTO 2010” (г.София, Болгария, 2010 г.); на III международной научно-практической конференции “Проблемы аграрного сектора Грузии” (г.Кутаиси, 2011г.); на II международной научно-практической конференции “Неклассические задачи механики“ (г.Кутаиси, 2012 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ, в том числе 3 публикации в рецензируемом издании, включенном в утвержденной диссертационным советом перечень.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы и приложения. Содержит 147 страниц основного текста, включает 24 таблиц и 91 рисунков. Библиографический список содержит 137 источника.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении представлена актуальность решаемой задачи, определена цель, предмет и объект исследования, приведены задачи исследования, научная новизна и практическая ценность работы.

В первой главе дана характеристика управления системы услуг городского пассажирского транспорта. Сформулированы цель и задачи исследования.

Сложность современных пассажирских транспортных систем требует соответствующих форм и методов управления, широкого применения в организации управления математических методов, вычислительной техники, новейших технических средств учета и контроля. При этом очевидно, что решение задачи управления автобусными перевозками (а, следовательно, самой услугой) должно достигаться поэтапно в результате деления общей задачи обеспечения максимального удовлетворения потребности пассажиров в перевозках при выделенных ресурсах на ряд частных взаимосвязанных задач. В условиях широкого применения компьютерной техники возникает необходимость в более четком разграничении задач управления перевозками и в формализации критериев эффективности и ограничений при решении отдельных задач. Необходимость разграничения задач управления сопряжена с проблемой реформирования системы управления городским транспортом, поскольку существующая система во многом не удовлетворяет современным требованиям: она недостаточно мобильна, решаемые задачи в основном связаны с перспективным планированием, а система диспетчеризации направлена в основном на поддержание запланированного уровня перевозок.

Сложность реформирования муниципального управления городским пассажирским транспортом связана с необходимостью реформирования методов управления, современное состояние которых не отвечает новым экономическим и социально-политическим условиям функционирования города. Это связано как с новыми целями и задачами системы ГПТ, так и со всем комплексом управленческих решений, обеспечивающих развитие экономики Грузии.

Решение этой проблемы предлагалось многими отечественными учеными и специалистами в области теории управления городским пассажирским транспортом, среди которых стоит отметить работы М.Д.Блатнова, A.M.Большакова, Г.А.Варелопуло, Е.П.Володина, Б.И.Грановского, И.С.Ефремова, Л.Б.Миротина, Э.А.Сафронова, И.В.Спирина, В.И.Яцуковича, И.Э.Ташбаева, В.В.Зырянова и ряд других. Также проблемой городского пассажирского транспорта в рамках своих диссертационных исследований занимались З.Е.Анисимова, A.A.Ружило, А.Ю.Шрнин, чьи исследования были использованы в работе над диссертацией.

Наиболее подробно процесс диспетчеризации городского пассажирского транспорта в условиях функционирования автоматизированной системы управления ГПТ и алгоритмы для его осуществления рассматриваются в диссертационной работе A.A.Ружило.

Следовательно, в связи с ситуацией, сложившейся в области управления городским пассажирским транспортом, для реализации стратегии развития ГПТ как социально-экономической подсистемы города, необходимы соответствующая ей логистическая структура управления, способная централизованно выполнять оперативное руководство всеми видами пассажирских общественных перевозок. Подобные функции способна выполнять единая автоматизированная система диспетчерского управления ГПТ, предлагаемая в диссертационном исследовании.

Суть системы, в отличии от рассмотренных в существующих публикациях, состоит в том, что данная система позволяет:

1. Производить оперативное вмешательство в процесс перевозки, а не только осуществлять пассивный контроль за местоположением транспортной единицы на маршруте.

2. Контролировать, в первую очередь, степень напряженности пассажиропотока (путем определения степени заполненности салона) на определенном направлении и позволяет поддерживать баланс между количеством транспортных единиц на маршруте и количеством пассажиров.

3. Оперировать транспортными единицами, производя их перемещения с маршрута на маршрут в зависимости от вместимости салона, т.е. в меньшей степени изменять интервалы следования, что, безусловно, должно положительно сказаться на качестве транспортного обслуживания.

Таким образом, определяющим фактором совершенствования транспортной системы города будет являться наличие единой автоматизированной системы диспетчерского управления, в первую очередь осуществляющей активный контроль над процессом оказания транспортных услуг.

Во второй главе приведены методологические вопросы исследования параметров системы городского пассажирского транспорта и пассажиропотоков.

С целью модернизации и развития существующей в городе Кутаиси регулярной пассажирско-транспортной системы, подбор и проектирование рациональной маршрутной системы осуществилось в двух направлениях;

1. Первое направление предусматривает теоретические исследования, охватывающие: раздел г.Кутаиси на учётные зоны или транспортные районы; установление численности населения в этих районах; на основе определения общего объема пассажирских перевозок между пунктами привлечения пассажиропотоков и учётными зонами составление регулярных пассажирско-транспортных схем /или составление перспективных маршрутных систем/; на основе математического моделирования - определение характеристических данных установленных маршрутов или следования; установление на маршрутах типов подвижного состава, количества и интервалов движения; подбор мест остановок и составление графиков движения транспорта для координированного функционирования городского транспорта на пересекающихся и на совпадающих на определенных расстояниях маршрутах /направлениях/.

2. Второе направление предусматривает: натуральное исследование на реально функционирующих в г.Кутаиси маршрутах параметров пассажиропотоков и создание базы данных; на основе анализа направлений и числа пассажирских перевозок подбор приоритетных маршрутов из имеющейся маршрутной сети; исследованием закономерностей распределения пунктов (точек) привлечения пассажиропотоков установление новых маршрутных схем.

Транспортная подвижность населения измеряется числом поездок на городском транспорте в расчёте на одного жителя за год. Подвижность предусматривает лишь полную поездку, т.е. от пункта отправления и до пункта назначения.

Транспортная подвижность имеет большие пределы колебаний, которые изменяются в зависимости от величины города, его плана, уровня обеспечения транспортом и другими факторами. При анализе обычной транспортной подвижности за обобщенный показатель принимают численность населения, а все остальные факторы предусматривают колебание этого показателя в допустимых пределах. Транспортная подвижность не остаётся постоянной во времени, она, как правило, возрастает по мере улучшения работы городского транспорта и уровня жизни населения.

Принимая во внимание вышеприведенные доводы, прогнозирование транспортной подвижности в перспективе возможно отчётно-статистическими данными. Для данного города должно быть учтено колебание изменения показателя в допустимых пределах - согласно планировки города и других специфических особенностей. Результаты прогноза транспортной подвижности и пределы её колебаний на ближайшую и дальнюю перспективу приведены в таблице 1.

Таблица 1 Результаты прогноза транспортной подвижности

Группа городов (количество населения, тыс. жителей)	Транспортная подвижность на одного человека
	Ближняя перспектива	Дальняя перспектива
	Средняя подвижность, Ac	Допустимые пределы отклонения	Средняя подвижность Ac	Допустимые пределы отклонения
		A min	Amax		A min	Amax
I (1000-2000)	575	520	630	635	730	740
II (500-1000)	535	455	610	595	565	730
III (250-500)	495	400	590	555	480	700
IV (100-250)	425	325	525	485	425	635
V(50-100)	345	240	450	405	350	560

Кроме внутренних пассажирских поездок населения города, следует принять во внимание и городские транспортные поездки прибывающих в город. Как правило, такие поездки имеют смешанный характер - трудовой и культурно-бытовой. Ориентировочно можно полагать, что на каждого приезжего приходится одна транспортная поездка. Аналогично определяют культурно-бытовую поездку, хотя в таком случае для целевых поездок применяют показатели, полученные анкетным обследованием. Трудность представляет то, что при таких поездках для отдельных групп населения действуют непостоянные факторы. Определены другие характеристики транспортной сети города Кутаиси. Исследованиями уточнено, что транспортная сеть города Кутаиси соответствует радиально-кольцевой схеме. Её преимущество по сравнению с прямоугольной и радиальной схемой состоит в том, что значение непрямолинейного коэффициента мало и составляет 1,1, т.е. разница между величинами расстояния движения автобуса по маршруту (или величина фактического пробега) и поездки (прямой дистанции по воздуху, между исходной и конечной точками) не превышает 20%. В результате этого обеспечена более удобная транспортная связь между учётными зонами, а по сравнению с радиальной схемой происходит разгрузка центра города от городского транспорта. Радиально-кольцевая схема приводит к большой плотности транспортной сети центра города, где расположены пассажирообразующие пункты, кроме означенного по сравнению с прямоугольной схемой (у которой не имеется четко выраженный центральный транспортный район). У радиально-кольцевой схемы имеется более весомый показатель перегрузки центра городским транспортом. Несмотря на этот недостаток радиально-кольцевая схема приемлема для многих городов. Исходя из особенностей их территорий и рельефа, одним из преимуществ схемы данного типа является то, что при реконструкции города станет возможным перепланировка транспортной сети центра с введением хордовых транспортных направлений и целевым перераспределением пунктов основных пассажиропотоков.

При проектировании транспортной схемы следует предусмотреть, чтобы коэффициент непрямолинейности маршрута не превышал 1,4. Плотность транспортной сети для г.Кутаиси равна 1,8 км/км², а среднее расстояние поездок составляет 3,3 км.

Исследование пассажиропотоков на маршрутах производили методом натурального наблюдения в следующей последовательности: мы руководствовались выборочным методом натурального исследования, подразумевающим установление мощности максимального пассажиропотока на предварительно установленных пробегах в рабочие и выходные дни.

При периодическом наблюдении обследование производили в течение одного или трёх дней в неделю: предыдущий день перед выходным днем - пятница, выходные дни - суббота или воскресенье, обычный день - понедельник или среда, или же вторник и четверг. На отдельных маршрутах систематическое (ежедневное) наблюдение производили как в течение целого дня, так и в наиболее перегруженные часы дня 8.00 час.-10.00 час., в полдень 12.00 час.-13.00 час., вечером 16.00 час.-18.00 час. Учёт осуществляли на отрезке наиболее большой концентрации пассажиропотоков, т.е. на остановках. К примеру, для автобуса №25 такой остановкой является Центральный автовокзал. Наблюдатель проводит обследование следующим образом: он стоит на остановке подобного типа и делает метку в какое время данный маршрут заступил на отрезок, производит учёт числа сошедших пассажиров. Затем заходит в вагон и ведёт учёт числа вошедших и остававшихся в вагоне пассажиров, и выводит полную сумму. По заранее известному расписанию проверяет въезд автобуса. Процесс продолжается аналогично, особо в полной мере должны быть охвачены часы пик. Параллельно (одновременно) наблюдение и учёт на этой же остановке, но в ином направлении производит другой наблюдатель.

В третьей главе приведены результаты теоретического и натурального обследования сети городского пассажирского транспорта. Вместе с тем сделан анализ рынка обслуживания городским пассажирским транспортом.

Рынок обслуживания городским пассажирским транспортом в городе Кутаиси на сегодня не монополизирован, он представлен (до 2006г. муниципальным) одним пассажирским автотранспортным предприятием (ПАП) и частными перевозчиками. Таким образом, городской пассажирский транспорт находится в одинаковых конкурентных условиях с альтернативными перевозчиками и изменение положения на рынке между этими двумя субъектами возможно за счёт оказания наиболее качественного обслуживания.

Наиболее характерным показателем, отражающим эффективность общих затрат на перевозку пассажиров является себестоимость перевозки одного пассажира. Динамика изменения себестоимости перевозки одного пассажира с 2002 по 2010 год приведена на рис.1

Приведенные на рис.1 данные показывают, что общий рост себестоимости перевозки одного пассажира в 2009 г. по сравнению с 2002 г. составил 285,9%, а повышение стоимости одного проезда за этот же период составило 250% для муниципального транспорта и 183,3% для альтернативного транспорта. Видно также, что темпы роста себестоимости перевозки одного пассажира значительно опережают темпы роста стоимости проезда, что негативно влияет на доходы АТП и предполагает дотирование из муниципального бюджета для покрытия убытков.

Для определения влияния на себестоимость перевозки одного пассажира каждого элемента затрат произведен многофакторный корреляционный анализ. В результате получено следующее корреляционное уравнение в стандартизириванном масштабе:

диспетчерский транспортный пассажирский автоматизированный

(1)

где - стоимость перевозки одного пассажира; - фонд оплаты труда водителей с начислениями; - горючее; - смазочные материалы; - замена и ремонт шин; - ремонтный фонд; - амортизационные отчисления; - общехозяйственные расходы.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1. Динамика изменения себестоимости перевозки одного пассажира и стоимости одной поездки на муниципальном и альтернативном транспорте в сравнении с ростом отпускных цен на топливо.

Далее, в результате расчетов, было получено следующее уравнение регрессионной зависимости в натуральном масштабе, отражающих влияние наиболее значимых факторов на изучаемые показатели.

(2)

где - стоимость перевозки одного пассажира; - фонд оплаты труда водителей с начислениями; - горючее; - амортизационные отчисления; - общехозяйственные расходы.

Полученная зависимость позволяет оценить влияние изменения себестоимости перевозки одного пассажира от изменения каждой из статей затрат. Таким образом, возможно, определить четыре основных фактора, оказывающих наибольшее влияние на себестоимость перевозки одного пассажира. Среди выделенных факторов, на основании оценок экспертов, были установлены те, которые могут быть изменены посредством влияния на них извне. Изменению могут быть подвергнуты следующие факторы - общехозяйственные расходы, включающие расходы на диспетчерское управление, заработная плата вспомогательного персонала и административно-управленческого персонала; а также затраты на топливо. Изменение фонда оплаты труда водителей представляется затруднительным. Величина амортизационных отчислений также не может быть изменена.

Раздел города на учетные зоны или транспортные регионы представляет собой подготовительную работу с тем, чтобы на их территории определить корреспонденции (направления перевозок пассажиров) и дорожные связи.

Рис.2. Учетные зоны (транспортные районы) г. Кутаиси

Виды поездок	Расчетные зоны
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Численность населения по зонам (тыс.)	35,5	12	17	16	11,62	17,25	12,15	11,5	21,25	23,2
Суммарные поездки	1123500	3852000	5457000	5136000	7223600	5537250	3900150	3991500	6821250	7447200
Рабочая	3009225	1032640	1726240	1643520	2311550	1771920	1248048	1277280	2182800	2383104
Учебная	4494000	1540800	2182800	2054400	2889440	2214900	1560060	1596600	2728500	2978880
Деловая	1123500	385200	545700	513600	722360	553725	390015	399150	682125	744720
Культурная	168225	693360	982260	924480	130248	996705	702027	718470	1227825	1340496

Число таких зон и мер подбираются согласно размерам территории города и особенностям планировки. Последняя устанавливается генеральным планом города, чем больше учётных зон, тем точнее определяются корреспонденции, хотя увеличение зон в значительной степени усложняет расчеты.

С учетом представленных принципов и рекомендаций г.Кутаиси разделен на 10 учётных зон (см. рис.2).

Количество транспортных поездок населения в городе Кутаиси по учётным зонам за год Таблица 2

Определение численности населения в учётных зонах и вместимости зон происходит численностью фактически проживающего в этих зонах населения, численностью рабочего персонала предприятий и учреждений, размещенных в них. С учётом перспективного развития зон информацию о численности работающего в них персонала можно почерпнуть из материалов генерального плана города. Численность населения определяется величиной зон, плотностью и расселением населения в многоэтажных зданиях, с учётом надлежащих строительных норм. Кроме этого, следует выяснить число пассажиров, приезжающих в город пригородным и междугородним транспортом, такси или индивидуальными транспортными средствами, нуждающихся в услугах городского регулярного пассажирского транспорта. Расчёт количества поездок населения согласно учётным зонам в городе Кутаиси приведен в таблице 2.

Сравнительный анализ полученного натуральным наблюдением количества пассажиропотоков и количества теоретически ожидаемого пассажиропотока показывает, что разница в пределах 12ч15%.

В четвёртой главе рассмотрены вопросы реорганизации городского транспорта, создания системы оперативного мониторинга городской транспортной сети и улучшения экологического состояния города.

На основе сравнительного анализа теоретического и натурального обследований производим окончательное уточнение схемы рациональной регулярной пассажирско-транспортной системы; подбор на уточненных маршрутах типов, количества и интервалов подвижного состава; вместе с тем, с целью взаимнокоординирующего функционирования городского пассажирского транспорта на маршрутах (направлениях) уточнение мест остановок и составление графика движения транспорта. Применительно к организации городских пассажирских перевозок это означает, что система управления должна адекватно реагировать на разнообразные ситуации, возникающие при функционировании системы транспортного обслуживания жителей города и связанные с взаимодействием всех подсистем. С этой целью разработана ситуационная модель транспортного обслуживания населения города. Управление городским пассажирским транспортом зависит от ряда изменяющихся в процессе оказания услуги параметров. Различают параметры относительно неизменные - устойчивые, медленно меняющиеся, например, общее количество передвижений в данном районе; и быстро меняющиеся, например, коэффициент использования вместимости подвижного состава. Задача оптимизации использования маршрутной сети путем перераспределения подвижного состава между маршрутами заключается в нахождении максимальной прибыли от транспортной работы попарно сравниваемых маршрутов. Для решения данной задачи необходимо иметь информацию о размерах пассажиропотока на каждом маршруте существующей транспортной сети, а также имеющихся в наличии предприятий городского пассажирского транспорта ресурсах (количестве единиц подвижного состава дифференцированно по маркам и по маршрутам). Таким образом, каждый маршрут может быть описан следующим вектором

(3)

где I - существующий маршрут сети городского пассажирского транспорта (ГПТ); - размер пассажиропотока в течении суток (спрос на данном маршруте); - номер начального пункта маршрута согласно принятой системе кодификации; - номер конечного пункта маршрута согласно принятой системе кодификации; - время начала работы маршрута; - время окончания работы маршрута; - время оборота на маршруте; - количество единиц подвижного состава, работающих на маршруте в дневные часы суток; - суммарный возможный объем перевозок на маршруте в -вый час суток (предложение); - себестоимость эксплуатации маршрута в -вый час суток; - интервал движения транспортных средств на маршруте в -вый час суток; - время прибытия -й марки подвижного состава в -й пункт; - время отправления -й марки подвижного состава из -го пункта.

В основе предлагаемого алгоритма расчета лежит методика, позволяющая не задаваться отдельно пассажировместимостью автобусов, их числом и интервалами следования, а рационализировать одновременно комплекс параметров (пассажировместимость и интервал следования). Такой подход позволяет полнее учесть экономические интересы перевозчика и позволяет системе управления выбрать тип и число автобусов, при которых будет обеспечен минимум затрат на перевозку пассажиров при условии выполнения нормативов качества транспортного обслуживания (рис.3).

Маршрут	Количество автобусов	Интервал движения		Величины по часам суток
				6.00-8.00	8.00-10.00	10.00-12.00	12.00-14.00	14.00-16.00	16.00-18.00	18.00-20.00	20.00-22.00
Тип транспортного средства
11	8	10		120	1800	1400	800	600	1600	1200	200
Требуемая пассажировместимость		10	150	115	66	50	134	100	17
Соотношение пассажиропотока и пассажировместимости
Тип транспортного средства
4	8	6		160	2200	1600	800	600	1800	1500	200
Требуемая пассажировместимость		8	110	80	40	30	90	75	10
Соотношение пассажиропотока и пассажировместимости

- Автобус большой вмест.

- Автобус средней вмест.

- Автобус малой вмест.

Рис. 3. Зависимость вместимости автобуса от величины пассажиропотока по часам суток.

Необходимость повышения эффективности системы управления предопределила необходимость создания единой автоматизированной системы диспетчерского управления городским пассажирским транспортом.

Согласно теории проектирования систем, первый этап представляет собой проектирование организационной структуры управления системой. В единой структуре управления пассажирским транспортом автором использованы три подсистемы (система контроля, система связи и транспортная система), обеспечивающие нормальное функционирование системы и решающие специфические задачи для каждой из подсистем в отдельности и общие задачи системы в целом.

Разработанная схема формирования потоков при управлении услугами пассажирского транспорта представлена на рис.4. Схема позволяет отследить транспортные и информационные потоки, возникающие в системе при ее функционировании.

Рис.4. Схема формирования потоков при управлении услугами пассажирского транспорта.

АТП - автотранспортное предприятие; ЦПУ - центральный пункт управления; ДП - диспетчерский пункт; ПДП - промежуточный диспетчерский пункт;

- поступление автотранспортных средств;

- маршрутные перевозки (транспортный поток);

- информационные данные и управляющие сигналы (информационный поток).

Как следует из предлагаемой схемы, в целях ликвидации дублирования функций диспетчеризаций на различных уровнях управления, система предполагает исключение диспетчерских служб автотранспортных предприятий из процесса управления транспортными потоками. Были сформулированы основные функции единой автоматизированной системы управления городским пассажирским транспортом, определено их содержание и техническое обеспечение.

На контролируемое транспортное средство устанавливается комплект бортового оборудования (GPS/GSM терминал, или GPS трекер).

GPS трекер определяет местоположение, скорость, направление движения транспорта, а также состояние подключенных датчиков (уровень топлива, обороты двигателя, его температура и т.п.), положение различных механизмов. Все отчеты о положении объекта и показаниях датчиков (GPS трекеры), с заданной периодичностью архивируются в энергонезависимой памяти, независимо от наличия соединения с сервером. Это позволяет осуществлять полный контроль над автомобилем.

Связь мобильных GPS/GSM терминалов (трекер GPS) с сервером осуществляется по технологии GPRS, что обеспечивает минимальную стоимость эксплуатации системы при наилучшей скорости и гарантирует доставку отчетов на сервер, а значит, и своевременный контроль автомобилей вашего автопарка.

На телематическом сервере, предоставляемом нашей компанией, функционирует база данных (БД), в которой хранятся данные, принятые от GPS/GSM терминалов.

Диспетчерский Центр представляет собой обычный компьютер, имеющий какой-либо доступ к Internet. На нем, как и на сервере, функционирует БД, в которой хранятся данные о контролируемых автомобилях (за каждым автомобилем контроль ведется индивидуально). Периодически осуществляется репликация данных (передача новой информации от серверной БД к диспетчерской). Такое построение системы мониторинга позволяет диспетчеру подключаться к Internet периодически и не накладывает требований на скорость подключения. Диспетчер строит маршруты на карте, отчеты о расходе топлива, пробеге, простое и т.д., используя данные из локальной БД, анализирует статистику, принимает решения.

Компактный блок трекер GPS объединяет в себе: GPS приемник, GSM-модуль, контроллер аккумулятор и флэш-память. GPS и GSM-антенны выносные.

Блок может использовать 2 источника питания: основной аккумулятор автомобиля и внутренний резервный аккумулятор.

Подтверждением точности работы системы является высокая степень идентичности маршрутных схем, изображенных на рис.5 и на рис.6.

Рис. 5. На географической карте изображена маршрутная схема.

Рис.6. На электронной карте изображена маршрутная схема, построенная по данным, полученным из терминала GPS/GSM

Для определения экологической безопасности в городском транспорте была использована методика, разработанная для эксплуатации автотранспортных средств различных экологических категорий конкретно в дорожных условиях города. В отчетах автобусы разделены на две части - до 3,5 тонн и свыше 3,5 тонн. Данное разделение обусловлено тем, что удельные показатели загрязняющих атмосферу веществ согласно пробегу даны для этих двух категорий. Экологические характеристики автотранспортных средств условно разделены на четыре экологических класса (ЕЕК ООН №49 исправление порядка 01-05): Евро-0, Евро-1. Евро -2 и Евро 3.

Расчёт загрязненности атмосферы автотранспортным средством произвели по следующей схеме, расчеты произведены по следующим загрязняющим веществам: 1- окись углерода СО, 2 - оксиды азота NО_х, 3 - двуокись серы SO₂ и 4 - двуокись углерода CO_2.. В расчётах показатели загрязняющих веществ даны с учетом давности экологического класса, представленных в транспортном парке транспортных средств и условий окружающей рабочей среды. На маршруте №22 результаты расчётов СО, NО_х, SO₂ и СO₂ приведены в таблице 3 и на рис.7.

Как видно из чертежа, выброс СО, NО_х, SO₂ и СO₂ в атмосферу автотранспортными средствами маршрута, работающего по адаптированному расписанию, сократился на 28ч36% соответственно по вредным веществам. Аналогичные расчеты были проведены и для других маршрутов в конечном итоге показавшие, что количество загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу автотранспортными средствами, входящими в транспортную систему города Кутаиси, в среднем сократилось на 25%.

Таблица 3.

Наименование маршрута и расписание работы	Длина маршрута	Количество автобусов	Число рейсов на маршруте в день	Дневной пробег	Годовой пробег	Количество вредных веществ, выброшенных в атмосферу за 1 год, т
		до 3.5 т	более 3.5т	до 3.5 т	более 3.5т	до 3.5 т	более 3.5т	до 3.5 т	более 3.5т	СО	NOx	SO2	СO2
№22	существующее расписание	8,3	3	6	20	14	498	697,2	181770	254478	0,930	3,126	0,131	288,207
	адаптированное расписание	8,3	3	6	24	8	597,6	398,4	218124	145416	0,588	1,912	0,084	207,101
Снижение количества вредных веществ, выброшенных в атмосферу, при работе с адаптированным расписанием, %	36,72	38,84	35,67	28,14

Рис. 7 Процентное соотношение выбросов СО, NО_х, SO₂ и СO₂ в атмосферу автотранспортными средствами маршрута №22, работающими по существующему и адаптированному расписанию:

- существующее расписание

- адаптированное расписание

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Установлена совокупность показателей, характеризующих качество транспортного обслуживания на рынке транспортных услуг, а также выявлены факторы, позволяющие осуществлять управление качеством оказания транспортной услуги.

2. Транспорт нужно рассматривать как инструмент оказания транспортной услуги, таким образом качественно изменяя путем управления его состояние, становится возможно качественно изменять транспортную услугу.

3. Анализ результатов финансовой и экономической деятельности предприятий ГПТ показал, что общий рост себестоимости перевозки одного пассажира в 2010 году по сравнению с 2002 годом составил 285,9%, а повышение стоимости одного проезда за этот же период составило 200% для муниципального транспорта и 100% для альтернативного транспорта. Видно также, что темпы роста себестоимости перевозки одного пассажира значительно опережают темпы роста стоимости проезда.

4. Исследованиями уточнено, что транспортная сеть города Кутаиси соответствует радиально-кольцевой схеме. Её преимущество, по сравнению с прямоугольной и радиальной схемой, состоит в том, что значение непрямолинейного коэффициента мало и составляет 1,2, т.е. разница между величинами расстояния движения автобуса по маршруту (или величина фактического пробега) и поездки (прямой дистанции по воздуху, между исходной и конечной точками) не превышает 20%. В результате этого обеспечена более удобная транспортная связь между учётными зонами, а по сравнению с радиальной схемой происходит разгрузка центра города от городского транспорта.

При проектировании транспортной схемы следует предусмотреть, чтобы коэффициент непрямолинейности маршрута не превышал 1,4.

Плотность транспортной сети для г.Кутаиси равна 1,8 км/км², а среднее расстояние поездок составляет 3,3 км.

5. При расчетах внутренних пассажирских перемещении населения города надо учитывать пассажирские перемещения приезжих в город, как правило, эти перемещения носят смешанный характер - учебные, трудовые и культурно-бытовые. Учебные, трудовые перемещения рассчитывается с учетом количества дней в году работы и обучения. Культурно-бытовые перемещения составляют 40...75% от рабочих перемещений. Культурно-бытовые перемещения выполняют все группы населения. Количество этих перемещений определяется по свободному времени и возрасту населения. Его оценивают путем натурных исследований.

Средняя подвижность населения для Кутаиси равна 325.

6. Для теоритических исследований пассажиропотоков на маршрутах, согласно размерам территории города и особенностям планировки, г.Кутаиси разделен на 10 учётных зон. Сравнительный анализ количества теоритически ожидаемых пассажиропотоков с количеством пассажиропотоков, полученных натурными наблюдениями показал, что разность находится в пределах 12ч15%.

7. При управлении потребности в городском пассажирском транспорте, для деятельности перевозчика основным является регулировка, которая необходима для установления равновесия потребности по суткам, в периоды воскресных дней, по направлениям маршрутов и участкам. Неравномерность потребностей достаточно велика, поэтому коэффициент неравномерности пассажиропотока в суточный период, в соответствии с направлениями городских маршрутов и участков, колеблется в пределах от 1,1 до 2,5. Такая неравномерность потребности вызывает необходимость ее регулировки с целью более равномерного распределения пассажиропотока и экономичного использования подвижного состава городского пассжирского транспорта.

8. С целью оптимизации функционирования системы обслуживания городским транспортом, разработана ситуационная математическая модель обслуживания городского населения транспортом, которая позволяет не только не принимать во внимание по-отдельности емкость автобусов, их количество и интервал движения, но и одновременно осуществлять рационализацию параметров комплекса (пассажироемкости и интервала движения). Такой подход позволяет более полно учитывать экономические интересы перевозчика, а система управления может выбирать тип автобусов и их количество, которое обеспечит при перевозке пассажиров минимальные затраты, при соблюдении условия сохранения интервала движения. В результате оптимизации городской маршрутной сети, которая осуществлена путем подбора перераспределения между маршрутами подвижного состава и типа подвижного состава (адаптивное управление), уменьшение полученных суммарных эксплуатационных расходов составило 15ч 20%.

9. Разработана оперативная система мониторинга городского транспорта, которая представляет собой систему GPS/GSM дистанционного мониторинга от нескольких до нескольк их десятков транспортных средств. Оперативная система мониторинга городского транспорта осуществляет контроль транспорта по следующим параметрам: текущее местоположение; маршрут, пройденный по данным контрольным точкам; скорость движения; расход топлива на маршруте; время движения; время и место стоянки; включение, управление «кнопки тревоги», выполняемое исполнительным устройством.

10. Для определения экологической безопасности городского транспорта была использована методика, которая разработана для случаев эксплуатации автотранспортных средств различных экологических категорий, конкретно в городских условиях. Результаты показывают, что выброс в атмосферу CO, NО_х, SO₂, CO₂-? автотранспортными средствами, работающими по адаптивному расписанию, уменьшается в среднем на 25%.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ ТРУДАХ

1. ?.??????, ?.???????????, ?.?????????. ???????? ????????? ??????????? ??????????? ????????. ???????????? ?????????? ?????????? ??????? „?????????, ????????????, ????????“ ???????????? „ ?????????????????? ??????????-????????? ???????????“, ????? 2010 ?. ?????????. ??. 25-29 , (????? ?????).

2. ?.?????????, ?.???????????, ?.??????????. ???????? ???????????? ?????? ??????????? ??????????? ???????????? ????????? ???????????. ???????????? ??????????-?????????? ??????????? „???????????? ????? ???????? ?????????? ?? ???? ???????? ?????“ ?. ???????, 2010 ?. ??. 286-288

3. ?.?????????, ?.???????????, ?.??????????. ???????? ??????????? ?????????? ???????????? ???????. ???????????? ??????????-?????????? ??????????? „???????????? ????? ???????? ?????????? ?? ???? ???????? ?????“ ?. ???????, 2010 ?. ??. 309-311

4. ?.?????????, ?.???????????, ?.??????????. ????? ???????? ????????? ???????????? ?????? ????????????. ????????? ?????????? ??????? „??????“ №5(10), 2012?., ??.107-112.

5. ?.???????????, ?.??????????, ?.????????? ???????? ??????????? ??????????. ????? ???????????? ???????????? „????????? ???????????? ?????????“ ???????, ?. ???????, 2012 ?., ??.331-335,(????? ?????).

6. ?.???????????, ?.?????????. ???????? ??????????? ?????????? ???????????? ???????? ??????? ???????? ???????? ???????????. ??????? „??????????? ?????????? ????????“, №4, 2013 ?., ?.???????, ??. 45 .

1. Т.Кочадзе, Г. Леквеишвили, Б. Сирбиладзе. Повышение эффективности управления городским пассажирским транспортом. Международный виртуальный журнал «машины, технологии, материалы» Софиа, 2012 г. болгария. стр.25-29

2. Б. Сирбиладзе Д. Кбилашвили Г. Леквеишвили. Планирование схеми городского транспорта с помощью транспортной падвижности населения. Труды международной научно-практической конференции « Проблемы отрасли субтропической зоны Грузии и пути их решения» г. Кутаиси 2010 г. стр. 309-311(на грузинском языке).

3. Г. Леквеишвили, Г. Лосаберидзе, Б. Сирбиладзе. Система оперативного мониторинга городского транспорта. Труды международной научно-практической конференции « Проблемы отрасли субтропической зоны Грузии и пути их решения» г. Кутаиси 2010 г. стр. 286-288 (на грузинском языке).

4. Б. Сирбиладзе, Г. Леквеишвили, Д. Кбилашвили. Модернизация пассажирской транспортной сети города Кутаиси. Периодический научный журнал « Хандзта» №5 (10), г. Кутаиси, 2012 г. стр.107-112(на грузинском языке).

5. Г. Леквеишвили, П. Гогиашвили, Б. Сирбиладзе. моделирование городского транспорта. Труды II международной конференции “ Неклассические задачи механики», г. Кутаиси, 2012 г. стр. 331-335.

6. Г. Леквеишвили, Б. Сирбиладзе. Повышение экологической безопасности городского транспорта с применением адаптивной системы управления. Журнал « Научные новизны Грузии » №4, 2013 г., г. Тбилиси, стр. (на грузинском языке).

Размещено на Allbest.ru

...