Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

національний транспортний університет

Вдовиченко Володимир Олексійович

УДК 656.2:338.47

Ефективність функціонування міської пасажирської транспортної системи

Спеціальність 05.22.01 “Транспорті системи”

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Київ - 2004

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Харківському національному автомобільно-дорожньому

університеті Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: Доктор технічних наук, професор Доля Віктор

Костянтинович, Харківська національна академія

міського господарства Міністерства освіти і науки

України, завідувач кафедрою транспортних систем і

логістики, декан факультету менеджменту, м. Харків.

Офіційні опоненти: Доктор технічних наук, професор Панішев

Анатолій Васильович, Житомирський державний

технологічний університет Міністерства освіти і

науки України, завідувач кафедрою інформатики та

комп'ютерного моделювання, м. Житомир.

Кандидат технічних наук, Марунич Валерій

Степанович, Національний транспортний

університет Міністерства освіти і науки України,

доцент кафедри транспортного права, системного

аналізу і логістики, м. Київ

Провідна установа: Східноукраїнський національний університет ім. В. Даля

Міністерства освіти і науки України, навчально-науковий

інститут транспортних технологій, м. Луганськ.

Захист дисертації відбудеться 16.06.2004 р. о 14 годині

на засіданні спеціалізованої Вченої Ради Д 26.059.02 при Національному транспортному університеті за адресою: 01010, Україна, м. Київ, вул. Суворова, 1, актовий зал.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Національного транспортного університету за адресою: м. Київ, вул. Кіквідзе, 42.

Автореферат розісланий 14.05.2004 р.

Вчений секретар

спеціалізованої Вченої Ради Д 26.059.02

к.т.н., доцент Дзюба О.П.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Сучасна ситуація, що виникла в галузі міських перевезень характеризується наявністю великого ряду проблемних питань. Одним із них є визначення ефективності функціонування міської пасажирської транспортної системи (МПТС) і шляхів її розвитку. На сьогоднішній день на ринку міських пасажирських перевезень склалася така ситуація при котрої витратна частина перевезень пасажирів формується за цінами світового ринку, а дохідна частина залежить від рівня прибутків населення України. Значна диспропорція в цих складових веде до виникнення ситуації, при котрої міські пасажирські перевезення є збиткові. Для забезпечення роботи МПТС у таких умовах суспільство повинне йти на зниження рівня комфортності пересувань, що у свою чергу негативно позначається на соціальних аспектах перевезення пасажирів (підвищується стомлюваність, знижується працездатність населення та ін.). Актуальність теми полягає в тому, що в ній приділена увага закономірностям функціонування МПТС із врахуванням інтересів перевізників і пасажирів. Пропонуються рекомендації для того, щоб МПТС змогла працювати стабільно, забезпечуючи той рівень комфорту пасажирів, що дозволяє підтримувати дохідна частина перевезень. При збільшенні дохідної частини МПТС невблаганно виникає ряд питань: як і на скільки поліпшиться комфортабельність пересувань пасажирів і яку суми для цього необхідно суспільству оплатити? Які шляхи розвитку МПТС забезпечують максимальну ефективність її роботи? Досвід роботи транспортних відділів міст Київ, Харків, Суми, Херсон показав, що ці питання вже сьогодні стоять для них дуже гостро. Покрашення показників комфорту поїздки пасажирів можливо за рахунок збільшення кількості транспортних засобів (ТЗ) на маршрутній мережі (ММ) міста. Ці заходи вимагають залучення значних фінансових капіталів на тривалий термін. Використання цих коштів можливо при наявності твердої гарантії, що МПТС дасть очікувані результати. Оцінити наслідки цього процесу бажано на етапі прийняття рішення, щоб уникнути можливі негативні ситуації, які зв'язані з неефективним використанням парку ТЗ. Одним із способів вирішення цієї задачі є моделювання процесу функціонування МПТС із метою оцінки ефективності її функціонування. Цей метод є цілком прийнятним у даній ситуації. При цьому переваги цього методу давно становлять інтерес для вчених.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Наукові результати роботи отримані в процесі виконання завдань “Цільової комплексної програми розвитку транспортного комплексу України “Транспорт” (1992 р. - 2010р.) і “Планом науково-дослідних робіт” Міністерства транспорту України на 1999р. - 2000 р.

Мета і задачі дослідження. Метою дослідження є: визначення закономірностей зміни показників ефективності функціонування МПТС в залежності від параметрів ММ. Для досягнення цієї мети вирішені наступні задачі:

проведений аналіз сучасного стану оцінки ефективності функціонування МПТС, розглянуті основні методи моделювання процесу функціонування МПТС, проаналізовані методи розрахунку матриці кореспонденцій, виявлені недоліки цих методів і визначені шляхи їхнього усунення;

розроблена математична модель функціонування МПТС;

удосконалена методика розрахунку матриці міжрайонних кореспонденцій пасажирів на основі гравітаційного закону розселення;

експериментальним шляхом отримана функція привабливості маршрутів МПТС, яка уточнює перерозподіл пасажиропотоків по маршрутній мережі;

на прикладі МПТС м. Суми виявлені закономірності зміни показників ефективності системи при її розвитку за рахунок збільшення парку ТЗ.

Об'єктом дослідження є процес функціонування міської пасажирської транспортної системи. Предметом дослідження ефективність функціонування міської пасажирської транспортної системи в залежності від її параметрів. У якості методів дослідження використовуються: економіко-математичне моделювання, натурні обстеження, статистичний аналіз.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в наступному:

Набули подальшого розвитку наукові підходи до вивчення закономірності функціонування МПТС у залежності від її параметрів, які полягають у наступному:

за допомогою розробленої моделі функціонування МПТС, яка відрізняється від відомих тим, що враховує перемінну кількість ТЗ у місті й імовірність вибору пасажирами варіанту пересування, виявлені нові закономірності зміни показників ефективності функціонування МПТС в залежності від кількості ТЗ та довжини ММ;

удосконалено гравітаційний підхід до визначення кореспонденцій пересування пасажирів методом математичного програмування з використанням множників Лагранжа, забезпечив цим можливість підвищення точності розрахунку матриці кореспонденцій;

запропонована функція привабливості маршрутів, яка відрізняється від раніше розроблених тим, що засновується на імовірності вибору пасажиром маршруту руху в залежності від часу пересування, вартості поїздки й рівня заповнення салону ТЗ.

Практичне значення отриманих результатів. Результати виконаних досліджень можуть бути використані управліннями, підприємствами і науково-дослідницькими організаціями при рішенні задач удосконалювання організації міських пасажирських перевезень. Розроблена методика дозволяє підвищити ефективність транспортного процесу та проводити оцінку показників ефективності функціонування МПТС при зміні параметрів її маршрутної мережі.

Запропоновані рішення моделювання функціонування МПТС були використані при розробці маршрутної мережі м. Харків, м. Суми, м. Херсон, м. Мелітополь у рамках госпдоговірних робіт виконуваних автором у складі кафедри транспортних систем ХНАДУ у 2000-2003 р. та кафедри транспортних систем і логістики ХНАМГ у 2003 р.

Результати дослідження і розробки були використані при організації навчального процесу в ХНАДУ студентів що навчаються по спеціальності 7.100402 “Транспортні системи”, 7.100403 “Організація перевезень і управління на транспорті”.

Особистий внесок здобувача. У публікаціях зі співавторами особистий внесок полягає: розробка методу розрахунку матриці кореспонденцій [1], визначення математичних залежностей моделювання функціонування провізних можливостей маршрутної мережі МПТС [3], проведення аналізу методів розрахунку матриці кореспонденцій [7].

Апробація результатів дисертації. Основні положення і результати дисертаційної роботи доповідалися й обговорювалися на:

Міжнародної наукової конференції “Проблеми теорії і практики становлення соціально-орієнтованої ринкової економіки” (Харківський державний автомобільно-дорожній технічний університет, 17-19 листопада 1999 р.);

ХХХ науково-технічної конференції викладачів, аспірантів і співробітників (Харківська державна академія міського господарства, 18-20 травня 2000р.);

IV міської науково-практичної конференції “Актуальні проблеми сучасної науки в дослідженнях молодих вчених м. Харкова” (Харківський національний університет, 31 січня 2001р.);

Міжнародних науково-технічних конференціях “Проблеми створення нових машин і технологій” (Кременчуцький державний політехнічний університет, 21-22 травня 2002 р. і 20-21 травня 2003 р.);

Всеукраїнській науково-методичній конференції “Логістика-2002” “Проблеми наукових досліджень і підготування фахівців логістичного управління транспортними системами” (Харківський національний автомобільно-дорожній університет, 17-19 квітня 2002 р.).

Публікації. По темі дисертації опубліковано 8 публікацій, з них 4 статті в спеціальних наукових журналах затверджених ВАК України, 2 тези до конференцій, 2 статті в інших наукових видавництвах.

Структура дисертації. Дисертаційна робота складається з вступу, чотирьох розділів, висновків і додатків. Повний обсяг роботи складає 193 сторінки: із них 125 сторінок основного тексту, 55 сторінки додатків, 13 сторінок списку використаної літератури. Робота ілюстрована 42 рисунками, наведено 15 таблиць. Список використаних джерел складає 134 найменувань.

основний Зміст роботи

У вступі обгрунтована актуальність теми, визначена мета дослідження, представлена наукова новизна і практичне значення отриманих результатів дослідження.

У першому розділі виконаний аналіз методів моделювання функціонування МПТС і методів розрахунку матриці міжрайонних кореспонденцій пасажирів. Аналіз показав, що одним із найбільше прийнятних методів оцінки ефективності функціонування МПТС із погляду використання економічних і трудових ресурсів є моделювання процесу роботи МПТС. Використання методів моделювання міських пасажирських перевезень дозволяє найбільше ефективно оцінювати різні наслідки зміни параметрів маршрутної мережі. При цьому можливо одержання результатів, які задовольняють заданої точності розрахунків. У той же час моделювання функціонування МПТС значно дешевше й ефективніше, чим оцінка параметрів її функціонування за допомогою впровадження різних варіантів маршрутної мережі. На основі проведеного аналізу літературних джерел була виділена єдина організаційна структура моделі функціонування МПТС, яка складається з моделі транспортної мережі, моделі маршрутної мережі, моделі потреби пасажирів у перевезеннях і моделі розподілу пасажиропотоків по маршрутах мережі.

Аналіз існуючих методик моделювання маршрутної мережі показав, що вони відповідають основним вимогам, висунутим розмірністю великих міст, у них розглядаються питання підвищення ефективності маршрутної системи МПТС з урахуванням усіх наявних у місті видів масового міського пасажирського транспорту. Однак ці методи мають ряд недоліків, які обмежують їх використання при моделюванні процесу розвитку МПТС. До цих недоліків відноситься те, що в моделях не враховуються ряд економічних показників, які впливають на розподіл пасажиропотоків по ММ, функція перерозподілу пасажиропотоків враховує як правило один фактор, відсутня можливість зміни загальної кількості транспортних засобів в маршрутній мережі.

Оцінка якості функціонування транспортної системи тісно зв'язана зі структурою кореспонденцій між усіма просторовими елементами міста. Розрахунок кореспонденцій - одна з центральних задач у всіх дослідженнях, які передбачають більш-менш істотні зміни в розподілі потоків на транспортній мережі. Аналіз методів визначення міжрайонних кореспонденцій пасажирів показав, що в даний час найбільше прийнятним є гравітаційний метод розрахунку матриці кореспонденцій. Однак існуючий варіант реалізації гравітаційної моделі, який отримав широке застосування на практиці, не є суворо обгрунтованим із математичної точки зору, розрахункова формула тільки відображає загальні зв'язки між параметрами моделі, та не гарантує суворого дотримання аналогії в ступені зв'язку між районами міста і силою взаємного тяжіння фізичних тіл.

Підводячи підсумок проведеному огляду сучасного стану питання, були зроблені наступні висновки:

1. Критерії, що використовуються для оцінки ефективності функціонування МПТС в існуючих методиках являють собою в основному один показник, як правило це витрати системи. Використання його в сучасних умовах є недоцільним. Через це виникає необхідність використання в якості критерію оцінки ефективності МПТС ряду параметрів, які визначаються техніко-економічними і техніко-експлуатаційними показникам роботи системи.

2. Для оцінки ефективності функціонування МПТС бажано використовувати математичне моделювання, яке дозволяє визначати значення показників ефективності з використанням обмеженого обсягу трудових ресурсів. Цей метод також дозволяє моделювати ситуацію розвитку МПТС, і є пріоритетним способом оцінки варіантів розвитку системи.

3. У якості вихідної інформації про попит на пересування доцільно використовувати матрицю кореспонденцій. Найбільше прийнятним методом розрахунку матриці кореспонденцій є гравітаційний метод. Однак існуючі методи розрахунку мають ряд недоліків, які дають певну похибку в розрахунках. З огляду на це, виникає необхідність удосконалення існуючої методики розрахунку матриці кореспонденцій на основі аналогії з гравітаційним законом.

4. Використовувана в існуючих роботах функція перерозподілу пасажиропотоків по маршрутах містить у собі звичайно не більше одного параметра і не враховує ряд факторів, які в значній мірі впливають на неї (вартість перевезення, рівень заповнення салону й ін.). Для визначення функції перерозподілу пасажиропотоків доцільно провести дослідження на прикладі існуючої міської пасажирської маршрутної мережі.

Значну допомогу у визначенні вихідної позиції автору надали наукові праці Брайловського Н.О., Воркута А.І., Геронімуса Б.Л., Гольца Г.А., Грановського Б.І., Горбачова П.Ф., Долі В.К., Ефремова І.С., Заблоцкого О.В., Ігнатенка О.С., Коцюка О.Я., Лібермана С.Ю., Лігума Ю.С., Лопатіна А.П., Марунича В.С., Самойлова Д.С., Спіріна І.В., Фішельсона М.С., Штанова В.Ф. та інших вчених.

В другому розділі роботи наведена схема алгоритму моделювання функціонування МПТС. Процес моделювання умовно може бути розділений на етапи підготовки інформаційної бази моделювання, формування маршрутної мережі міста, визначення показників роботи МПТС. У цілому ж запропонований підхід до моделювання функціонування МПТС передбачає розробку різних варіантів маршрутної мережі за рахунок зміни трас маршрутів у місті з зміною кількості ТЗ на них. Зміна цих параметрів дозволяє використовувати його при оцінці ефективності функціонування МПТС для різних варіантів ММ.

У якості транспортного попиту на пересування може бути використана матриця кореспонденцій пасажирів. У роботі запропонований удосконалений метод розрахунку матриці міжрайонних кореспонденцій на основі аналогії з гравітаційним законом. Традиційна і найбільше поширена гравітаційна модель побудована на основі наступної гіпотези:

, (1)

де bij - потенційні кореспонденції між районами, що можуть бути отримані відповідно до повної аналогії гравітаційного закону;

HOi - обсяг відправлення пасажирів із району i за розрахунковий період;

HPj - обсяг прибуття пасажирів у район j за розрахунковий період;

f(cij) - функція тяжіння, яка відображає повні витрати пасажирів на пересування з району i у район j;

k - калібрувальний коефіцієнт.

Співвідношення (1) повинно виконуватися спільно з обмеженнями, які забезпечують збалансованість матриці кореспонденцій по ємностях транспортних районів (3), (4).

Використовуючи вихідні дані для розрахунку традиційним методом коректувальних коефіцієнтів, запропонований інший варіант одержання кореспонденцій. Він грунтується на тому, що існують такі кореспонденції, при яких сума квадратів відхилення цих кореспонденцій від потенційних визначених за залежністю (1), буде мінімальна, а також буде виконуватися умова, при якої сума кореспонденцій буде дорівнювати обсягу відправлення і прибуття у транспортні райони (3), (4). Для цієї постановки задачі записана цільова функція наступного виду:

, (2)

де F(hij) - функція відхилення від потенційних кореспонденцій;

hij - кореспонденції між транспортними районами.

Цільова функція (2) повинна виконуватися при обмеженнях збалансованості матриці кореспонденцій по ємності транспортних районів:

, , (3), (4)

де n - кількість транспортних районів.

Таким чином, основною задачею є визначення розмірів кореспонденцій hij, при яких будуть виконуватися обмеження по обсягах прибуття і відправлення транспортних районів (3), (4) і цільова функція (2) прийме мінімальне значення. Це дозволяє на відміну від методу коректувальних коефіцієнтів, одержати кореспонденції, при яких сума квадратів відхилення цих кореспонденцій від потенційних буде мінімальна, і забезпечити значно повнішу аналогію взаємозв'язку між транспортними районами і гравітаційним законом тяжіння фізичних тіл.

Для цільової функції (2) була записана функція Лагранжа наступного виду:

, (5)

де n - кількість транспортних районів;

- множники Лагранжа.

Необхідні умови мають вигляд:

, (6)

Після обчислення похідних і проведення елементарних математичних перетворень отримана система рівнянь:

Система (7) вирішена методом Гауса. У результаті отримана наступна трикутна рекурентна система у якої всі компоненти відомі:

, (8)

де , (9)

, (10)

, (11)

, (12)

У результаті рішення системи рівнянь (8) можуть бути отримані значення всіх множників Лагранжа які входять в систему рівнянь (7). Підставивши значення цих множників у систему рівнянь (7) можна визначити величини шуканих кореспонденцій hij.

У якості функції тяжіння при визначенні потенційних кореспонденцій використана нормально - імовірнісна функція тяжіння запропонована Гольцем Г.А., яка підтвердила натурними обстеженнями гарну збіжність із фактичними кореспонденціями.

В умовах змодельованої маршрутної мережі виникає проблема визначення провізних можливостей маршрутів. У якості параметрів, що характеризують провізні можливості маршрутів, може виступати тип ТЗ та інтенсивність руху на маршруті, яка прямо залежить від кількості ТЗ та тривалості оборотного рейсу. Для визначення кількості ТЗ на кожному маршруті МПТС необхідно визначити обсяг перевезень за розрахунковий період на кожному перегоні маршруту. Обсяг перевезень по кожному маршруту МПТС може бути визначений на основі функції привабливості маршруту на всіх сполучених ділянках і розрахованому обсязі пересування пасажирів між пунктами, що кореспондують, через які проходить траса маршруту. Залежність для визначення обсягу перевезень на кожному перегоні маршруту може бути подана в наступному вигляді:

, (13)

де Hij - обсяг кореспонденцій за розрахунковий період між зупиночними пунктами, пас.;

А - кількість ТЗ на маршруті, од.;

tоб - час оборотного рейса маршруту, год.;

f - функція привабливості маршруту на сполученій ділянці;

r - кількість маршрутів що проходять через сполучену ділянку.

У якості показника, який відображає рівень заповнення салону, поряд, з показником кількості пасажирів на одиницю площі салону ТЗ може бути прийнятий динамічний коефіцієнт використання місткості салону транспортних засобів, що експлуатуються на маршруті:

, (14)

де li - довжина i-того перегону сполученої ділянки, км.;

n - кількість перегонів на сполученій ділянці;

g - пасажиромісткість ТЗ, що експлуатується на даному маршруті, пас.;

Тпик - тривалість розрахункового періоду, год.;

Vэ - експлуатаційна швидкість на маршруті, км/год.

Середнє значення динамічного коефіцієнту використання пасажиромісткості для всіх маршрутів у місті може бути визначене по залежності:

, (15)

Зв'язав у єдину математичну модель середнє значення динамічного коефіцієнта використання пасажиромісткості всіх маршрутів, функцію привабливості всього маршруту й очікуване фактичне значення динамічного коефіцієнта використання пасажиромісткості кожного маршруту можна записати систему рівнянь (16). Функція привабливості всього маршруту в цьому випадку визначається як середнє зважена на основі її значень по всіх сполучених ділянках маршруту.



де R - загальна кількість маршрутів у місті;

lij - довжина сполученої ділянки маршруту, км.;

L - довжина маршруту, км.;

Hij - обсяг кореспонденцій по ділянці, пас;

f - функція привабливості маршруту на ділянці;

s - кількість сполучених ділянок на маршруті;

- час оборотного рейса, год.

У отриманій системі рівнянь (16) ліва частина описує динамічний коефіцієнт використання пасажиромісткості ТЗ на кожному маршруті з врахуванням функції привабливості всього маршруту, а ліва частина визначає це ж значення на основі обсягів перевезень по кожній ділянці маршруту. У правій частині системи рівнянь використовується загальна кількість ТЗ у місті, пасажиромісткість кожного виду ТЗ, середня експлуатаційна швидкість руху ТЗ, обсяг кореспонденцій і відстані між зупиночними пунктами. Всі складові лівої частини рівнянь відомі і визначаються на основі трас маршрутів і загальної кількості ТЗ яку має МПТС. Ліва частина системи рівнянь включає відношення сумарного обсягу перевезень по всіх ділянках кожного маршруту і загальної провізної можливості маршруту. Рішення цієї системи щодо невідомої А дозволяє визначити потрібну кількість ТЗ на кожному маршруті. Використовуючи запропоновану модель та варіюючи загальною кількістю ТЗ у місті, яка побічно залежить від платеспроможності населення, можна виявити закономірності зміни показників ефективності функціонування МПТС.

До основних показників, що характеризують ефективність функціонування МПТС віднесені техніко-економічні і техніко-експлуатаційні показники роботи маршрутної мережі МПТС. До техніко-економічних показників відносяться: доходи системи, витрати системи, прибуток системи, обсяг дотацій системи. До техніко-експлуатаційних відносяться параметри, що характеризують комфорт поїздок пасажирів: час чекання пасажирами ТЗ, час руху у ТЗ, коефіцієнт пересадочності, рівень заповнення салону.

Доходи МПТС визначаються як сума обсягу перевезень за період помножена на тариф для кожного маршруту. Витрати МПТС визначаються на основі значень постійних і змінних витрат для різних типів ТЗ, кількості ТЗ, довжини ММ і експлуатаційної швидкості. Прибуток системи визначається як різниця між доходами і витратами. Обсяг дотацій системи визначається з умови що витрати системи не повинні перевищувати доходи. У випадку якщо це не виконується то необхідно поповнювати дохідну частину за рахунок дотацій із бюджету, які дорівнюватимуть обсягу збитків від перевезень пасажирів.

Час чекання пасажирами ТЗ визначається на основі інтервалу руху ТЗ на маршрутах. Середній час руху в ТЗ по всій мережі визначається на основі середньої довжини шляху руху пасажирів й експлуатаційної швидкості ТЗ. Коефіцієнт пересадочності визначається маршрутним коефіцієнтом МПТС. Середній рівень заповнення салону, який показує кількість пасажирів, що знаходяться на одному квадратному метрі площі салону, визначається на основі типу ТЗ, їхньої кількості і обсягу перевезень на ділянках маршруту.

Розрахунок інтегральних показників дозволяє проводити оцінку рівня ефективності функціонування маршрутної мережі МПТС. Після проведення розрахунків показників і їхньої оцінки, процедура моделювання роботи ММ може бути продовжена шляхом виключення з ММ ряду маршрутів які знижують ефективність системи в цілому.

Третій розділ роботи присвячений проблемі визначення розподілу пасажиропотоків по маршрутах мережі при моделюванні МПТС, яка є на сьогоднішній день однією з ключових задач у моделюванні роботи ММ. Існуючі моделі розподілу пасажиропотоків ставлять питання вибору пасажиром того або іншого шляху сполучення в залежності від інтегральних показників руху, таких як сумарний час очікування, час знаходження у транспорті, кількість пересадок, інтенсивність руху, вид транспорту. Значимість цих факторів відзначалася в багатьох роботах, присвяченим опитам пасажирів про перевагу шляху сполучення. Однак ці дослідження не враховували вартість проїзду в транспорті. Тому пропонується видозмінити залежність імовірності вибору маршруту з множини, що проходять по ділянці і представити в наступному вигляді:

, (17)

де I - інтенсивність руху транспортних засобів на маршруті, авт/год.;

f - функція привабливості маршруту на сполученій ділянці;

r - кількість маршрутів, що проходять через сполучену ділянку.

Ступінь впливу складових функції привабливості може бути виявлена за допомогою емпіричних коефіцієнтів. Виявлення факторів, що визначають вибір маршруту проходження і кількісної їхньої оцінки, проведене на основі обстеження сполучених ділянок маршрутної мережі міста Харкова з наступною статистичною обробкою результатів. Для уточнення вигляду моделі перерозподілу пасажиропотоків на маршрутах проведене обстеження процесу вибору пасажирами варіанту поїздки на сполучених ділянках маршрутної мережі. Експериментальні дослідження проводилися на ділянках наземної маршрутної мережі м. Харкова, яка має досить розвиту інфраструктуру та складається з трамвайних, тролейбусних, автобусних і мікроавтобусних маршрутів. Для цієї цілі з маршрутної мережі МПТС м. Харкова були обрані 11 сполучених ділянок транспортної мережі, на яких проходять від 2 до 10 маршрутів різних видів транспорту, було проведено 138 дослідів які складаються із 716 спостережень.

Частку розподілу пасажиропотоку який спостерігається на ділянці маршруту можна визначити з залежності:

, (18)

де Hij - кореспонденція між i - им і j - им зупиночними пунктами, реалізована на маршруті k , пас;

r - кількість маршрутів які забезпечують можливість безпересадочного сполучення між i - им і j - им зупиночними пунктами.

По залежності (18) визначається частка кореспонденцій, реалізована на кожному маршруті сполученої ділянки в період спостережень. Визначив значення показників, що входять у функцію привабливості для кожного спостереження, та провів статистичну обробку результатів обстеження по лінійній, поліномінальній, степеної, логарифмічної та експоненціальної моделі був установлений остаточний вид функції привабливості маршруту, який забезпечив найменшу похибку апроксимації та найвищий рівень кореляції:

, (19)

де n - час сполучення по ділянці на маршруті n, год.;

ср - середній час сполучення на маршрутах що проходять по

ділянці, год.;

qn - рівень наявності вільного місця у салоні ТЗ на маршруті n, пас/м2;

qср - середній рівень наявності вільного місця в салоні ТЗ на маршрутах, що проходять по сполученій ділянці, пас/м2;

Тn - тариф на маршруті n, грн.;

Тср - середній тариф на маршрутах що проходять по ділянці, грн.

У четвертому розділі роботи розглядаються два варіанти розвитку МПТС. Розвиток МПТС припускає збільшення парку ТЗ у місті, яке повинне забезпечити поліпшення умов пересування пасажирів. При першому варіанті планується збільшення кількості ТЗ у місті при постійній ММ, при другому варіанті планується збільшення кількості ТЗ при розширенні ММ. Для вибору найбільше прийнятного шляху розвитку доцільно спочатку провести порівняльний аналіз очікуваних показників ефективності функціонування МПТС. Для порівняння в якості прикладу обрана МПТС м. Суми. На основі запропонованої моделі функціонування МПТС був розроблений програмний продукт який дозволяє автоматизувати розрахунок параметрів функціонування МПТС. Використовуючи його, була змодельована процедура функціонування МПТС м. Суми у піковий період із 7 до 10 години при різній довжині маршрутної мережі і різної кількості ТЗ, що на ній експлуатуються. У результаті моделювання усього було проведено 72 дослідів. За допомогою регресіонного аналізу одержані результати розрахунків були оброблені і виявленні закономірності зміни показників ефективності функціонування МПТС м. Суми для пікового періоду доби (з 7 до 10 години) при розширенні ММ і збільшення кількості ТЗ. Отриманні регресійні моделі мають достатній рівень точності і на їх основі побудовані графіки зміни показників ефективності функціонування МПТС, які частково наведені на рис. 1 - 5.

Рис. 1 - Графік зміни витрат МПТС м. Суми



Рис. 2 - Графік зміни доходів МПТС м. Суми

Блок зміни техніко-економічних показників функціонування МПТС (рис. 1 - 2) відображає очікувані тенденції: збільшення кількості транспортних засобів у місті при незмінній тарифний політиці веде до збільшення витрат і відповідно дотації системи. Незначне коливання дохідної частини пояснюється тим, що відбувається перерозподіл пасажиропотоків між тролейбусними, автобусними і мікроавтобусними маршрутами, на яких прийняті різні по величині тарифи на перевезення пасажирів.



Рис. 3 - Графік зміни середнього часу очікування пасажирів у МПТС м. Суми

Рис. 4 - Графік зміни середнього часу руху пасажирів у ТЗ для МПТС м. Суми



Рис. 5 - Графік зміни рівня заповнення салону ТЗ для МПТС м. Суми

Блок техніко-експлуатаційних показників ефективності функціонування МПТС (рис. 3 - 5) показує, що при збільшенні кількості ТЗ у системі відбувається зниження середнього часу очікування і середнього рівня заповнення салону ТЗ. При цьому середній час очікування залежить від довжини ММ. При однаковій кількості ТЗ для базової ММ час чекання значно менше, ніж при розширеної ММ. Це пояснюється тим, що для здійснення пересувань пасажири в більшій мірі використовують маршрути, які забезпечують безпересадочне повідомлення, кількість яких залежить від протяжності ММ. При цьому інтенсивність руху на маршрутах знижується за рахунок раціонального розподілу ТЗ по ММ. Внаслідок зниження інтенсивності збільшується інтервал руху і відповідно час очікування. Рівень заповнення салону ТЗ зменшується в міру збільшення кількості ТЗ. При цьому більше зниження досягається при збільшенні кількості ТЗ без розширення ММ. Це пояснюється тим, що при базової маршрутної мережі пересування відбуваються з декількома пересадками. Маршрути, використовувані для пересування забезпечують мінімальний шлях проходження, тому що вони проходять по найкоротшому шляху між зупиночними пунктами. У результаті цього час перебування пасажирів у салоні ТЗ при використанні декількох маршрутів МПТС менше ніж при безпересадочному повідомленні. Час перебування пасажирів у салоні побічно веде до збільшення рівня заповнення салону, тому що провізні можливості МПТС при різної довжині ММ однакові (за умов однакової кількості ТЗ). Коефіцієнт пересадочності залежить від довжини ММ та не залежить від кількості ТЗ. Цей висновок справедливий за умов, що розподіл транспортних засобів по ММ відбувається на основі пасажиропотоку між транспортними районами МПТС визначеного з використанням матриці кореспонденцій.

Сопоставлення двох блоків показників ефективності функціонування МПТС дозволяє визначити необхідний рівень дотацій із бюджету для забезпечення відповідного рівня комфорту поїздок у місті і вибрати варіант розвитку МПТС який дозволяє досягти цього з мінімальним рівнем датування.

Отримані закономірності, які описують зміну основних показників ефективності МПТС, при двох найбільше прийнятних варіантах розвитку МПТС: зміні кількості ТЗ у місті при постійній ММ і зміні кількості ТЗ у місті при перемінній ММ, дозволяють зробити наступні висновки:

1. При розвитку МПТС внаслідок збільшення кількості ТЗ у місті при постійної ММ можливо зниження рівня заповнення салону і часу очікування пасажирами, що позитивно позначається на комфорті поїздок. Але це вимагає більшого обсягу дотацій із бюджету. Коефіцієнт пересадочності в цьому випадку залишається незмінним, що також створює певні незручності для пасажирів.

2. При розвитку МПТС шляхом відкриття нових маршрутів із пропорційним збільшенням загальної кількості ТЗ на них, потрібний менший обсяг дотацій із бюджету, але при цьому збільшується час очікування і час поїздки пасажирів. Коефіцієнт пересадочності може бути знижений до мінімального значення - 1.

ВИСНОВКИ

За результатами даного дисертаційного дослідження можна зробити наступні висновки:

Проведений аналіз методів вивчення ефективності функціонування МПТС виявив недостатність врахування впливу функцій імовірності вибору пасажиром маршруту сполучення, точності обліку синтезу матриці транспортних кореспонденцій і загальної кількості ТЗ у місті.

Запропонована математична модель функціонування МПТС дозволяє враховувати вплив функцій імовірності вибору пасажиром маршруту сполучення, точності обліку синтезу матриці транспортних кореспонденцій і загальної кількості ТЗ у місті.

Імовірність вибору маршруту сполучення визначається експериментально отриманою в роботі функцією привабливості маршрутів, яка у свою чергу залежить від співвідношення параметрів часу пересування, тарифу на поїздку і рівня заповнення салону транспортного засобу.

Використання методів математичного програмування разом із відомими гравітаційними моделями дозволяє синтезувати матрицю кореспонденцій пересувань пасажирів у містах, яка забезпечує можливість підвищення точності розрахунків.

Використання запропонованих у роботі методів визначення ефективності функціонування МПТС при розробці ММ міського пасажирського транспорту в містах Харків, Суми, Херсон, Мелітополь дозволило підвищити її ефективність, що свідчить про практичну цінність цих методів.

Запропонований у роботі підхід до оцінки ефективності функціонування МПТС дозволяє виявити закономірності впливу кількості ТЗ у місті на показники роботи системи в цілому.

Виявлені закономірності впливу параметрів МПТС на її ефективність дозволяють визначити раціональний варіант шляхів розвитку системи, розглядаючи два найбільше прийнятних напрямків розвитку МПТС: зміни кількості ТЗ у місті при постійної ММ і зміни кількості ТЗ у місті при перемінної ММ.

Список опублікованих робіт за темою дисертації

Вдовиченко В.А. Метод расчета транспортных корреспонденций // под. редакцией Доли В.К. Проблемы транспортных систем. Монография. - Харьков: ХГАДТУ, 1999. - c. 51-60.

Вдовиченко В.А. К вопросу моделирования транспортных корреспонденций // Автомобильный транспорт. Вып.4 - Харьков: ХГАДТУ, 2000.- с. 80-82.

Вдовиченко В.А., Доля В.К. К вопросу моделирования провозных возможностей маршрутной сети // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету: Наукові праці КДПУ. - Кременчук: КДПУ, 2002. - Вип.3(14) - с. 62-64 .

Вдовиченко В.А. Проблемы развития городской пассажирской транспортной системы // Вестник КДПУ Вып. 4 - Кременчуг: КДПУ, 2003. - с.133-135.

Вдовиченко В.А. Экспериментальное исследование функции привлекательности маршрутов городской пассажирской транспортной системы // Восточно-европейский журнал передовых технологий Вып. 5 - Харьков: Планета - Принт, 2003. - с. 25-28.

Вдовиченко В.А. К вопросу определения интенсивности движения транспортных потоков на улицах г. Харькова // Вісник Харківського університету №506. Серія: ”Актуальні проблеми сучасної науки в дослідженнях молодих вчених м. Харкова”. Частина 1 - Харків: ХНУ, 2001. - с. 268-270.

Вдовиченко В.А., Бикаш К. П. О влиянии транспортных потоков на показатели инвестиционных проектов в сфере городского транспорта // Матеріали міжнародної наукової конференції “Проблеми теорії і практики становлення соціально-орієнтованої ринкової економіки”. Харків: ХДАДТУ, 1999. - с. 160-161.

Вдовиченко В.А. К вопросу моделирования транспортных потоков // Программа и тезисы докладов ХХХ научно-технической конфереции преподавателей, аспирантов и сотрудников ХГАГХ. Часть 2. - Харьков: ХГАГХ, 2000. - с. 18-19.

Анотація

Вдовиченко В.О. Ефективність функціонування міської пасажирської транспортної системи. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.22.01 - Транспортні системи. - Національний транспортний університет, Київ, 2004.

Дисертація присвячена дослідженню закономірностей функціонування міської пасажирської транспортної системи й оцінки її ефективності. Для цього в дисертації:

розроблена математична модель функціонування міської пасажирської транспортної системи;

на основі методів математичного програмування удосконалена методика розрахунку матриці міжрайонних кореспонденцій пасажирів яка базується на гравітаційному законі розселення;

експериментальним шляхом отримана функція привабливості маршрутів міської пасажирської транспортної системи, яка уточнює перерозподіл пасажиропотоків по маршрутній мережі;

на прикладі міської пасажирської транспортної системи м. Суми виявлені закономірності зміни показників ефективності системи при її розвитку за рахунок збільшення парку транспортних засобів.

Ключові слова: модель, міський пасажирський транспорт, кореспонденція, залежність, маршрут, ефективність.

Аннотация

пасажирський транспортний міський міжрайонний

Вдовиченко В.А. Эффективность функционирования городской пассажирской транспортной системы. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.22.01 - Транспортные системы. - Национальный транспортный университет, Киев, 2004.

Диссертация посвящена актуальной теме исследования закономерностей функционирования городской пассажирской транспортной системы (ГПТС) и оценки эффективности ее работы.

Для оценки эффективности функционирования ГПТС было применено математическое моделирование, позволяющее определить значения показателей эффективности с использованием ограниченного объема трудовых ресурсов. Этот метод также позволил смоделировать ситуацию развития ГПТС, что является приоритетным способом оценки вариантов развития системы.

На основе проведенного анализа литературных источников была выделена единая организационная структура модели функционирования ГПТС, состоящая из модели транспортной сети, модели маршрутной сети, модели потребности пассажиров в перевозках и модели распределения пассажиропотоков по маршрутам сети.

В качестве транспортного спроса на передвижения использована матрица корреспонденций пассажиров. В работе предложен усовершенствованный метод расчета матрицы межрайонных корреспонденций на основе гравитационного закона, обеспечивающий возможность повышения точности расчетов.

Для определения вероятности выбора маршрута следования в работе экспериментально получена функция привлекательности маршрута, которая зависит от соотношения параметров времени передвижения, тарифа на поездку и уровня заполнения салона транспортного средства.

Связав в единую математическую модель среднее значение динамического коэффициента использования пассажировместимости всех маршрутов, функцию привлекательности маршрутов и ожидаемое фактическое значение динамического коэффициента использования пассажировместимости каждого маршрута была разработана математическая модель функционирования ГПТС.

Используя предложенную модель и варьируя общим количеством транспортных средств (ТС) в городе, косвенно отражающих покупательскую способность населения, были выявлены закономерности изменения показателей эффективности функционирования ГПТС. К основным показателями, характеризующих эффективность функционирования ГПТС отнесены технико-экономические и технико-эксплуатационные показателей работы маршрутной сети ГПТС. К технико-экономическим показателям относятся: доходы системы, затраты системы, прибыль системы, объем дотаций системы. К технико-эксплуатационным относятся параметры, характеризующие комфорт поездок пассажиров: время ожидания пассажирами ТС, время движения в ТС, коэффициент пересадочности, уровень заполнения салона.

На примере городской пассажирской транспортной системы г. Сумы выявлены закономерности изменения показателей эффективности системы при ее развитии за счет увеличения парка транспортных средств.

Ключевые слова: модель, городской пассажирский транспорт, корреспонденция, зависимость, маршрут, эффективность.

summary

Vdovichenko V.A. Sfficiency of city passenger transport functioning. - Manuscript.

The dissertation for a competition by a scientific degree of the candidate of technical science speciality 05.22.01 - Transport system. - National transport university, Kiev, 2004.

Thesis is devoted to research of city passenger transport system functioning regularities and evaluation of its efficiency. For this reason:

- mathematical model of city passenger transport system functioning has been developed;

- the methods of inter - district passenger correspondence matrix calculation based on gravitation law of setting has been improved on the basis of mathematical programming methods;

- function of attractiveness of city passenger transport system routes, specifying redistribution of passenger flows on route network has been obtained by experimenting;

- regularities of system effectiveness indices changes while it develops on the account of transport means park increase have been exposed on the example of city passenger transport system of Sumy.

Key words: model, city passenger transport, correspondence, dependency, route, efficiency.

Підписано до друку 20.04.2004 р. Формат 60х84 1/16

Папір офсетний. Віддруковано на ризографі. Умов. др. арк. 0,8

Зам № Тираж 100 прим.

ТОВ “Радуга” 61153, м. Харків, пр. 50 років ВЛКСМ, 52

Підготовлене і віддруковане видавництвом ТОВ “Радуга”

Размещено на Allbest.ru

...