Проблемы развития транспортных систем городов и зон их влияния
 

Каталог ресурсов УралWeb Рейтинг@Mail.ru
 

Гиперкуб состояний пассажирской транспортной системы города

Ю.С.Кирзнер

Рассматривается целесообразность и возможность создания единой базы данных характеристик транспортных систем городов в разные периоды их развития. Предлагается подход к оцениванию на основе этой информации сравнительной эффективности транспортных систем городов.

Между транспортными системами самых различных городов много общего. Назначение каждой такой системы – удовлетворять потребности жителей в физическом перемещении в пространстве города; частный или муниципальный перевозчик предоставляет транспортные услуги, орган городского управления регулирует взаимоотношения между населением и перевозчиками. Города располагают также схожими инфраструктурами – путевые сооружения, подвижной состав и др. Всюду транспортные системы должны поддерживать относительное равновесие между скоростью передвижения, с одной стороны, и размещением жилья и посе-щаемых объектов - с другой, т.е. должны обеспечивать связность, единство города как такового.
Общая для мирового семейства городов и историческая канва: все ТСГ движутся (или, по крайней мере, нацелены) в сторону всё более полного удовлетворения потребностей. Мир открыт, где больше, где меньше, для свободного обращения технологий и прочих новшеств. Однако скорость распространения нововведений различна и в силу того, что различна потребность в них, и в силу различий в степени экономической свободы, уровня экономического и социального развития. Неравномерна социальная и транспортная мобильность населения. В своем развитии транспортные системы городов то забегают вперед на общемировом уровне, то отстают.
Исследователям и управленцам интересны конкретные, количественно определенные ответы на вопросы о том, в какой степени транспортная система конкретного города развита сегодня. Лучше ли она соответствовала потребностям жителей 5, 10, 20 лет назад или сейчас? Каково её место (рейтинг) в мировом семействе городов, в семействе городов страны?
Как сравнивать транспортные системы разных городов, если города столь различны по численности населения (людности), топографии, развитости экономики, этническому составу населения и многому другому?
Для того чтобы определить, какие параметры транспортных систем городов являются определяющими при их оценке и сравнении, обратимся к онтологическому рассмотрению хода их развития и попытаемся обнаружить логику этого процесса.
Предварим этот анализ простым аксиоматическим утверждением, заключающимся в том, что урбанизация и индустриализация – две взаимообусловленные стороны единого процесса роста эффективности общественного производства.
Итак, следствием сформированной аксиомы и реального порядка вещей служит повышение эффективности общественного производства в городах, рост потребности в притоке рабочей силы. И приток рабочей силы, порождаемый как экономической и социальной привлекательностью городов, так и принудительным обезземеливанием крестьянства, происходит. Рост городов выдвигает требования к сохранению своего единства. При росте пространства, занимаемого городом, в силу постоянства суточного баланса времени это означает повышение требований к скорости внутригородских передвижений. Скорость пешехода становится не-достаточной. В дальнейшем неудовлетворительной оказывается и скорость передвижения с помощью животной тяги. Появляется механическая. Возрастают скорости. Город получает возможность более быстрого территориального роста. Прогресс техники предоставляет электрическую тягу. В технике прогресс идет дальше, появляются новые виды тяги и приводов. Совершенствуются динамические показатели транспортных средств.
Спрос на перевозки рождает предложение: появляется общест-венный транспорт, острее становятся требования к доступности транспортных услуг. Вводится маршрутная форма организации перевозок, растёт вместимость подвижного состава. Перевозки уде-шевляются.
Важнейший аспект – наступление этапа, когда сравнительно независимое функционирование отдельных видов транспорта сменяется взаимными помехами друг другу с понижением эксплуа-тационных характеристик каждого. Дело в том, что растет дальность передвижений (поездок), их частота (подвижность), объём и плотность движения. Так как средний размер поверхности, приходящейся на одного жителя и доля поверхности, приходящаяся на движение, не растут в соответствующей степени, то возрастает плотность движения, что в свою очередь ведёт к снижению скоростей и росту продолжительности передвижения, падению подвижности или сдерживанию её роста. А между тем, в развивающемся городе появляются новые виды деятельности и новые возможности приложения труда, получения образования, проведения досуга. Всё это стимулирует рост подвижности.
Для реализации роста подвижности «в тисках» суточного баланса времени требуются прорывы – новый рост скоростей за счет технического прогресса в проектировании и производстве под-вижного состава, путевой инфраструктуре. В пространстве – отход от одной единственной плоскости движения. Появляются развязки узлов в разных уровнях, уход линий в другие плоскости: под землю, выемки, а затем и над землей (эстакады), а в дальнейшем, по-видимому, и в воздушное пространство над городом.
Рост скоростей движения (сообщения) достигается, в частности, за счет сокращения стадий разгона и торможения на единицу длины, а это возможно через сокращение линейной плотности остановок (станций), что в свою очередь, ведёт к уменьшению их доступности благодаря росту накладных затрат времени. При этом, как правило, чем выше скорость сообщения, тем больше накладные затраты времени. Таким образом, каждый вид транспорта имеет свою сферу эффективного использования. Пассажиру предоставляется выбор последовательности звеньев поездки с тем, чтобы минимизировать её суммарную продолжительность (отвлекаясь пока от других её условий – пересадочности, удобства, комфорта по наполнению, субъективного предпочтения других факторов). Возникает иерархия уровней системы по скорости, ибо прежние уровни не отменяются. Каждый уровень со своей сферой эффективности в зависимости от удаленности цели передвижения может оставаться необходимым.
Изложенный выше конспект онтологии транспортных систем городов позволяет признать: процесс развития транспортных систем направлялся потребностью во всё более частых и протяженных ежедневных (следовательно, сжатых во времени) поездках в пределах города, что обусловливало требование роста основных потребительских характеристик системы:
1.доступности для пассажиров входов в систему;
2.скорости передвижения в ней.
Прогресс техники, возможности экономики и градостроительная ситуация обусловили решение этой проблемы усложнением структуры транспортных систем городов, ростом числа составляющих их видов транспорта. Следующие особенности отдельных видов транспорта обусловливают потребительские характеристики системы:
1.массовое или индивидуальное использование;
2.вид тяги;
3.действие в различных пространственных средах города.
Измерение потребительских характеристик системы открывает возможность определения однозначных количественных оценок качества системы и соизмерения всех транспортных систем городов в любые периоды. Эту квалиметрическую проблему можно решить, если за эталонное значение показателя транспортной доступности принять такое, которое нельзя улучшить в рамках возможностей данной системы, а мерой удовлетворения потребности при единичной поездке, для фрагмента транспортной системы города и системы в целом считать отношение наблюдаемой доступности к эталонной, лежащей на шкале отношений. Численное выражение меры лежит в границах от 0 до 1.
Для единичной поездки это будет отношение фактически наблюдаемой доступности к эталонной. При наличии в системе подсистем различных видов транспорта эталонное значение определится как наилучшая доступность из тех, которые предоставляют на данном расстоянии различные виды транспорта.
Хронология общемирового хода развития транспортных систем городов можно представить таблицей реляционной базы данных (ChronoTransitSystem) с полями, состав которых вытекает из онтологического анализа генезиса транспортных систем городов:
• Вид транспорта (TransportationMode);
• Массовый или индивидуальный (MassOrIndiv);
• Вид тяги (Traction);
• Пространство функционирования (Space) (всюду (пешеход), уличный, наземный внеуличный, надземный, подземный, воздушный);
• Максимальная скорость сообщения (MaxVelocity);
• Минимальные накладные затраты времени на поездку
(MinAddTime);
• Год появления (начало эксплуатации хотя бы в одном городе любой страны) (BeginningYear);
• Год прекращения функционирования (окончание эксплуатации в последнем городе, где этот вид ещё действо-вал)
(EndYear).
Всей совокупности транспортных систем городов будет соответствовать таблица реляционной базы данных (AllCitySystems) с полями:
• Город (City);
• Страна (Country);
• Дата (Date);
• Год (Year);
• Список видов транспорта (TransitModeList);
• Качество относительно предельного развития имеющихся в данном городе на данный год (дату) видов транспорта (хотя на данный момент в аналогичных по величине других городах список может быть шире) (QualityAvailableList);
• Качество относительно предельного развития всех имеющихся на данный год (дату) видов транспорта (хотя в данном городе некоторые виды транспорта могут отсутствовать) (QualityTodayWideList);
• Качество относительно предельного развития всех возможных видов транспорта, включая перспективные и нигде ещё не эксплуатирующиеся (QualityFutureList).
Каждая запись таблицы AllCitySystems характеризует состав системы данного города по видам транспорта (TransitModeList) в данный год и качество (QualityAvailableList, QualityTodayWideList, QualityFutureList), определенное относительно трех стадий развития системы данного города. Подробнее о расчете качества единичной поездки, качества совокупности передвигающихся между некоторы-ми территориями (районами, подрайонами) и по городу в целом см. в [1].
Можно отслеживать и обновлять таблицу AllCitySystems по составу видов транспорта ежегодно, а поля с характеристиками качества могут оставаться пустыми в случае отсутствия данных.
Таблица реляционной базы данных AllCitySystems станет удобным инструментом анализа отдельной транспортной системы города и выбранной их совокупности при использовании техно-логии многомерного анализа данных OLAP (On-Line Analytical Processing). Двухмерная таблица базы данных преобразуется в многомерный гиперкуб, по-разному называемый в различных компьютерных программах. Так, в DELPHI это куб решений (компонента DecisionCube), в MS EXCEL и MS ACCESS (начиная с ACCESS 2003) – сводные таблицы (Pivot Table). Оси многомерного куба – параметры (в нашем случае – поля базы данных), а ячейки – зависящие от параметров агрегатные данные (статистические функции, такие как сумма, среднее, минимум, максимум, дисперсии, среднеквадратичные отклонения др.). Программное обеспечение позволяет практически мгновенно в двухмерной таблице, развернутой на мониторе компьютера и построенной на основе таблицы AllCitySystems, переключаться между различными вариантами фильтрации, группировки и статистической обработки данных о городах и их группах по различным периодам и типам транспортных систем городов.
Анализ данных гиперкуба состояний транспортных систем го-родов дает возможность решать, в частности, следующие задачи:
• Установить динамику качества системы данного города, т.е. ответить на вопрос, совершенствуется ли пассажирская транспортная система города или её качество снижается. Ка-кими темпами происходит рост или снижение качества;
• Выявить узкие места в транспортной системе данного города в данный период и обосновать решения по её совершенствованию в соответствии с потребностями населения в поездках;
• Исследовать степень исчерпания возможности поднятия уровня удовлетворения потребности жителей в транспортном обслуживании существующим составом видов транспорта. Обосновать необходимость перехода к новой структуре транспортной системы;
• Определить место данного города по уровню качества транспортной системы города среди городов региона, страны, континента, мира, в группе городов по людности и другим признакам;
• Представить динамику рейтинга данного города в заданной группе городов.
Получение и отправка на добавление в единую таблицу (AllCitySystems) общегородских характеристик основываются на вновь добытой исходной информации. В идеале, это получаемые как результат натурного измерения матрицы межзонных корреспонденций и соответствующие им матрицы межзонных продолжительностей передвижений с разделением по дням недели, периодам суток, группам населения (массовый и индивидуальный). Это моментальные снимки установившегося на момент измерения равновесия между потребностями населения и возможностями конкретной транспортной системы. Если данных натурного изме-рения нет, в принципе возможно применение математического моделирования. Это может оказаться вполне практически приемлемым в целях ретроспективной реконструкции транспортной системы города.
Проведение натурных обследований передвижений населения в городах, как справедливо считают С.А.Ваксман и М.В.Головырских [2], должно быть возобновлено и основываться на новых формах и методах. В Санкт-Петербурге по методике автора настоящей статьи и под его руководством по заказу ЗАО Петер-бургский НИПИград социологами Санкт-Петербургского государственного Университета осенью 2004 года проведено домашнее интервьюирование 10000 респондентов, распределенных по территории города и пригородов согласно принципам квотной выборки в соответствии с пространственным распределением населения и его половозрастной структуры (см. [3]). Обследование дало следующие данные:
- пространственное распределение спроса на услуги городского пас-сажирского транспорта:
• матрицы трудовых и учебных межрайонных корреспонденций (а также матрицы корреспонденций еще по 30 видам целей) отдельно для рабочего и выходного дня;
• закономерности пространственного распределения спроса на услуги городского пассажирского транспорта;
• целевая подвижность населения;
• транспортная (учетная) подвижность населения с распреде-лением по видам транспорта;
• неравномерность спроса на услуги ГОТ в течение суток;
- качество услуг городского пассажирского транспорта:
• продолжительность поездок;
• комфорт поездки (наполнение в подвижном составе);
• пересадочность.
Опрос выявил существенную для прогнозирования подвижности ее вариацию по различным социальным группам. Результаты натурного измерения потребностей населения Санкт-Петербурга в услугах ГПТ 2004 года полностью отвечают сформулированным выше требованиям к исходной информации для построения гиперкуба состояния транспортной системы города.

Литература

1. Кирзнер Ю.С. Оценка качества пассажирской транспортной системы города: сопоставимость, измерение, применение. //Социально-экономические проблемы развития транспортных систем городов и зон их влияния / Материалы IX международной (двенадцатой екатеринбургской) научно-практической конференции 16-17 июня 2003 года. – Екатеринбург, 2003. – с.31-40.
2. Ваксман С.А., Головырских М.В. Информационная система общественного транспорта города. //Социально-экономические проблемы развития транспортных систем городов и зон их влияния / Материалы IX международной (двенадцатой екатеринбургской) научно-практической конференции 16-17 июня 2003 года. – Екатеринбург, 2003. – с.79-83.
3. Жуковский А.П., Кирзнер Ю.С., Петрович М.Л., Солодилов В.В. Оценка транспортной подвижности населения в проекте нового Генерального плана развития Санкт-Петербурга//Социально-экономические проблемы развития транспортных систем городов и зон их влияния /Материалы XI международной (четырнадцатой екатеринбургской) научно-практической конференции 14-15 июня 2005 года. – Екатеринбург, 2005. – с.122-129.