Размещено на http://www.allbest.ru/

ХАРКІВСЬКА НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ МІСЬКОГО ГОСПОДАРСТВА

УДК 656.025.2

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

ЕФЕКТИВНІСТЬ ПАСАЖИРСЬКОЇ ТРАНСПОРТНОЇ СИСТЕМИ ПРИМІСЬКОГО СПОЛУЧЕННЯ

05.22.01 - транспортні системи

КРИСТОПЧУК МИХАЙЛО ЄВГЕНОВИЧ

Харків - 2009

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Харківській національній академії міського господарства Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник:

Давідіч Юрій Олександрович, доктор технічних наук, доцент, Харківська національна академія міського господарства, кафедра "Транспортні системи і логістика", професор, м. Харків.

Офіційні опоненти:

Поліщук Володимир Петрович, доктор технічних наук, професор, Національний транспортний університет, кафедра "Транспортні системи та безпека дорожнього руху", завідуючий кафедрою, м. Київ.

Дудніков Олександр Миколайович, кандидат технічних наук, доцент, Автомобільно-дорожній інститут ДВНЗ "Донецький національний технічний університет", кафедра "Транспортні технології", доцент, м. Горлівка.

Захист відбудеться "30" січня 2009 р. о 11⁰⁰ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.089.03 у Харківській національній академії міського господарства за адресою: 61002, м. Харків, вул. Революції, 12.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Харківської національної академії міського господарства за адресою: 61002, м. Харків, вул. Революції, 12.

Автореферат розісланий "18" грудня 2008 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Линник І.Е.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Вирішення проблеми забезпечення збалансованого розвитку інженерно-транспортної інфраструктури як системотвірного елемента сталого функціонування виробничої і соціальної сфер регіонів України має велике значення.

Аналіз діючої системи управління транспортним комплексом дає підстави стверджувати про наявність значних резервів щодо її удосконалення. Регіон являє собою складну багатоелементну й неоднорідну динамічну систему. Регіональні пасажирські транспортні системи характеризуються неоднорідністю і неповнотою інформації про процеси, що в них протікають. Фактори, що визначають попит на послуги громадського пасажирського транспорту, структуру переміщень населення у приміському сполученні й економічні наслідки зміни цієї структури, на сьогоднішній день досліджені недостатньо. Відсутні кількісні оцінки впливу керуючих факторів на результати функціонування пасажирської транспортної системи приміського сполучення, що ускладнює ефективне управління в даній галузі. При цьому прийняття рішень про зміну маршрутних систем являє собою складне науково-практичне завдання, що торкається інтересів значної частини населення і впливає на соціально-економічний стан регіону.

На даний час існує складність оцінки ефективності функціонування пасажирської транспортної системи приміського сполучення, яка викликана тим, що немає єдності в розумінні та визначенні критерію її ефективності. Під критерієм ефективності системи можна розуміти її вартісні показники, однак, для пасажирського громадського транспорту потрібні додаткові показники співвідношення витрат і результатів, оскільки ефективність його функціонування має чітко виражений соціальний характер і не є однозначною.

Показники ефективності повинні бути орієнтовані на вирішення більш широкого кола соціально-економічних задач і, відображаючи мету транспортного обслуговування, формувати узагальнений критерій ефективності. Тому тема дисертаційної роботи, яка спрямована на розробку рекомендацій щодо ефективного функціонування пасажирської транспортної системи приміського сполучення при врахуванні вимог, що ставляться до системи з позиції пасажира, транспортного підприємства, інтересів населених пунктів в цілому, з оцінкою соціально-економічних наслідків її функціонування, є актуальною.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Наукові результати роботи отримані в процесі виконання завдань "Цільової комплексної програми розвитку транспортного комплексу України "Транспорт" (1992-2010рр.), "Концепції розвитку транспортно-дорожнього комплексу (ТДК) України на середньостроковий період і до 2020 року", "Програми розвитку автомобільного транспорту Рівненської області на 2003-2007 роки" і "Програми розвитку автомобільного транспорту Рівненської області на 2007-2010 роки".

Мета і завдання дослідження. Метою дослідження є визначення закономірностей ефективного функціонування пасажирської транспортної системи приміського сполучення залежно від її параметрів.

Для досягнення цієї мети вирішені наступні завдання:

- проведений аналіз сучасного стану оцінки ефективності функціонування пасажирської транспортної системи приміського сполучення, розглянуті методи моделювання процесу функціонування пасажирської транспортної системи приміського сполучення, виявлені недоліки цих методів і визначені шляхи їх усунення;

- виявлені закономірності розселення жителів залежно від просторового розміщення населених пунктів відносно центру (обласного, районного) тяжіння, що уточнює перерозподіл пасажиропотоків по маршрутній мережі;

- розроблена математична модель функціонування пасажирської транспортної системи приміського сполучення з урахуванням провізних здатностей маршрутної мережі;

- на прикладі пасажирської транспортної системи приміського сполучення Рівненської області виявлені закономірності зміни показників ефективності системи при її розвитку за рахунок використання парку транспортних засобів різної пасажиромісткості.

Об'єктом дослідження є процес функціонування пасажирської транспортної системи приміського сполучення.

Предметом дослідження є ефективність функціонування пасажирської транспортної системи приміського сполучення залежно від її параметрів.

Як методи дослідження було застосовано: економіко-математичне моделювання, математичне програмування, дискретне програмування, натурні обстеження, регресійний аналіз.

Наукова новизна одержаних результатів. Набули подальшого розвитку наукові підходи до вивчення закономірності функціонування пасажирської транспортної системи приміського сполучення залежно від її параметрів, які полягають в наступному:

- вперше виявлено закономірність розселення жителів приміських зон залежно від просторового розміщення населених пунктів відносно центру тяжіння;

- дістала подальший розвиток модель функціонування пасажирської транспортної системи приміського сполучення, яка відрізняється від існуючої тим, що враховує провізну здатність маршрутів приміського сполучення і ймовірність вибору пасажирами маршруту пересування;

- вперше виявлено закономірність впливу структури парку транспортних засобів і довжини маршрутної мережі на ефективність функціонування пасажирської транспортної системи приміського сполучення.

Практичне значення отриманих результатів. Запропонований підхід до встановлення ефективності функціонування пасажирської транспортної системи приміського сполучення дозволяє зменшити час поїздок пасажирів у приміському сполученні за рахунок розширення маршрутної мережі з максимальним охопленням населених пунктів транспортним сполученням і забезпечити соціальну складову ефективності. Результати виконаних досліджень складають методологічну базу, що забезпечує вирішення завдань удосконалення організації пасажирських перевезень у приміському сполученні з боку транспортних підприємств, управлінь, науково-дослідних організацій. Використання результатів дисертаційних досліджень в навчальному процесі дозволяє підняти рівень підготовки фахівців за напрямом "Транспортні технології".

Запропоновані моделі забезпечили виконання робіт з удосконалення транспортного обслуговування населення на маршрутах приміського сполучення Рівненського і прилеглих районів та використані в навчальному процесі при підготовці фахівців за спеціальністю 7.100403 "Організація перевезень і управління на транспорті (автомобільний)" в Національному університеті водного господарства та природокористування (м. Рівне).

Особистий внесок здобувача. У публікаціях із співавторами особистий внесок наступний: розробка моделі функціонування пасажирської транспортної системи приміського сполучення [3], удосконалення методики виявлення закономірностей розселення і побудови функції щільності населення [4], визначення залежностей зміни провізної здатності маршрутної мережі приміського сполучення [5].

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

- І-й Міжнародній науково-практичній конференції "Наука і технології: крок в майбутнє - 2006", м. Дніпропетровськ (20-31 березня 2006р.);

- Міжнародній конференції студентів і молодих вчених "Політ-2006", Національний авіаційний університет, м. Київ (11-12 квітня 2006р.);

- Міжнародній науково-практичній конференції "Сталий розвиток міст: Сучасні технології управління міським та регіональним розвитком", Харківська національна академія міського господарства, м. Харків (19-20 квітня 2006р.);

- ІІ-й Всеукраїнській науково-практичній конференції студентів, аспірантів та молодих вчених "Проблеми глобалізації та моделі стійкості розвитку економіки", Східноукраїнський національний університет ім. В. Даля, м. Луганськ (19-21 квітня 2006р.);

- X-й науковій конференції Тернопільського державного технічного університету імені Івана Пулюя, м. Тернопіль (17-18 травня 2006р.);

- І-й Міжнародній науково-практичній конференції "Наука: теорія та практика - 2006", м. Дніпропетровськ (21-31 серпня 2006р.);

- Всеукраїнській науково-технічній конференції "Транспорт. Дорожні та будівельні машини", Кременчуцький державний політехнічний університет, м. Кременчук (26-27 жовтня 2006р.);

- І-й Міжнародній науково-практичній конференції "Новини наукової думки - 2006", м. Дніпропетровськ (1-15 листопада 2006р.);

- Науковій конференції професорсько-викладацького складу, аспірантів і студентів Національного університету водного господарства та природокористування, м. Рівне (11-15 травня 2007р.).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 16 публікацій, з них 12 статей у фахових виданнях затверджених ВАК України, 4 - тези до конференцій.

Структура дисертації. Дисертаційна робота складається із вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел і додатків.

Повний обсяг роботи складає 214 сторінок: з них 150 сторінок основного тексту, 15 сторінок списку використаних джерел, 49 сторінок додатків. Робота ілюстрована 46 рисунками, наведено 16 таблиць. Список використаних джерел складає 184 найменування.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність обраної теми, сформульовано мету та завдання дослідження, визначено об'єкт, предмет і методи досліджень, наведено наукову новизну, розкриваються наукове, теоретичне і практичне значення отриманих результатів і напрямки їх впровадження.

Перший розділ дисертаційної роботи присвячений аналізу методів оцінки ефективності діючої системи транспортного обслуговування населення у приміському сполученні та моделювання процесу функціонування пасажирської транспортної системи приміського сполучення. пасажирська транспортна провізна раціональний

У результаті аналізу методів оцінки ефективності функціонування пасажирських транспортних систем встановлено, що дотепер немає чіткого визначення критерію їх ефективності, а відомі критерії відображаються вартісними показниками: доходами, витратами, прибутком. Однак, функціонування пасажирського громадського транспорту має чітко виражений соціальний характер, а тому економічні показники співвідношення витрат і результатів не є однозначними для оцінки соціальної складової ефективності транспортної системи приміського сполучення. Критерієм загальної ефективності функціонування пасажирської транспортної системи може бути рентабельність перевезень, а одним із критеріїв, що враховує соціальне значення результатів функціонування транспорту, може бути зекономлений за поїздку час.

На основі аналізу літературних джерел, нормативних актів у роботі виявлено особливості організації пасажирських перевезень у приміському сполученні, що полягають у регламентуванні державними органами влади показників діяльності суб'єктів перевізного процесу, зокрема, встановленням граничного рівня тарифів на надання транспортних послуг у приміському сполученні та соціальних нормативів транспортного обслуговування населення. При цьому, відмічено стрімкий розвиток ринку транспортних послуг у приміському сполученні у 2000-2004 рр., що хаотично відбувався за рахунок збільшення транспортних засобів, задіяних на обслуговуванні пасажирів у приміському сполученні, витісненням автобусів великого й особливо великого класів автобусами малого класу. Цей факт вказує на те, що відбулося порушення структури парку транспортних засобів за пасажиромісткістю, що в свою чергу, призвело до появи негативних тенденцій у сфері комфортності й безпеки поїздок пасажирів.

У роботі визначена перспективність поєднання інтересів пасажирів, транспортних підприємств із суспільними, що пов'язана з можливістю підвищення рівня доходної частини та забезпечення прибуткової роботи транспортних підприємств з однієї сторони та мінімізації витрат часу і коштів на поїздки, підвищенні безпеки і комфорту під час користування транспортом, з іншої, що відображає соціальну складову ефективності пасажирської транспортної системи приміського сполучення. На шляху реалізації цього напрямку удосконалення роботи пасажирської транспортної системи приміського сполучення виникають труднощі, що виявляються у недостатності вивчення впливу структури парку транспортних засобів і довжини маршрутної мережі на ефективність функціонування транспортної системи, відсутності однозначних критеріїв її ефективності. Все це обумовило мету і завдання дослідження.

Інформаційну базу дисертаційних досліджень склали наукові фундаментальні роботи Долі В.К., Давідіча Ю.О., Ігнатенка О.С., Коцюка О.Я., Поліщука В.П., Антошвілі М.Є., Брайловського М.О., Грановського Б.І., Гольца Г.А., Гудкова В.А., Кобозєва В.М., Лібермана С. Ю., Лопатіна О.П., Міротіна Л.Б., Самойлова Д.С., Спіріна І.В., Штанова В.Ф. та інших вчених. У роботах цих авторів встановлені основні закономірності функціонування систем пасажирських перевезень, розроблені принципи формування систем і методи раціональної організації перевезень.

У другому розділі роботи встановлені теоретичні передумови дослідження ефективності функціонування пасажирської транспортної системи приміського сполучення, подана модель її функціонування, що умовно складається з моделі транспортної мережі, моделі потреби в переміщеннях, моделі маршрутної мережі й моделі розподілу пасажиропотоків.

Встановлено, що аналіз статистичних даних стосовно функціонування маршрутної мережі приміського сполучення не може повною мірою відповісти на питання: наскільки оптимальна маршрутна мережа, наскільки транспорт задовольняє потреби населення в перевезеннях, як при наявній транспортній системі оцінити рівень обслуговування населення. Тому необхідним є здійснення ряду заходів, спрямованих на поєднання інтересів пасажирів і перевізників, які характеризують суспільні інтереси: задоволення соціальних вимог населення; забезпечення рентабельності роботи транспортних підприємств.

Як показник ефективності пасажирської транспортної системи приміського сполучення був прийнятий критерій, який враховує доходну та витратну складові процесу транспортного обслуговування населення, де - ефективність пасажирської транспортної системи приміського сполучення, грн./грн.; - доходи пасажирської транспортної системи приміського сполучення за розрахунковий період, грн.; - експлуатаційні витрати пасажирської транспортної системи приміського сполучення за розрахунковий період, грн.

З урахуванням параметрів технології перевезень пасажирів у приміському сполученні цільова функція для дослідження ефективності пасажирської транспортної системи приміського сполучення, описується залежністю виду, де Q_i(A,g) - обсяг перевезень на -му маршруті за розрахунковий період, пас.; T_i - тариф на маршруті, грн.; T_н - тривалість розрахункового періоду, год.; A - кількість транспортних засобів на маршрутах приміського сполучення, од.; g - пасажиромісткість транспортного засобу, задіяного на перевезеннях пасажирів, од.; R_o(A,g) - кількість оборотних рейсів за розрахунковий період; С_зм(A,g) - змінна складова витрат, грн./км; С_пост(A,g)- постійна складова витрат, грн./год.; L_i(A,g) - довжина -го маршруту, км; - експлуатаційна швидкість, км/год.; - максимальна сумарна реалізована кореспонденція пасажирів з -го населеного пункту в -й за розрахунковий період, пас.; - сумарна довжина маршрутної мережі при охопленні максимальної кількості населених пунктів приміським сполученням, км; - кількість маршрутів сполучення; - максимальна кількість населених пунктів, охоплених транспортним сполученням.

Забезпечення соціальної складової ефективності пасажирської транспортної системи приміського сполучення закладено в обмеженнях, а саме: сумарні реалізовані кореспонденції між населеними пунктами, що включені до пасажирської транспортної системи приміського сполучення, досягають максимального значення при повному охопленні населених пунктів транспортним сполученням. Це можливо при збільшенні сумарної довжини маршрутної мережі приміського пасажирського сполучення.

Визначальним етапом у процесі моделювання пасажирської транспортної системи приміського сполучення є модель маршрутної мережі. Така модель являє собою траси маршрутів з відповідними провізними здатностями. Розроблено алгоритм моделювання процесу функціонування маршрутної мережі, схема якого в загальному вигляді представлена послідовністю ряду виконуваних операцій (рис. 1).

Рис. 1. Схема алгоритму моделювання процесу функціонування маршрутної мережі пасажирської транспортної системи приміського сполучення.

При цьому, для забезпечення ефективної роботи транспортної системи у цілому доцільно зв'язати параметри геометрії трас маршрутів і пасажиропотоки на цих маршрутах з провізною здатністю.

З цією метою використовується модель перерозподілу пасажиропотоків на маршрутній мережі. На підставі даних про величину пасажиропотоків на кожному маршруті розраховується раціональна кількість транспортних засобів, техніко-економічні й техніко-експлуатаційні показники роботи на маршрутах. Зміна цих показників дозволяє домогтися очікуваних показників ефективності функціонування пасажирської транспортної системи приміського сполучення. Процес моделювання має ітераційний характер, що дозволяє використати його при розгляді нових альтернативних маршрутів приміського сполучення регіону.

Як критерій оцінки господарської діяльності при моделюванні пасажиропотоків використано показник "потенціал послуг", який за своїм змістом є максимально можливий пасажирообіг, що здійснюється з встановленим рівнем комфортності поїздок пасажирів при повному використанні нормативної місткості рухомого складу протягом всього пробігу на маршруті.

Сумарні експлуатаційні витрати пасажирської транспортної системи приміського сполучення повинні бути мінімальні (7), де З - сумарні експлуатаційні витрати пасажирської транспортної системи приміського сполучення, грн.; З_{в -} витрати виробника транспортних послуг (перевізника), грн.; З_{с -} витрати споживача послуг (пасажира), грн.; S - розмір адресних субсидій споживачу (виробнику), грн.

При цьому сумарні витрати виробника (перевізника) (8), де С_пост - постійні витрати на одну годину роботи, грн./год.; С_зм - змінні витрати на один кілометр пробігу, грн./км; L_м - довжина маршруту, км; R_{o -} кількість оборотних рейсів; Т_пв - сумарний час простою автобуса на зупинках за один рейс, год.; Q_ij - кількість пасажирів, перевезених між пунктами та , пас.; v_т - технічна швидкість, км/год.

Відносні сумарні витрати споживача (пасажира) (9): де С_від - питома оцінка відносних витрат пасажира за час користування послугою, грн./год; д - щільність маршрутної мережі, км/км ²; k_n, a_n - константи, що визначають витрати часу на переміщення до (від) транспортної мережі, год./км²; N_зуп - кількість зупинних пунктів на маршруті; I - середній інтервал руху на ділянці маршруту, год.; l_n - середня дальність поїздки пасажирів на маршруті, км; k_пер - коефіцієнт пересадочності; v_c - швидкість сполучення, км/год.

Складові моделі (7) враховують фактори, що визначають індивідуальні переваги споживачів при оцінці потенціалу транспортних районів з чисельністю населення N_i(j), зміна об'ємів dQ визначена зміною кількості жителів dN, рівня добробуту dP і якості послуг dY, обумовлені моделлю Бйоркмана виду:

dQ = dN· dP· dY².

З урахуванням променевої моделі формування пасажиропотоків площа транспортного обслуговування, що тяжіє до маршруту, визначається залежністю (10), де - показник транспортної рухомості населення, поїздок/рік; - щільність населення вдовж траси проходження маршруту приміського сполучення, чол./км².

Цей показник дозволяє встановити "потенціал послуг" і визначити пасажиропотоки в маршрутній мережі приміського сполучення, але при цьому необхідно враховувати закономірності розселення жителів приміських зон. Останнє потребує додаткових досліджень.

За аналізом часових характеристик функціонування маршрутної мережі пасажирської транспортної системи приміського сполучення сформульовано завдання знаходження таких значень змінних , що забезпечують оптимальну (найменшу) величину середнього часу сполучення в мережі Т.

Постановка завдання: за відомими: топологічною структурою маршрутної мережі; матрицею вхідних потоків - ; провізними здатностями ділянок маршрутної мережі -; параметру обслуговування - , визначити: змінні і, отже, пасажиропотоки на ділянках маршрутної мережі такі, що мінімізують цільову функцію (11) при обмеженнях.

Сформульовану задачу (11) - (15) вибору оптимальних потоків і визначення оптимальних маршрутів у мережі за критерієм середньої затримки сполучення вирішено з використанням методу множників Лагранжа.

Розроблено модель функціонування пасажирської транспортної системи приміського сполучення, що враховує провізні здатності ділянок маршрутної мережі за критерієм мінімізації часу сполучення "центр-периферія" і "периферія-центр". Встановлені величини пасажиропотоків, з використанням закономірностей розселення, на всіх ланках, що входять до складу маршрутної мережі приміського сполучення, та їх оптимальний розподіл дозволяють мінімізувати сумарний час перебування пасажирів у транспортній системі й визначити множину оптимальних маршрутів приміського сполучення.

Модель оптимізації провізної здатності ланок маршрутної мережі у сполученні "центр-периферія" узгоджує величини пасажиропотоків з провізною здатністю. Варіювання величини останньої проводиться зміною структури парку транспортних засобів за пасажиромісткістю.

У третьому розділі досліджуються закономірності розселення, що вказують на значну нерівномірність розподілу населення на території регіону. Тому доцільно провести поділ території на більш однорідні у функціональному відношенні райони.

Аналіз просторового розподілу переміщень сільського населення показує, що кожний сільський населений пункт має n-мірну просторову орієнтацію (рис. 2), тобто кожна одиниця характеризується одномірним розподілом значень інтенсивності зв'язків : де P₁₁ - зв'язки всередині розглянутого поселення або іншої елементарної одиниці сільських територій; 2,..., l, …, k - множина інших одиниць, з якими присутні зв'язки (в тому числі міські поселення).

Рис. 2. Схема n-мірної просторової орієнтації зв'язків сільського населення (на прикладі Рівненської області): ОЦ - обласний центр, А - Г - території сільрад поблизу центрів підсистем S₂ - S₄ і на периферії.

За розподілом зв'язків можна одержати поле розсіювання початкових і кінцевих пунктів переміщень. Оскільки щільність їх розсіювання у відношенні поселень неоднакова, то на їх множині виділені територіальні одиниці, що складають зони обслуговування.

Для встановлення закономірностей розселення і визначення параметрів щільності населення на території області дослідження розглянуто гіпотезу про те, що чисельність жителів в населених пунктах на площі, яка обмежена віддаленістю від обласного центру до 50 км (зона організації і діяльності маршрутів приміського сполучення), підлягає опису за показниковим законом розподілу.

Результати дослідження параметрів розселення наведено в табл. 1.

Гістограма розподілу населених пунктів за чисельністю жителів і теоретична щільність ймовірності розподілу для зони організації та діяльності маршрутів приміського сполучення для Рівненської області подано на рис. 3.

При дослідженні закономірностей розселення жителів приміських зон для встановлення щільності транспортних зв'язків у транспортній системі приміського сполучення використано підхід, що ґрунтується на застосуванні геоінформаційних технологій. Підхід дозволяє одержати табульовані функції показників. При цьому досліджувану територію подають множиною точкових об'єктів (населених пунктів) {P_i} з набором параметрів, що їх характеризують.

Для спрощення розрахунків регіон обстеження (область інтересів) доцільно обмежувати прямокутною ділянкою.

Таблиця 1. Параметри розселення для населених пунктів Рівненської області.

Побудова графової моделі базується на припущеннях:

- вершини графа є населені пункти (представлені як точкові об'єкти) з визначеними на основі обробки картографічних даних координатами , і характеристичними параметрами ;

- ребра графа є транспортні шляхи, що сполучають населені пункти;

- зони близькості (зони взаємного впливу) будуються без урахування ваги вершин або ребер графа.

Цей підхід передбачає три етапи виконання робіт: визначення регіону обстеження та підготовка вихідних даних; побудова нерегулярної моделі; побудова регулярної моделі.

Рис. 3. Гістограма й щільність імовірності розподілу чисельності жителів за населеними пунктами.

На першому етапі регіон обстеження обмежується прямокутною ділянкою, що прилягає до центру тяжіння (обласний або районний центр). При цьому проводиться підготовка вихідних даних про просторове розміщення (визначення координат і ) множини точкових об'єктів (населених пунктів) та їх параметрів , що підлягають моделюванню.

Другий етап - побудова нерегулярної моделі, поданий у вигляді графової моделі транспортних зв'язків. Основними параметрами задачі є координати населених пунктів і значення досліджуваного параметра для вершин графа. Задача побудови зон взаємного впливу потребує визначення всіх точок площини, для яких відстань до об'єктів множини є мінімальною. У випадку, коли всі об'єкти точкові, ця задача визначається як задача побудови діаграми Вороного.

На третьому етапі була побудована регулярна модель. Для переходу від нерегулярної до регулярної моделі досліджуваного параметра виконано тріангуляцію Делоне із застосовуванням методу обернених зважених відстаней. Функція досліджуваного параметра за цим методом набуває вигляду (16), де , , - середнє значення величини досліджуваного параметра (визначене на попередньому етапі) в точках (вершинах) трикутника, якому належить біжуча точка; , , - ваги, що визначаються за співвідношенням(17), де - відстань від -ої вершини трикутника до біжучого вузла вторинної сітки (рис. 4), .

Рис. 4. Приклад побудови діаграми Вороного та виконання тріангуляції Делоне для дослідження закономірностей розселення жителів приміських зон.

Визначальними факторами у формуванні величини площі транспортного обслуговування маршруту є його довжина і щільність населення на досліджуваній території. На етапі проектування нової маршрутної мережі приміського сполучення або дослідження функціонування існуючої потрібно мати інформацію про закономірності розподілу населення по території.

Дослідження зазначеної закономірності вказує на значну нерівномірність розподілу населення на території приміських зон, і отже на щільність транспортних зв'язків, залежно від розміщення населених пунктів відносно деякого центру.

Теоретична функція розселення має вигляд (18), де - кількість населених пунктів на маршруті, од.; - щільність населення в і-му населеному пункті, чол./км ²; - коефіцієнт, що враховує охоплення і-ої ділянки маршруту сполучення; - віддаленість населеного пункту від деякого центру, км; - калібрувальний коефіцієнт, що визначає ширину впливу населеного пункту, км; - координата, в якій визначається щільність населення, км.

Функція (18) повинна задовольняти умову нормування за чисельністю населення в населених пунктах, що розміщені на трасі проходження маршруту (19), де - кількість жителів району, охопленого транспортним обслуговуванням, чол.; - мінімальна віддаленість населеного пункту від обласного чи районного центру, км; - максимальна віддаленість населеного пункту від обласного чи районного центру, для приміського сполучення, км.

Параметр знаходимо з умови нормування (19), де - функція Ламберта, що визначається як обернена функція до:

f(W)=W·exp(W),

Z= W(Z)·exp(W(Z)),

для будь-якого Z: Встановлені закономірності дозволяють враховувати фактори, що визначають індивідуальні переваги споживачів транспортних послуг, і провести адаптацію гравітаційної моделі до розрахунку потенціалу транспортних послуг в регіоні. Використання теоретичної моделі розселення забезпечує більшу точність результатів при моделюванні пасажиропотоків і потенціалу транспортних послуг у приміському сполученні, що пов'язано із значною нерівномірністю розподілу чисельності жителів на трасах маршрутів приміського сполучення.

Визначення калібрувальних коефіцієнтів взаємовпливу населених пунктів у функції теоретичної моделі розселення в кожному конкретному випадку для різних регіонів потребує дослідження розселення в регіоні.

У четвертому розділі розглядаються питання застосування розроблених моделей для оцінки ефективності функціонування пасажирської транспортної системи приміського сполучення, встановлюються закономірності функціонування маршрутної мережі приміського сполучення й розробляються рекомендації щодо практичного використання результатів досліджень.

На основі гравітаційної моделі визначення площі транспортного обслуговування маршруту і врахування закономірності розселення при формуванні й розподілі пасажиропотоків з дотриманням вимог щодо провізної здатності на маршрутах мережі була змодельована процедура роботи пасажирської транспортної системи приміського сполучення Рівненської області. При моделюванні приймалось рішення про включення в маршрутну мережу маршрутів, що забезпечують ефективне функціонування транспортної системи приміського сполучення в цілому.

Економічна складова ефективності пасажирської транспортної системи приміського сполучення має вигляд (21) при обмеженнях де - обсяг перевезень на -му маршруті за розрахунковий період, пас.; - тариф на маршруті, грн.; - тривалість розрахункового періоду, год.; - кількість транспортних засобів на маршрутах приміського сполучення, од.; - пасажиромісткість транспортного засобу, задіяного на перевезеннях пасажирів, од.; - змінні витрати, грн./км; - постійні витрати, грн./год.; - довжина маршруту, км; - експлуатаційна швидкість, км/год.; - коефіцієнт використання пасажиромісткості; - коефіцієнт змінності пасажирів; - максимальна сумарна реалізована кореспонденція пасажирів з -го населеного пункту в -й за розрахунковий період, пас.; - сумарна довжина маршрутної мережі при охопленні максимальної кількості населених пунктів приміським сполученням, км; - кількість маршрутів сполучення; - максимальна кількість населених пунктів, охоплених транспортним сполученням.

На першому етапі була розглянута ситуація, за якою маршрутна мережа (базова) залишається незмінною, а зміна параметрів відбувається тільки за рахунок збільшення провізних здатностей маршрутів. Можливістю для збільшення провізної здатності маршрутів є варіювання кількістю пасажиромісць за рахунок використання транспортних засобів різної пасажиромісткості. Моделювання проведено для двох варіантів розвитку: при забезпеченні соціальних нормативів транспортного обслуговування населення і з позиції забезпечення розрахункових обсягів пасажироперевезень. Виділення двох варіантів розвитку пасажирської транспортної системи приміського сполучення дозволило встановити раціональну структуру парку транспортних засобів (за пасажиромісткістю), які працюють на маршрутах. Встановлення структури досягається при раціональній кількості пасажиромісць у системі, яка визначається за рівнем рентабельності, що забезпечує збільшення доходної частини при розвитку пасажирської транспортної системи приміського сполучення без дотацій з бюджету. Тенденції зміни структури парку транспортних засобів для забезпечення пасажироперевезень по маршрутній мережі приміського сполучення Рівненської області наведено на рис. 5.

Для встановлення соціальної складової ефективності пасажирської транспортної системи приміського сполучення був проведений розрахунок техніко-експлуатаційних показників, з яких виділено параметри, що характеризують роботу транспортної системи. Серед них: кількість оборотних рейсів, коефіцієнт використання пасажиромісткості, рівень заповнення салону, середній час очікування, середній час поїздки, коефіцієнт пересадочності, середня дальність поїздки.

Рис. 5. Зміна структури парку транспортних засобів при розширенні маршрутної мережі (ММ) із збільшенням загальної кількості пасажиромісць.

Отримані в результаті проведення регресійного аналізу закономірності зміни показників ефективності пасажирської транспортної системи приміського сполучення при встановленій раціональній структурі парку транспортних засобів для Рівненської області наведено в табл. 2.

Таблиця 2. Закономірності зміни показників ефективності функціонування пасажирської транспортної системи приміського сполучення (ПТС ПС).

Графічні залежності вказаних показників подано на рис. 6-11.

Як бачимо, доходна та витратна складові функціонування транспортної системи приміського сполучення (рис. 6) при збільшенні пасажиромісць з розширенням маршрутної мережі зростають із забезпеченням прибуткової роботи перевізників.

Рис. 6. Графіки доходів, витрат і прибутку при функціонуванні ПТС ПС Рівненської області з раціональною структурою парку транспортних засобів.

Блок техніко-експлуатаційних показників, які відображають соціальну складову ефективності функціонування пасажирської транспортної системи приміського сполучення показує, що при збільшенні кількості пасажиромісць у системі відбувається зниження рівня заповнення салону транспортних засобів (рис. 7). При раціональній структурі парку транспортних засобів рівень заповнення салону знаходиться у межах передбачених соціальними нормативами. При цьому коефіцієнт використання пасажиромісткості змінюється у прийнятних межах.

Рис. 7. Графіки коефіцієнта використання пасажиромісткості й рівня заповнення салону.

Середній час очікування залежить від довжини маршрутної мережі. При збільшенні кількості пасажиромісць в транспортній системі приміського сполучення з розширенням маршрутної мережі (рис. 8) середній час очікування зменшується, що сприяє зменшенню сумарних витрат часу пасажирів у приміському сполученні.

Рис. 8. Графіки середнього часу очікування і поїздки.

Коефіцієнт пересадочності (рис. 9) залежить від довжини маршрутної мережі і знижується за рахунок охоплення більшої кількості населених пунктів транспортним сполученням. Разом з тим зменшується середня дальність поїздки пасажирів, що дозволяє знизити середній час поїздки.

Рис. 9. Графіки коефіцієнта пересадочності й середньої дальності поїздки.

При розвитку ПТС ПС шляхом відкриття нових маршрутів з паралельним збільшенням загальної кількості пасажиромісць, для дотримання соціальних нормативів транспортного обслуговування населення встановлених державними органами влади, знижується економічна складова ефективності (рис. 10).

Рис. 10. Графік ефективності пасажирської транспортної системи приміського сполучення Рівненської області з раціональною структурою парку транспортних засобів.

Рис. 11. Графіки середнього часу сполучення пасажирів та загальної довжини маршрутної мережі ПТС ПС Рівненської області.

При цьому сумарні реалізовані кореспонденції між населеними пунктами, що включені до транспортної системи приміського сполучення при збільшенні сумарної довжини маршрутної мережі за рахунок включення у транспортну систему більшої кількості населених пунктів, досягають максимального значення при повному охопленні населених пунктів транспортним сполученням.

ВИСНОВКИ

1. Проведений аналіз методів оцінки ефективності функціонування пасажирської транспортної системи приміського сполучення дозволив встановити недостатність врахування закономірностей розселення жителів приміських зон залежно від просторового розміщення населених пунктів відносно центру тяжіння на формування пасажиропотоків на ділянках маршрутної мережі. Крім того, неповною мірою досліджено вплив структури парку транспортних засобів і довжини маршрутної мережі на ефективність функціонування пасажирської транспортної системи приміського сполучення.

2. Встановлено, що щільність населення в приміських зонах визначається просторовим розміщенням населених пунктів та їх чисельністю жителів. Просторове розміщення населених пунктів встановлює величини зон їх взаємного впливу на території регіону.

3. Розроблена модель функціонування пасажирської транспортної системи приміського сполучення дозволяє визначити величини пасажиропотоків на маршрутній мережі, провести їх перерозподіл з врахуванням ймовірності вибору пасажирами маршруту пересування та узгодженням за величиною провізної здатності маршрутів приміського сполучення.

4. Існує така структура парку транспортних засобів, яка забезпечує задовільну ефективність функціонування транспортних підприємств при забезпеченні прийнятного рівня використання пасажиромісткості транспортних засобів у приміському сполученні, який характеризується зниженням рівня заповнення салону, та знижує час очікування пасажирами транспортних засобів.

5. Збільшення довжини маршрутної мережі за рахунок відкриття нових маршрутів із включенням в транспортну систему приміського сполучення всіх населених пунктів району обслуговування дозволяє знизити середню дальність поїздки та коефіцієнт пересадочності при забезпеченні зростання доходної частини. При цьому ефективність зменшується. Разом з тим, час поїздки зменшується і задовольняються всі транспортні кореспонденції, які до впровадження рекомендацій роботи не обслуговувалися.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Кристопчук М.Є. Сучасні підходи при моделюванні транспортно-логістичних систем // Вісник НУВГП. Зб. наук. праць. Вип. 1(33). - Рівне: НУВГП, 2006. - С. 133-140.

2. Кристопчук М.Є. Вибір населенням способу переміщення та привабливість маршрутів приміського пасажирського сполучення // Вісник НУВГП. Зб. наук. праць. Вип. 2(34), Ч. 1. - Рівне: НУВГП, 2006. - С. 217-224.

3. Доля В.К., Кристопчук М.Є. Модель функціонування пасажирської транспортної системи приміського сполучення // Наука і молодь. Прикладна серія: Зб. наук. праць. Вип. 6. - К.: НАУ, 2006. - С. 108-111.

4. Доля В.К., Грицюк П.М., Кристопчук М.Є. Дослідження транспортної мережі регіону методом побудови функції щільності населення // Коммунальное хозяйство городов. Научно-технический сборник. Вып. 69. Серия "Технические науки и архитектура" К.: "Техніка", 2006. - С. 205-211.

5. Доля В.К., Кристопчук М.Є. Методика визначення провізної здатності маршрутної мережі транспортної системи приміського сполучення // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. Вип. 2(20). - Харків: "Технологический Центр", 2006. - С. 119-123.

6. Кристопчук М.Є. Дослідження взаємозв'язку між часом поїздок пасажирів у приміському сполученні з величиною провізної здатності ділянок маршрутної мережі // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. Вип. 5(23). Харків: "Технологический Центр", 2006. - С. 4-6.

7. Кристопчук М.Є. Побудова маршрутної мережі приміського сполучення за критерієм мінімізації часу поїздок пасажирів // Автошляховик України. - 2006. - №5 (193). - С. 7-8.

8. Кристопчук М.Є. Алгоритм вибору провізних здатностей ділянок маршрутної мережі транспортної системи приміського пасажирського сполучення // Вісник НУВГП. Зб. наук. праць. Вип. 4(36). Ч. 1. - Рівне: НУВГП, 2006. - С. 255-262.

9. Кристопчук М.Є. До питання побудови маршрутної мережі приміського пасажирського сполучення // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету. Зб. наук. праць. Вип. 6(41). Ч. 1. - Кременчук: КДПУ, 2006. - С. 63-66.

10. Кристопчук М.Є. До питання формування матриці пасажиропотоків маршрутної мережі транспортної системи приміського пасажирського сполучення // Вісник НУВГП. Зб. наук. праць. Вип. 1(37). - Рівне: НУВГП, 2007. - С. 196-205.

11. Кристопчук М.Є. Алгоритм синтезу маршрутної мережі транспортної системи приміського пасажирського сполучення // Автошляховик України. - 2007. - №1 (195). - С. 11-14.

12. Кристопчук М.Є. Дослідження параметрів формування потенціалу транспортних послуг у приміському сполученні // Вісник НУВГП. Зб. наук. праць. Вип. 1(41). - Рівне: НУВГП, 2008. - С. 322-330.

13. Кристопчук М.Є. Побудова променевої моделі транспортної системи приміського пасажирського сполучення регіону // "Наука и технологии: шаг в будущее - 2006": І Международная научно-практическая конференция. Днепропетровск, 20-31 марта 2006 г. - Белгород: Руснаучкнига, 2006. - Т. 14. Технические науки. - С. 48-50.

14. Кристопчук М.Є. Визначення площі транспортного обслуговування маршрутів приміського пасажирського сполучення // "Проблеми глобалізації та моделі стійкості розвитку економіки". ІІ Всеукраїнська науково-практична конференція студентів, аспірантів та молодих вчених. Луганськ, 19-21 квітня 2006 р. - Луганськ: Східноукр. національний ун-т ім. В. Даля, 2006. - С. 98-101.

15. Кристопчук М.Є. Постановка задачі побудови маршрутної мережі транспортної системи приміського сполучення // Х наукова конференція Терноп. державного технічного університету ім. І. Пулюя. Тернопіль, 17-18 травня 2006 р. - Тернопіль: ТДТУ, 2006. - С. 75.

16. Кристопчук М.Є. Дослідження транспортної рухомості населення в приміському сполученні // "Наука: теорія та практика - 2006". І Міжнародна науково-практична конференція. Дніпропетровськ, 21-31 серпня 2006 р. - Дніпропетровськ: Наука і освіта, 2006. - Т. 3. - С. 17-21.

АНОТАЦІЯ

Кристопчук М.Є. Ефективність пасажирської транспортної системи приміського сполучення. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.22.01 - "Транспортні системи". - Харківська національна академія міського господарства, Харків, 2009.

Дисертація присвячена дослідженню ефективності пасажирської транспортної системи приміського сполучення. У роботі отримано нові закономірності функціонування маршрутної мережі транспортної системи приміського сполучення при її розвитку залежно від закономірностей розселення жителів навколо центру тяжіння. Розроблено математичну модель функціонування маршрутної мережі приміського сполучення, що дозволяє проводити пошук її раціонального варіанту на основі провізної здатності ланок маршрутної мережі. Для встановлення рівня ефективності функціонування пасажирської транспортної системи приміського сполучення запропоновано використання ряду показників, що дозволяють оцінити соціальний та економічний ефект при її розвитку за рахунок раціонального розподілу транспортних засобів між маршрутами сполучення.

Ключові слова: маршрутизація, пасажирський транспорт, приміське сполучення, закономірності розселення, математична модель функціонування маршрутної мережі приміського сполучення, провізна здатність, раціональний варіант маршрутної мережі, ефективність.

АННОТАЦИЯ

Кристопчук М.Е. Эффективность пассажирской транспортной системы пригородного сообщения. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.22.01 - "Транспортные системы". - Харьковская национальная академия городского хозяйства, Харьков, 2009.

Диссертация посвящена исследованию эффективности пассажирской транспортной системы пригородного сообщения.

В работе представлены новые подходы к определению закономерностей изменения провозной способности участков маршрутной сети пригородного сообщения на основании закономерностей расселения жителей по территории региона в зависимости от удаленности от центра тяготения (районного или областного). Предложенный подход позволяет устранить множества неизвестных параметров при моделировании маршрутной сети, а также свести к минимуму влияние субъективных факторов на результаты моделирования.

На основе проведенного анализа литературных источников выделена единая организационная структура модели функционирования пассажирской маршрутной сети и сформирована структурная схема исследования.

Предложена модель функционирования пассажирской маршрутной сети, в которой предусмотрено минимизацию времени поездок пассажиров в сообщении "центр-периферия", "периферия-центр". При этом учитывается провозная способность маршрутов пригородного сообщения, а также вероятность выбора пассажирами варианта перемещения, что позволяет определить закономерности изменения показателей эффективности функционирования пассажирской транспортной системы пригородного сообщения. Провозная способность изменяется в зависимости от структуры парка транспортных средств и длины маршрутной сети. При формировании множества маршрутов общим есть ограничения провозной способности участков маршрутной сети.

В процессе исследования установлены закономерности расселения жителей по территории региона и предложен вид теоретической функции расселения, которая характеризует плотность транспортных связей, позволяют с большей точностью, в сравнении с существующими зависимостями, определять величины пассажиропотоков на участках маршрутной сети пригородного сообщения.

При исследовании показателей эффективности пассажирской транспортной системы пригородного сообщения произведено их разделение на два блока: экономический и эксплуатационный. Группировка показателей позволяет провести оценку функционирования пассажирской транспортной системы с точки зрения экономической и социальной эффективности. Выявленные закономерности изменения показателей обеспечивают выбор рационального варианта маршрутной сети пассажирской транспортной системы пригородного сообщения.

Ключевые слова: маршрутизация, пассажирский транспорт, пригородное сообщение, закономерности расселения, математическая модель функционирования маршрутной сети пригородного сообщения, провозная способность, рациональный вариант маршрутной сети, эффективность.

ANNOTATION

Krystopchuk M.E. Efficiency of a Local Connection Passenger Transport System. - Manuscript.

The dissertation for a scientific degree of the candidate of engineering science on a specialty 05.22.01 - transport systems; Kharkov national academy of municipal facilities, Kharkov, 2009.

Theses are devoted to the problem of the efficiency increasing of a passenger local transport service system. New functioning appropriateness of a local transport system rout network in the process of its development determined by settling of habitants round the center of attraction are presented at the work. The mathematical model of a local transport system rout network functioning is formulated. It allows conducting the search of its rational variant on the basis of rout network sections' traffic capacity. A series of indexes is offered to establish the level of a local transport rout network functioning efficiency. They allow estimating a social and economic effect of its development due to the rational distribution of transport vehicles between the routes.

Keywords: routing, passenger transport, local connection, appropriateness of habitants' settling, mathematical model of a local transport system rout network functioning, traffic capacity, rational variant of rout network, efficiency.

Размещено на Allbest.ru

...