II. ПРОБЛЕМЫ АУДИТА ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ ГОРОДОВ И МОДЕЛИРОВАНИЯ ЗАГРУЗКИ ТРАНСПОРТНЫХ СЕТЕЙ


II.1.Транспортные обследования в городах


Обследования к комплексным транспортным схемам

городов Беларуси

Ф.Г. Глик

Рассматривается опыт проведения в городах Беларуси транспортных обследований и обработки их материалов в соответствии с рекомендациями пособий П3-01 «Проектирование сетей городского пассажирского транспорта» и П2-99 «Обследования транспортных потоков и прогнозирование нагрузки сети городских улиц и дорог» [1,2].

 

Базовыми данными для анализа транспортной системы города, разработки рекомендаций по ее совершенствованию, проведения расчетов по определению перспективной нагрузки на магистрально-уличную сеть и городской пассажирский транспорт послужили материалы комплекса специальных транспортно-градостроительных обследований. В соответствии с поставленными целями и задачами проектирования в этот комплекс входят обследования передвижений и поездок жителей города, пассажиропотоков на различных видах транспорта, интенсивности, состава и направления движения транспорта на УДС, транспортных потоков между зонами города и автомобильными выходами из него.

Методики проведения всех обследований и обработки их материалов согласуются с рекомендациями пособий П3-01 «Проектирование сетей городского пассажирского транспорта» к СНБ 3.03.02-97 и П2-99 «Обследования транспортных потоков и прогнозирование нагрузки сети городских улиц и дорог» [1,2].

1.Городской общественный пассажирский транспорт и маршрутные такси. Обследования, связанные с передвижениями и поездками населения, направлены на определение: 1) пассажиропотоков на сети ГОТ и маршрутных такси; 2) передвижений и поездок населения на работу и учебу (кроме школьников) к предприятиям, учреждениям, организациям, средним и высшим учебным заведениям;3) трудовых межрайонных поездок населения. Обследования пассажиропотоков на наземном ГОТ проводились на остановочных пунктах транспортной сети в утренние часы «пик» (с 7 до 9ч.) учетчиками, которые фиксировали по маршрутам наполнение ПС по маркам (типам) и время его прохождения на определенном остановочном пункте одновременно в двух направлениях движения (табл.1). Наполнение определялось по балльной системе (табл.2) при прибытии ПС к остановочному пункту и отправлении от него.

При помощи рейсограмм движения транспорта по зимнему расписанию в утренние часы пик и установленной средней нагрузке (наполнении) единицы подвижного состава (ПС) каждого вида транспорта, получена реальная картограмма пассажиропотоков. При этом ошибка в величинах пассажиропотоков лежала в пределах разницы выпуска ПС на линию по расписанию и фактического в день обследования.

Табл.1. Форма обследования наполнения ГОТ

Наименование остановочного пункта или перегона и направление

движения

Дата                                                                                                     Учетчик

Время

Вид

транспорта

Тип подвижного состава

маршрута

Наполнение в баллах

прибытие

отправление

 

 

 

 

 

 

 

Табл.2. Оценка наполнения подвижного состава по пятибалльной системе

Баллы

Характеристика балла

1

Примерно половина мест для сидения занята пассажирами

2

Все места для сидения заняты, несколько пассажиров стоят

3

Все места для сидения заняты и проходы свободно заполнены (стоят 15-25 чел)

4

Весь салон заполнен, может войти еще 10-15 человек (имеются просветы)

5

Весь салон плотно заполнен, двери закрываются с трудом, на остановках могут оставаться не вместившиеся пассажиры

Обработка материалов обследования включала в себя: 1) перевод балльной оценки наполнения ПС к пассажиропотокам; 2) сортировку данных обследования с подсчетом величины пассажиропотоков и количества выполненных рейсов за час (с 7 до 8, с 8 до 9) по маршрутам, участкам сети, видам транспорта и направлениям движения; 3) установление времени максимальной загрузки участков транспортной сети и построение картограмм пассажиропотоков в утренний час «пик».

Выборочно в отдельных расчетных транспортных районах (РТР) центральной, срединной и периферийной зон города  проводился опрос занятого населения на предприятиях, учреждениях, организациях и учебных заведениях с целью получения информации, касающейся пользования общественным и индивидуальным транспортом при трудовых передвижениях и доли часа «пик» в суточном объеме прибытия населения с трудовыми целями в РТР.

Путем опроса пассажиров на остановках (табл.3) проведено обследование межзонных поездок населения в утренние часы «пик» (с 7 до 9ч.). Опрос пассажиров на остановках определял места прибытия (район города). Переход от выборочной совокупности опрошенных пассажиров к генеральной производился по пассажирообороту остановок в час «пик»,  который устанавливался одновременно с опросом пассажиров.

Результаты обработки материалов обследований позволили установить: а) сложившиеся межзонные корреспонденции населения с использованием маршрутного ГОТ и сопоставить с их расчетными данными, полученными по программе «АРПАС», с целью определения корректности проводимых расчетов; б) распределение поездок населения с трудовыми целями по затратам времени, которое использовано для формирования зависимостей расселения относительно мест приложения труда и учебы.

Полученные результаты применены при подготовке  исходных данных для расчета перспективной нагрузки сети ГОТ.

Обследование пассажиропотоков на маршрутных такси проводилось с 7 до 9 часов в двух направлениях движения с целью определить пассажиропотоки; укрупненные показатели работы; долю в освоении объемов перевозок и пассажиропотоков на городском массовом пассажирском транспорте.

 

Табл.3.  Опросный лист обследования межрайонных поездок пассажиров общественного транспорта

№ транспортного района _________________      Дата _________________

Улица_________________________________    Учетчик _______________

   

Схема расположения остановочного пункта

     Название остановочного пункта

 

     __________________________________

 

     Направление движения транспорта

 

      __________________________________

 

    Период обследования ( час. мин.)

     _______________________________

 

 

 

 

Вы делаете

 здесь

пересадку (+)

Из какого района

города Вы сюда

 прибыли

В какой район

города Вам нужно

прибыть

 

Цель Вашей

поездки

Затраты времени на передвиже-

ние от «двери» до «двери» , минут

да

нет

приехали

пришли

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Построение картограммы пассажиропотоков на маршрутных такси производилось на базе материалов обследования с помощью рейсограммы и средней величины наполнения единицы подвижного состава в сечениях транспортной сети различных зон города.

2.Межзонные автомобилепотоки, состав и интенсивность движения транспорта. Обследования интенсивности движения транспорта проводились для анализа величины, состава,  направленности и пространственно-временного (по территории города и во времени) распределения транспортных потоков, а также для прогнозных расчетов и моделирования нагрузки на УДС. Выполнены два вида обследований: а) натурное (глазомерное) обследование по определению состава, величины и направленности транспортных потоков в сечениях и узлах (пересечениях и примыканиях) магистральной УДС без остановки движения; б) опросное обследование межзонных перемещений (корреспонденций) грузового и немаршрутного пассажирского транспорта с определением пространственного распределения внутригородских, внешних целевых (на связях с городом) и транзитных (по отношению к городу и отдельным районам) автомобильных потоков. Натурное и опросное обследования проводились проинструктированными учетчиками и работниками ГАИ.

Транспортные потоки замерялись не менее 15 минут на одном посту в период наибольшей интенсивности и стабильности движения (с 11 до 1730). Потоки фиксировались в узлах и сечениях УДС города и автодорожных входах в него с установлением состава движения и распределением его по направлениям (прямое, лево- и правоповоротные). Таким образом, охватывались все магистральные и основные жилые улицы, что обеспечивало полноту картины организации движения в городе. Такой широкий пространственный охват территории и подробное выявление направлений транспортных потоков в пересечениях и примыканиях УДС исходил из необходимости проведения последующих транспортных расчетов по организации движения транспорта с использованием пакета прикладных программ.

Замеры величины и направленности транспортных потоков позволили выявить: 1) интенсивность движения по видам транспорта в физических и приведенных единицах на улицах и дорогах, на отдельных участках транспортной сети и в узлах; 2) состав движения по видам транспорта и типам транспортных средств; 3) распределение транспортных потоков по направлениям в узлах. Материалы натурных обследований использованы для определения уровня загрузки УДС и отдельных ее элементов, а также для построения шумовой карты города.

Опросное обследование проведено в сечениях магистральной УДС путем интервьюирования водителей транспортных средств в течение 30 минут при полной остановке движения (метод «Шлагбаума»), которое осуществляли работники ГАИ. Количество сечений определено по пунктам пересечения магистрально-дорожной сети города и въездов в него с границами транспортных зон, на которые была предварительно разделена территория города. Опрос водителей проводился с записью ответов в специальные формы – для грузового и немаршрутного пассажирского транспорта.

Выборочная совокупность при опросе водителей транспортных средств колебалась в зависимости от величины обследуемого потока. В среднем для города выборочная совокупность обследованных транспортных средств (при опросе водителей) составила от 20% до 50% в зависимости от типа автомобиля.

Материалы опросного обследования позволили получить: а) матрицы межзонных корреспонденций грузов (при необходимости - дифференцированно по видам), пассажиров (при необходимости - по видам транспорта), потоков грузового и пассажирского транспорта; б) объемы внутригородских и внешних перевозок грузов и пассажиров (за вычетом общественного транспорта); в) структуру грузоперевозок; г) целевые и транзитные потоки; д) показатели, характеризующие грузовые и немаршрутные пассажирские перевозки (средняя грузоподъемность автомобиля, наполнение единицы ПС пассажирского транспорта, коэффициент использования грузоподъемности, средняя дальность поездки по городу и др.). Обработка материалов обследования велась по программе, разработанной в УП «Белниипградостроительства» [2].

Результаты обследований служат основой для расчетов перспективных автомобилепотоков и их моделирования при различных вариантах развития магистральной УДС, установления целевых и транзитных пассажиропотоков по отношению к городу или его отдельному району, в частности – к центру.

Литература

1.Сеть улиц и дорог городов, поселков и сельских населенных пунктов (Пособие П1-99 к СНБ 3.03.02-97. Разработчики: Брандин С.А., Глик Ф.Г., Борисик И.С. - «Белниипградостроительства»; Потаев Г.А. - БГПА) – Минск: Минстройархитектуры Республики Беларусь, 1999, 64с.

2.Обследования транспортных потоков и прогнозирование нагрузки сети городских улиц и дорог  (Пособие П2-99 к СНБ 3.03.02-97. Разработчики:

«Белниипградостроительства» - Глик Ф.Г., Брандин С.А., Борисик И.С. – Минск: Минстройархитектуры Республики Беларусь, 1999, 56с.

 

Комплексное обследование транспортной системы  Челябинска

М.А. Сибрикова, В.С. Передерий

Приводятся результаты аудита транспортной системы г. Челябинска

 

Градостроительные документы, содержащие прогноз развития элементов градостроительной системы, носят долгосрочный характер и, будучи утвержденными, переносят параметры принятого решения на конкретные этапы его реализации в качестве нормативов реализации градостроительного решения.

Аналитические модели, лежащие в основе таких прогнозов, в большинстве своем разрабатывались в социально-экономических условиях, принципиально отличающихся от условий настоящего момента; зачастую параметры стратегии развития градостроительной системы оказываются качественно и количественно не совпадающими с реалиями ее современного состояния. Поэтому выявление характера и размеров подобных несоответствий является настоятельной необходимостью как для корректировки стратегии развития города, так и для управления ее элементами в текущий момент.

Челябинск - интенсивно и всесторонне развивающийся город-миллионник, как и другие подобные города, столкнулся с проблемой не полного соответствия транспортной системы в ее настоящем состоянии параметрам, предусмотренным транспортным разделом Генерального плана. Решение проблемы устранения этих несоответствий предусматривается в рамках КТС. В этой связи возникла настоятельная необходимость аудита транспортной системы города – проведении сбора, анализа и комплексной оценки информации о транспортной системе города с целью разработки рекомендаций по совершенствованию ее работоспособности с учетом изменившейся градостроительной ситуации.

Комплексное обследование транспортной системы г.Челябинска (2007г.) состояло из 3 этапов: подготовительный  – определение перечня камеральных и натурных обследований, выбор, разработка и утверждение методик, назначение сроков и организация натурных обследований, определение источников финансирования (январь-июнь 2007); обследования элементов транспортной системы (апрель-август и, частично, ноябрь); камеральная обработка материалов натурных обследований, получение основных параметров и закономерностей отдельных подсистем транспортной системы.

Натурные обследования включали: а) по массовому пассажирскому транспорту – динамику наполнения ПС, пассажирооборот остановок и динамику работы ГОТ, параметры маршрутной сети; б) по магистральной УДС – динамику интенсивности движения на перегонах и в транспортных узлах;  в) по условиям движения – параметры и состояние проезжей части, режимы работы светофоров, задержки и ограничения движения. Особенностью натурного этапа являлось то, что обследования различных элементов транспортной системы города проводились практически одновременно и часто совмещались по моменту проведения.  В результате собрана информация о динамике работы,  пассажирообороту остановочных пунктов и пересадочности 26 остановочных узлов; о наполнении подвижного состава обследовано 42% трамвайных, 81% троллейбусных и 26%  автобусных маршрутов и 16% маршрутных такси; об интенсивности движения обследовано 18 перегонов и  107 транспортных узлов; о режимах регулирования дорожного движения обследован 361  светофор, расположенный на 93 регулируемых пересечениях  23 магистралей.

На основании изучения наполнения ГОТ можно сделать следующие выводы: а) наблюдается тенденция относительно стабильного наполнения ПС в течение суток без четко выраженного «пикового» наполнения; б) скорость сообщения ГОТ и его мобильность являются факторами наибольшей привлекательности для населения (маршрутное такси имеет более высокие коэффициенты наполнения); в) средний коэффициент наполнения для троллейбуса составляет 0,32, для автобуса – 0,48, для трамвая – 0,50 и для маршрутного такси – 0,69.

Пассажирооборот остановочных пунктов колебался от 440 до 1230 пасс/ч; транспортная работа маршрутных такси сопоставима по ее объему с работой других видов ГОТ.

Анализ пересадочности показал, что в среднем по троллейбусам на пересадку остается 8,6% пассажиров, по автобусам – 9,9%, по маршрутным такси – 6,2%.

Итоги натурных обследований показали, понятие часа «пик» применимо только для периферии городских территорий и изолированных планировочных районов – это касается как интенсивности движения, так и работы элементов системы ГОТ. В зонах же влияния основных системообразующих магистралей понятие часа «пик» растягивается на 10 – 12 ч. Это характерно не только для Челябинска, но и для других городов. Динамика неравномерности интенсивности движения по дням недели весьма незначительна

На рис.1 представлены графики загрузки основной меридианальной, а на рис.2 – широтной транспортной связи  Челябинска., из которых следует что только на выездах из планировочных районов (Комсомольский пр. и ул. Черкасская) в работе транспортных узлов  может быть выделен час «пик» Стабильность работы транспортных узлов, расположенных на пр. Победы, практически не зависит от их положения в плане города.


Рис. 1.  Динамика загрузки транспортных узлов на пересечении

с пр. Свердловским


Рис. 2.  Динамика загрузки транспортных узлов на пересечении

с пр. Победы

Повторное выборочное обследование интенсивности движения транспорта и наполнения подвижного состава, призванное выявить сезонные колебания условий работы элементов транспортной системы, подтвердило очевидную (и стабильно отсутствующую в практике градостроительного регулирования работы транспортной системы города) необходимость осуществления мониторинга основных ее элементов. Введение мониторинга способно увеличить мотивированность градостроительных решений и снизить волюнтаризм в области их принятия. Мониторинг состояния путей сообщения, включая системы регулирования и освоения примагистральных территорий, возможен уже в настоящее время за счет ведения кадастра городских путей сообщения в органах архитектуры и градостроительства. Подобная практика существует, в частности, в г.Казани, где все изменения в системе городских территорий, в том числе магистральных и примагистральных, фиксируются в системе CREDO. Таким образом, значительная часть аудита путей сообщения, включая состояние проезжих частей и их обустройство, может вестись на постоянной основе и преимущественно камерально. Так же, как и определение пропускной способности.

Общий анализ транспортной системы города показал, что она находится в состоянии, близком к критическому. Положение усугубляется не только особенностями планировочной структуры, включающей планировочные образования, не обеспеченные достаточным количеством связей с другими городскими территориями, но и общими для многих городов проблемами:  несоответствие функционального значения транспортных связей и уровня организации движения на них; отсутствие достаточного количества альтернативных путей движения по основным направлениям транспортных потоков; сокращение активной ширины проезжей части из-за стихийных парковок транспорта и т.д. Решение этих проблем только частично возможно средствами организации движения. Более полное решение находится в области экономической. Непрерывный рост уровня автомобилизации и коэффициента использования транспорта подводит к необходимости использовать экономические рычаги как для повышения привлекательности ГОТ, так и для регулирования использования примагистральных территорий.

 

Характеристики и структура межзонных транспортных связей

в городах Беларуси

Ф.Г. Глик

Приводятся средняя грузоподъемность грузового автомобиля и коэффициенты приведения к легковому грузового и немаршрутного транспортных средств при реализации межзонных связей в городах Беларуси, в том числе в г. Мозырь.

 

 Пространственное распределение транспортных потоков оценивается по межзонным транспортным связям вне зависимости от структуры магистрально-уличной сети города. Оценка проводится на основании материалов обследования величин межзонных потоков грузового и немаршрутного пассажирского транспорта как внутри города, так и на его внешних связях с получением матриц корреспонденций. Это позволяет установить соотношение и значимость внутригородских, внешних целевых (связанных с городом) и транзитных (по отношению к городу) межзонных потоков транспортных средств.

Отдельные показатели по составу автомобилепотоков и использованию транспортных средств на примере г.Мозыря представлены в табл.1 и 2.

Табл.1. Характеристика транспортных средств (ТС)

и их загрузки по видам связей

Виды  связей

 

Средние  значения  величин

Коэфф.  приведения  ТС к  легк.   автомобилю

наполнение  пассажирского  ТС, пасс.

грузоподъемность  грузового  ТС,  т

загрузка

грузового

ТС, т

грузов.

пасс

легк

автобус

ср.

а/м

автоп.

ср.

Внутригородские

1,45

1,09

1,77

2,05

1,87

3,51

13,75

4,90

0,83

Целевые в город

1,72

1,07

1,92

2,70

1,97

4,11

17,67

6,41

2,92

Транзитные

1,53

1,18

2,33

5,0

3,0

5,8

15,00

7,84

2,98

Суммарно 

1,50

1,09

1,82

2,29

1,92

3,89

15,38

5,82

1,59

 

 

 

 

 

Табл.2. Структурный состав транспортных средств

в движении на магистральной уличной сети города

 

№ п.п.

Грузопод. грузового автомоб. (т) и тип пасс. транспорта

Кол-во транспортных средств по натурному обследованию (генсовокупность)

физ. ед.

доля по видам транспорта, %

доля от суммарного состава, %

Грузовые автомобили

1

<=2

317

47,0

10,8

2

2-6

234

34,7

8,0

3

6-8

69

10,3

2,3

4

8-14

13

1,9

0,4

5

>14

-

-

-

Итого грузовых

633

93,9

21,5

Автопоезда

6

<=12

14

2,1

0,5

7

12-20

17

2,5

0,6

8

20-30

10

1,5

0,3

Итого автопоездов

41

6,1

1,4

Всего грузовых

674

100,0

22,9

Автобусы (немаршрутные)

9

малые

425

18,7

14,5

10

средние

42

1,8

1,4

11

большие

4

0,2

0,1

Итого автобусов

471

20,7

16,0

12

Легковые

1802

79,3

61,1

Всего пассажирских ТС

2273

100,0

77,1

Всего  транспортных средств

2947

 

100,0

 

В целом, для больших городов Беларуси определились следующие величины основных показателей:

средняя грузоподъемность грузового автомобиля – 5,8-6,4 т;

коэффициент приведения грузового автомобиля к легковому – 1,5-1,6;

коэффициент приведения пассажирского немаршрутного транспортного средства к легковому автомобилю  – 1,03-1,09.

 

 

 

 

 

II.2.Моделирование загрузки транспортных сетей городов


Опыт математического моделирования при разработке транспортных разделов генеральных планов городов

Л.А.Лосин

В ЗАО «Петербургский НИПИград» в сотрудничестве с ЭМИ РАН и РосНИПИ «Урбанистики» накоплен опыт применения математического моделирования при разработке транспортно-градостроительной документации.

 

В составе генеральных планов городов разработка раздела развития транспортной инфраструктуры занимает значительное и во многом определяющее место. Стоящие перед разработчиками раздела задачи напрямую связаны с задачами проекта в целом; например, успешность решения повышения эффективности использования территории во многом связана с выбором направлений развития транспортной инфраструктуры. Необратимость градостроительных преобразований, определяемых генеральным планом, налагает особую ответственность на проектировщиков, что обусловливает необходимость принятия тщательно взвешенных и просчитанных решений. В этом смысле особую важность приобретают прогноз и оценка развития транспортной ситуации, проводимые с использованием методов моделирования. Нужно отметить, что наиболее эффективно моделирование может использоваться при разработке генпланов крупных и крупнейших городов, особенно имеющих сложную планировочную структуру. При разработке генпланов больших, средних и малых городов необходимость в использовании численных методов должна определяться индивидуально, исходя из особенностей планировочной структуры, положения города в системе расселения и системе транспортных связей.

Транспортное моделирование проводится на макроуровне, мезоуровне и микроуровне. Макроуровень предполагает изучение транспортных потоков в масштабе субъектов федерации, макрорегионов, государств и может применяться при разработке схем территориального планирования РФ и ее субъектов. Моделирование на мезоуровне, который также можно определить как градостроительный уровень – это моделирование замкнутой системы передвижений в масштабе города или городской агломерации и его целесообразно использовать при разработке транспортных разделов генпланов городов, КТС, проектов планировки крупных планировочных образований. Микроуровень используется для изучения и организации передвижений на локальных территориях, таких как перекрестки или зоны тяготения объектов обслуживания; его целесообразно проводить в рамках проектирования зданий и сооружений, разработки проектов планировки кварталов, схем организации движения на перекрестках. При разработке генпланов городов и КТС моделирование на данном уровне может использоваться в качестве вспомогательного для проработки отдельных узлов сети. Сложность в использовании данного метода заключается в необходимости задания матрицы корреспонденций во входном потоке, расчет которой может оказаться достаточно трудоемкой задачей.

В ЗАО «Петербургский НИПИград» в сотрудничестве с ЭМИ РАН и РосНИПИ «Урбанистики» накоплен опыт применения математического моделирования при разработке транспортно-градостроительной документации. В Ленинграде математическое моделирование в градостроительной практике начало применяться еще с 1960-х годов; тогда впервые при разработке Генерального плана был проведен расчет матрицы межрайонных корреспонденций.

В рамках разработки транспортных разделов генпланов применение численных методов позволяет решать следующие задачи.

1.Вычисление параметров и выявление особенностей действующей транспортной системы. Посредством моделирования определяется ряд укрупненных показателей функционирования транспортной системы: средние затраты времени на передвижение по сети, общий объем передвижений, подвижность на индивидуальном и общественном пассажирском транспорте, коэффициент использования индивидуального транспорта, доля трудовых или деловых корреспонденций и т.д. Анализ результатов моделирования позволяет оценить современное состояние транспортной системы для определения приоритетов в разработке проектных мероприятий как в отношении самой транспортной системы, так и в отношении функционально-планировочной структуры города. Анализ картограмм транспортных потоков и численных объектных показателей позволяет определить неудовлетворенный спрос на передвижения, выявить «узкие места», то есть те участки и узлы транспортной сети, которые могут испытывать нагрузки, близкие к их пропускной способности.

2.Оценка последствий принятия решений по развитию транспортной системы. Экспертиза проектных мероприятий проводится посредством анализа полученных в ходе моделирования интегральных и объектных показателей функционирования транспортной системы. Интегральные показатели позволяют производить оценку функционирования как всей транспортной системы в целом, так и ее отдельных укрупненных составных частей. Объектные показатели относятся к отдельным элементам транспортной сети и определяют такие параметры, как пассажирооборот узлов, скорость и интенсивность потоков на участках сети. Последствия принятия тех или иных проектных решений оцениваются на основе системы критериев, выработку которой целесообразно осуществлять с учетом особенностей целей и задач конкретного проекта.

3.Оценка взаимозависимости функционирования транспортных подсистем в рамках предлагаемых проектных решений. Современная практика развития городов мира демонстрирует все возрастающую взаимосвязь между подсистемами индивидуального и общественного пассажирского транспорта; поэтому одним из определяющих параметров при проектировании ТСГ становится распределение передвижений по видам транспорта. Использование модели, в частности, позволяет рассчитать оптимальную долю индивидуального транспорта в общем объеме передвижений по критерию минимизации суммарных затрат времени на совершение трудовых и деловых корреспонденций. Достижение данного показателя при проведении транспортной политики в рамках реализации генплана города возможно за счет мероприятий стимулирующего и ограничительного характера.

Моделирование транспортных потоков осуществляется с учетом фактора ограниченной пропускной способности элементов транспортной сети, что описывается как нелинейная зависимость затрат времени на проезд по участку сети от величины нагрузки на него. До последнего времени считалось, что ведущим и практически единственным фактором, влияющим на выбор пути следования, являются затраты времени на передвижение. Сейчас наблюдаемая дифференциация транспортных услуг по скорости, комфорту и стоимости проезда, а также ввод в эксплуатацию участков платных автодорог, диктует необходимость учета в модели экономических регуляторов.

Выбор интервала времени для моделирования осуществляется на основе определения периода максимальной загрузки сети, что требует исследования часовой, суточной и сезонной цикличности пассажиропотока. Обычно для проведения расчетов выбирается утренний среднемаксимальный час как имеющий наиболее простую структуру: в утренние часы перевозок значительную долю (около 50% для индивидуального транспорта и около 80% для общественного пассажирского транспорта) составляют трудовые корреспонденции, которые хорошо поддаются моделированию. Тем не менее, нельзя не учитывать, что в настоящее время структура «пикового» потока становится все более сложной, сочетая в себе трудовые, деловые и культурно-бытовые передвижения. Кроме того, в последние годы значительно выросли автомобильные корреспонденции «выходного дня», связанные с посещением мест отдыха, садоводств и т.п. Геометрия этих корреспонденций и порождаемая ими нагрузка на транспортную систему принципиально отличается от трудовых и деловых корреспонденций. Таким образом, для надежной оценки качества транспортной системы необходимо выбирать несколько расчетных периодов.

Литература

1.Мягков В.Н., Пальчиков Н.С., Федоров В.П. Математическое обеспечение градостроительного проектирования (под ред. Б.Л.Овсиевича). - Л.: Наука, 1989,  145 с.

2.Швецов В.И., Алиев А.С. Математическое моделирование загрузки транспортных сетей. М., 2003.

3.Буслаев А.П. и др. Вероятностные и имитационные подходы к оптимизации автодорожного движения. М., 2003.

 

 

 

 

 

Оценка транспортных потоков с культурно-бытовыми целями

В.П.Федоров, О.М.Пахомова, П. В. Михайлов,

А.А.Горная,  Н. В. Булычева

Поскольку формирование матрицы корреспонденций с культурно-бытовыми целями ввиду многообразия межобъектных передвижений является достаточно сложной задачей, а оценка транспортных потоков с культурно-бытовыми целями является актуальной во многих крупных городах, рассмотрен вариант оценки посещений, аналогичный трудовым корреспонденциям « дом-объект обслуживания». 

 

В настоящее время происходит интенсивное развитие сферы обслуживания, изменение связанных с ней качеств городской среды, в частности, посещаемости населением различных объектов систем обслуживания в процессе суточного цикла жизнедеятельности. При вводе в строй крупных объектов и комплексов обслуживания возникает необходимость оценки количества и качества возможной «покупательской нагрузки» (так называемого «потребительского потенциала»), а также взаимовлияния других объектов обслуживания с учетом их типа. При этом, одним из существенных факторов выступает фактор транспортной доступности объектов (как на общественном транспорте, так и на индивидуальном легковом). Рост уровня автомобилизации привел к тому, что существенная часть корреспонденций реализуется на индивидуальном легковом транспорте, особенно при культурно-бытовых поездках. При этом доля женщин, использующих автомобиль в них, выше, чем мужчин. В работе [1] приводятся данные (полученные на основе результатов постоянных обследований) о темпах роста пользования автомобилем женщинами в Екатеринбурге. За 25 лет доля женщин, пользующихся автомобилем, выросла в 10 раз, в среднем они пользуются автомобилем 6 дней в неделю в течение всего года.

На городских магистралях Санкт-Петербурга интенсивность транспортных потоков постоянно увеличивается. Если в 2000 году уровень автомобилизации составлял 180 автомобилей на 1 тыс. жителей, в настоящее время он равен 220–230. Скорость сообщения на большинстве магистралей общегородского значения в дневной период не превышает 18–20 км/ч (десять лет назад – 18–30 км/ч), сокращаясь в часы пик на наиболее загруженных участках (пр.,пр. Невский Славы, Литейный, Литовский, Ленинский, Стачек, Народного Ополчения, подходы к главным мостам через р. Неву и др.) до 5–8 км/ч,  приближаясь к скорости движения пешеходов.

Таким образом, оценка транспортных потоков с культурно-бытовыми целями является актуальной во многих крупных городах. Однако формирование матрицы корреспонденций с культурно-бытовыми целями ввиду многообразия межобъектных передвижений является достаточно сложной задачей [2]. В настоящее время появилась тенденция строительства многофункциональных объектов обслуживания; поэтому авторы считают возможным рассмотреть для оценки вариант посещения, аналогичный трудовым корреспонденциям:  дом-объект обслуживания.  Объекты системы обслуживания можно разделить на два типа: 1) небольшие по площади, ориентированные на небольшие радиусы «сбора потребительской нагрузки»; речь, в первую очередь, идет об объектах, располагающихся в жилой застройке (например, объекты торговли товарами повседневного спроса, объекты бытового обслуживания населения по месту жительства, мастерские по ремонту, почта, кассы по приему платежей и т.п.) - сеть этих объектов создает равномерный «фон» по возможностям обслуживания; такие объекты в задаче не принимаются во внимание; 2) крупные (и по площади, и по набору предоставляемых услуг) объекты обслуживания районного, межрайонного и городского значения; в предлагаемой  задаче производятся расчеты именно для второй системы объектов.

Анализ потенциальных посетителей крупных объектов обслуживания производился отдельно для выходных (дневные и вечерние) и будних дней. В выходные дни посещение объекта осуществляется, как правило, с «места жительства», в будние дни большая доля приходится на посещения, реализуемые попутно, например, по пути с работы, при передвижениях в течение дня по делам и т.п.

По существу, для получения матрицы корреспонденций решаются задачи: 1) прогнозирование структуры и численности населения как источника потенциального спроса; 2) получение прогноза посещаемости проектируемых или существующих объектов обслуживания (каждого объекта).

Первая задача в нашем случае - это экспертная оценка количества потенциальных посетителей объектов обслуживания при следующих предположениях: а) не каждый из жителей будет обязательно участвовать в обслуживании; однако часть жителей может посетить несколько объектов в течение одной поездки; б) каждая из категорий населения отличается своим уровнем активности посещения объектов обслуживания, величиной бюджета времени (и, возможно, денег) при этих посещениях и использует для передвижения различные виды транспорта; в) основная масса расходов жителей Петербурга – это расходы на питание (у каждой пятой петербургской семьи расходы на питание составляют выше 80% бюджета, лишь 5% тратят на еду не более 30% бюджета).

В данной работе рассматриваются только автомобильные передвижения. Оценка общего (по городу в целом) количества автомобилей, участвующих в поездках к крупным объектам обслуживания в течение выходного дня производилась экспертно (см. столбец. 2 таблицы). Для формирования этих данных использованы материалы маркетинговых исследований крупных операторов соответствующих бизнесов о посещаемости торговых и развлекательных объектов (периодичность, контингенты и т.п.).

 

Тип объектов

Кол-во автомобилей к объектам сферы в день,  тыс. ед.

Общая площадь объектов, тыс. кв.м.

Кол-во объектов

Торговые центры (в основном непродовольственного ассортимента)

34,9

1955

221

Гипермаркеты (в основном продовольственного ассортимента)

118

567

72

Строительные супермаркеты

4,3

383

54

Кинотеатры

3,5

178

72

Театры, концертные залы и т.п.

4,3

263

108

Боулинги

1,0

48

38

Бильярд

1,5

83

326

Фитнес

6,1

105

122

Досуговые развлекательные объекты

4,1

168

61

Досуговые спортивные объекты

1,2

575

10

Интернет - клубы

4,2

3,7

100

Рестораны и ночные клубы

1,7

117

539

Закрытые клубы

6,1

19

777

 

Вторая задача решалась в предположении, что спрос (клиенты, покупатели) размещены по территории города (в местах расположения жилищного фонда);  между всей массой клиентов и системой объектов обслуживания возникает тяготение, интенсивность которого для каждой пары «клиент-объект» зависит от показателя доступности, величины объекта и априорных предпочтений вида обслуживания (в принципе, идея модели тяготения допускает использование нескольких факторов такого рода).Результатом проводимого в рамках модели расчета является прогноз количества автомобилей, которых смог «притянуть» к себе каждый из объектов (база данных крупных объектов обслуживания содержит порядка 2000 объектов). Показателем доступности являлось кратчайшее время на сети для выходного дня и время на сети с деловым автомобильным потоком для буднего дня. Значительная часть объектов многофункциональна, т.е. распадается на ряд видов обслуживания; поэтому количество автомобилей по каждому виду обслуживания одного объекта требуется привести к общему числу посещений объекта.

Расчётные величины потенциальных пользователей различных видов обслуживания (согласованные с экспертными оценками (см. табл.), суммируются по каждому транспортному району. Далее, как всегда, для прогноза транспортных потоков, формируется матрица межрайонных автомобильных корреспонденций и строятся потоки, реализующие полученные корреспонденции на транспортной сети.

Для моделирования корреспонденций традиционно используются подходы, принятые в моделях тяготения. Территория города разбивается на систему транспортных районов, для каждого из которых определяется численность населения, участвующего в обслуживании, и количество мест обслуживания. Затем формируется матрица межрайонных пассажирских корреспонденций. На следующем этапе строятся потоки, реализующие полученные корреспонденции на транспортной сети, которой  сопоставляется транспортный граф – объединение графа УДС для пешеходных передвижений, графов различных видов пассажирского транспорта (общественный транспорт, маршрутное такси и легковой) с учетом скоростей, графа пересадок, моделирующего как пересадки с одного вида транспорта на другой, так и доступ пассажиров в транспортную сеть. При таком многообразии графов и ввиду того, что возможны пересадки на любой вид транспорта, кроме индивидуального, для каждой матрицы корреспонденций естественно строить два типа потоков – пассажирские на общественном транспорте и транспортные – на индивидуальном.

Полученные в результате расчета автомобильные потоки показывают, что из трех вариантов корреспонденций (дневных выходного дня, вечерних выходного дня и вечерних буднего дня), центр города менее  всего загружен в первом варианте, в котором велика доля посещений больших торговых объектов, расположенных далеко от центра. Практически на всех трассах поток с культурно-бытовыми целями составляет не менее 30% от утреннего часа пик буднего дня.

Литература

1.Ваксман С.А., Додров А.С. Параметры использования легкового индивидуального транспорта в крупном городе. //Социально-экономические проблемы развития транспортных систем городов и зон их влияния. /Материалы XII Международной  науч.-практ.конф. – Екатеринбург: изд-во АМБ, 2006. - С.125–132.

2.Мягков В.Н., Пальчиков Н.С., Федоров В.П. Математическое обеспечение градостроительного проектирования (под ред. Б.Л.Овсиевича). – Л.: Наука, 1989,  145 с.

 

Об особенностях моделирования матриц корреспонденций

на индивидуальном автомобильном транспорте

В. П. Федоров, Н. В.Булычева

Предлагаются варианты учета при моделировании корреспонденций ограниченных возможностей районов по размещению прибывающих автомобилей. Самым простым способом такого учета является добавление в расчетную модель неравенств, ограничивающих суммарный объем автомобильных прибытий в район некоторым максимальным для данного района значением. Более естественным в этой ситуации представляется способ учета, основанный на введении в состав затрат времени на межрайонные передвижения дополнительных затрат, связанных с парковкой автомобиля. В соответствии с вышесказанным величина этих затрат должна зависеть от соотношения объема автомобильных прибытий в район и его возможностей «принять» такой объем и увеличивается по мере нарастания объема прибытий.

 

В настоящее время традиционным является моделирование функционирования городской транспортной системы при трудовых передвижениях. Моделирование проводится в два этапа. На первом этапе территория города разбивается на систему  транспортных районов, для каждого из которых определяется численность самодеятельного населения и количество мест приложения труда,  формируется множество межрайонных пассажирских корреспонденций, определяющих объемы и структуру нагрузки на транспортную сеть. На следующем этапе строятся потоки, реализующие полученные корреспонденции на транспортной сети.

Для моделирования корреспонденций используются подходы, принятые в моделях тяготения [1]. Считается, что вероятность возникновения корреспонденции между парой районов возрастает с увеличением численности самодеятельного населения в районе отправления  и количества мест приложения труда в районе прибытия  и убывает по мере возрастания затрат на передвижение между районами. Часто эту вероятность интерпретируют как вероятность того, что житель района отправления выберет место работы в районе прибытия. Наиболее традиционным показателем затрат при межрайонных корреспонденциях являются затраты времени на передвижение, хотя в настоящее время не менее существенную роль играют и денежные затраты. Схема моделирования корреспонденций, основанная на модели тяготения, позволяет ввести в модель учет влияния таких затрат, аналогично учету затрат времени (далее везде будет подразумеваться набор затрат).

Рост уровня автомобилизации привел к тому, что существенная часть корреспонденций в настоящее время реализуется на индивидуальном легковом транспорте. Таким образом, для каждой пары районов можно говорить о двух вариантах  затрат при совершении корреспонденции: один - при передвижении на общественном транспорте и другой - при использовании легкового индивидуального транспорта. В этом случае житель города выбирает не только район прибытия, но и вид передвижения (на индивидуальном или на общественном транспорте).

В результате такого выбора все множество корреспонденций «расслаивается» на две отдельные матрицы корреспонденций, каждая для своего вида передвижения. При моделировании такого расслоения могут быть введены дополнительные ограничения на суммарный объем корреспонденций, совершаемых при каждом из рассматриваемых видов передвижения. Ввод таких ограничений позволяет учесть уровень автомобилизации, т.е.  привести в соответствие желание воспользоваться автомобилем с возможностью его приобретения.

Если учитывать то обстоятельство, что для каждого жителя города взаимозаменяемыми являются рабочие места только той отрасли, в которой он занят, то возможность его выбора ограничена не общим количеством рабочих мест в районе прибытия, а только количеством рабочих мест в соответствующей отрасли. В результате исходная задача формирования корреспонденций распадается на отдельные подзадачи по отраслям, и множество всех корреспонденций «расслаивается» на отдельные матрицы корреспонденций, каждая для своей отраслевой категории и вида передвижения [2-4].

Такое «расслоение» оказывается весьма полезным поскольку позволяет учесть особенности дислокации рабочих мест в различных отраслях, а также различия в уровне автомобилизации и в отношении к  затратам для работников разных отраслей. Кроме того, появляется возможность более точного моделирования потоков. Дело в том, что при расчете потоков, производится переход от суточных объемов корреспонденций к расчетному (обычно часовому) периоду. Поскольку начало рабочего дня в различных отраслях существенно отличаются, вклад различных отраслей в потокораспределение расчетного часа оказывается разным,  что можно учесть, выбирая для каждой отрасли свой коэффициент перехода от суток к расчетному часу. При этом нужно отметить, что такое «расслоение» не требует новых модельных средств, и возможность его применения определяется наличием соответствующей информации по отраслям занятости.

Неуклонный рост объемов корреспонденций, совершаемых на индивидуальном легковом транспорте, сопровождается обострением проблемы парковки автомобилей, особенно в центральных зонах крупных городов. Для этих зон характерна плотная застройка и почти отсутствие свободного пространства  для парковки. С другой стороны, места приложения труда в этих зонах относятся к отраслям занятости с высоким уровнем автомобилизации. Значительная часть таких мест принадлежит к системам обслуживания, генерирующим «притяжение» к ним с деловыми и культурно-бытовые целями, которые также часто осуществляются на индивидуальном транспорте. Кроме того,  у жителей этих территорий также имеются автомобили.

Чтобы приблизительно оценить положение дел с размещением автомобилей, можно провести примитивный анализ «территориального баланса» такой центральной зоны. Если взять, например, фрагмент территории Санкт-Петербурга, расположенный между Невой и Обводным каналом (территория Центрального и части Адмиралтейского районов), то площадь этой территории составляет около 28км2. Около 5 км2 приходится на акватории, скверы, сады и парки. Примерно 4 км2 составляет площадь УДС. Суммарная площадь, занятая строениями (по контурам строений) - около 8 км2. Таким образом, остается около 11 км2. Если принять, что на один автомобиль приходится около 25 м2 (с учетом возможности подъезда и отъезда), то 440 тыс. автомобилей могут целиком заполнить это пространство. Количество въезжающих в течение суток в центральную зону автомобилей по разным оценкам составляет в настоящее время около 200 тысяч. Если учесть, что на указанной территории проживает около 250 тыс. человек и имеется около 500 тыс. рабочих мест, такая оценка выглядит достаточно правдоподобно.

Из сказанного следует вывод о необходимости учета при моделировании корреспонденций ограниченных возможностей районов по размещению прибывающих автомобилей. Самым простым способом такого учета является добавление в расчетную модель неравенств, ограничивающих суммарный объем автомобильных прибытий в район некоторым максимальным для данного района значением. Недостаток такого способа состоит в том, что влияние ограничения на результат расчета включается только при достижении указанного максимума. В реальности это влияние начинается гораздо раньше и сначала проявляется в виде случайно возникающих осложнений при парковке, затем с ростом объема прибытий эти осложнения возникают все чаще и, наконец, становятся систематическими. Более естественным в этой ситуации представляется способ учета, основанный на введении в состав затрат времени на межрайонные передвижения дополнительных затрат, связанных с парковкой автомобиля. В соответствии с вышесказанным, величина этих затрат должна зависеть от соотношения объема автомобильных прибытий в район и его возможностей «принять» такой объем и увеличивается по мере нарастания объема прибытий.

Как было сказано выше, «расслоение» множества корреспонденций на пассажирские и автомобильные происходит в результате выбора жителями города соответствующего типа передвижения. В основе этого выбора лежит сопоставление затрат при совершении корреспонденции либо на общественном, либо на легковом индивидуальном транспорте. С возрастанием для какого-либо района дополнительных затрат при использовании автотранспорта, его преимущество перед массовым транспортом снижается и, как следствие, снижается количество жителей, выбирающих для прибытия в данный район этот вид транспорта. Но именно результатом этого выбора являются те объемы автомобильных прибытий, которые определяют величину дополнительных затрат в районах. Результатом расчета при таком моделировании корреспонденций  является ситуация равновесия. В районах прибытия для автотранспорта возникают такие дополнительные затраты, при которых в ходе «расслоения» корреспонденций формируются объемы прибытий, порождающие именно эти величины дополнительных затрат.

Нужно заметить, что учет ограничений на объемы прибытий для автотранспорта (при обоих способах учета) существенно сказывается на схеме расчета корреспонденций. Если ранее расчет пары матриц (для массового и для автотранспорта) для каждой отрасли занятости можно было выполнить независимо от остальных отраслей, то наличие общих ограничений на суммарный объем автомобильных прибытий не позволяет теперь «рассыпать» общую задачу расчета корреспонденций на отдельные задачи по отраслям.

Для расчета ситуации равновесия можно использовать итеративный алгоритм. На начальной итерации можно взять величины дополнительных затрат, равные 0. Основная сложность построения такого равновесия связана с калибровкой механизма формирования дополнительных затрат для района в зависимости от объема автомобильных прибытий. Тщательность калибровки этого звена во многом определяет качество результата.

 

 

 

Литература

1.Математические методы в управлении городскими транспортными системами. - Л.: Наука, 1979, 152с.

2.Федоров В.П., Пахомова О.М., Лосин Л.А, Булычева Н.В. Комплексное моделирование потоков общественного и индивидуального транспорта. //Социально-экономические проблемы развития транспортных систем городов и зон их влияния. /Материалы XI Межд. науч.-практ. конф.- Екатеринбург, Изд-во АМБ, 2005. - С. 29–33.

3.Федоров В.П., Пахомова О.М., Булычева Н.В. Учет неоднородности системы мест приложения труда при моделировании пассажирских и автомобильных потоков (на примере Санкт-Петербурга)" //Экономико-математические исследования: математические модели и информационные технологии. /4 сб.тр. Санкт-Петербургского экономико-математического института. 2005. - С. 156-167.

4. Федоров В.П., Булычева Н.В. Моделирование автомобильных потоков в центральной зоне крупного города. //Социально-экономические проблемы развития транспортных систем городов и зон их  влияния. /Научные материалы XIII Межд  науч.-практ. конф. – Екатеринбург: Изд-во АМБ, 2007. - С. 101-105.