Проблемы развития транспортных систем городов и зон их влияния
 

Каталог ресурсов УралWeb Рейтинг@Mail.ru Коммтел: компьютеры, сети, телекоммуникации
 

Материалы X международной (тринадцатой екатеринбургской) научно-практической конференции 14 - 15 июня 2004 года

Методика построения маршрутной системы массового пассажирского транспорта

Ф. Г. Глик

Конструирование рациональной системы внутригородских маршрутов пассажирского транспорта, которые отвечают требо-ваниям перспективного развития городов и принятым критериям оптимизации, базируются на расчете пассажирских корреспон-денций на период 5-7 лет, когда исходные данные прогнозируют-ся с достаточно высокой степенью достоверности и сопоставимы с существующим положением. При конструировании маршрут-ной системы города в целом более корректно пользоваться еди-ной суммарной матрицей межрайонных поездок городского и приезжего населения.
Построение маршрутной системы городского пассажирского транспорта проводится поэтапно с использованием электронно-вычислительной техники и последовательным приближением к рациональному решению методом обращения по схеме «человек - ЭВМ», что обеспечивает их оптимизацию по соответствующим параметрам и учет неформальных критериев и факторов.
Предлагаемая разработка маршрутной системы сводится к достижению следующих условий и параметров оптимизации:
- трассы маршрутов определены ЭВМ с учетом конкретных планов реализации строительства элементов магистрально-уличной сети на расчетный период;
- каждый маршрут в отдельности связывает пассажирообра-зующие и пассажиропоглощающие пункты города по транспорт-ной сети, как правило, кратчайшими путями;
- пересадочность сообщений по маршрутной сети города в це-лом находится в пределах значения, задаваемого в качестве кри-терия на основе анализа современного состояния;
- каждый маршрут имеет относительно равномерную загрузку по всей его длине, а минимальная величина пассажиропотока на любом участке маршрута выше величины, заданной в качестве критерия, что обеспечивает экономическую эффективность функционирования маршрута;
- количество маршрутов в городе оптимизируется по критери-ям их загрузки и беспересадочности сообщений с учетом мини-мальной ломки сложившейся маршрутной системы;
- протяженность маршрута оптимизируется как по ранее ука-занным критериям, так и по условиям работы водителей и экс-плуатации подвижного состава;
- конечные пункты маршрутов привязываются к действующим и перспективным оборотным кольцам и диспетчерским пунктам, а также к площадкам на свободных территориях в местах форми-рования новой застройки, за пределами общегородского центра;
- маршрутная система обеспечивает координацию работы всех видов городского массового пассажирского транспорта в части создания удобных пересадочных узлов с одного вида транспорта на другой преимущественно вне центрального ядра города;
- маршрутная система обеспечивает снижение пассажиропо-токов на основных, в настоящее время перегруженных, участках магистральной сети и пересадочных узлах в центре города.
Следует указать, что приведенные целевые параметры опти-мизации маршрутной системы направлены на улучшение сло-жившегося уровня транспортного обслуживания населения, ко-торое включает предельно допустимый интервал движения под-вижного состава на маршруте, отражающий заданный пассажи-ропоток, возможно меньшие величины пересадочности и затраты времени при прокладке маршрутов по кратчайшим путям. Наряду с этим учитываются пассажирообразующие узлы взаимодействия внешнего и пригородного транспорта. Построение системы мар-шрутов осуществляется в три этапа.
Первый этап заключается в построении принципиальной системы маршрутов между РТР транспортными районами города (их центрами тяжести), т.е. теоретически возможной системы, не учитывающей, однако, на данном этапе в полной мере эксплуа-тационных условий (загрузки отдельных участков магистралей, возможностей размещения диспетчерских пунктов в тех или иных районах и др.).
Исходными данными при этом являются:
1) матрица корреспонденций пассажиров массового транс-порта между расчетно-транспортными районами в час «пик» //gij//;
2) кратчайшие пути следования между центрами тяжести рас-четно-транспортных районов по магистральной сети (цепи i...j);
3) минимальная величина пассажиропотока на выходе из рай-она, ограничивающая назначение маршрута (Рб);
4) минимальная величина пассажиропотока на участках мар-шрута, ограничивающая его протяженность (Ро);
5) минимальная величина пересадочности в целом по городу (Кб).
Матрица //gij// может быть задана по материалам обследова-ния или получена расчетным путем (так же, как цепи i….j) по любому из программных комплексов для ЭВМ, широко исполь-зуемых в проектной практике при определении нагрузки на сеть пассажирского транспорта в городах.
Величины Рб и Ро могут задаваться вариантно в зависимости от вида транспорта и его прогнозной способности. Вместе с тем, их минимальные значения должны оправдывать введение беспе-ресадочного маршрута и отражать, в конечном счете, экономиче-скую эффективность его работы, а пересадочность пассажиров по городу в целом не должна превышать существующую.
Конструирование маршрутной системы ведется по двум бло-кам: 1-й – построение принципиальной схемы маршрутов по за-данным критериям с использованием всей матрицы корреспон-денций или ее части; 2-й – расчет комплекса показателей по каж-дому маршруту и маршрутной системе города в целом, которые получены в блоке или заданы специально в виде цепей i….j.
При этом в 1-м блоке предусматривается возможность отказа от отдельных маршрутов, корректировки или замены одних мар-шрутов другими.
Порядок формирования маршрутов, реализованный про-грамме сводится к следующему. Вначале строится накопительная матрица корреспонденций беспересадочных пассажиров между районами в час «пик» //bij//, отправляющихся из i-го района во все остальные по всем имеющимся цепям (кратчайшим путям), т. е. строятся возможные маршруты между всеми парами районов с одновременным накоплением корреспонденций на выходе мар-шрута из района.
По накопительной матрице //bij// рассматривается по порядку каждый район отправления и отыскивается величина корреспон-денций со значением >=Рб. На связи пары районов, где величины корреспонденций >=Рб, назначается предварительный маршрут по ранее установленному кратчайшему пути i....j. На этом маршруте строится поток беспересадочных пассажиров по элементам цепи i....j (кратчайшему пути) и матрице //gij// путем суммирования корреспонденций между районами, которые вошли в маршрут. Далее анализируется по порядку суммарный поток пассажиров каждого элемента цепи и определяется тот из них, где величина потока < Ро. На этом участке маршрут обрывается.
В случае, если в каком-либо столбце матрицы //bij// нет кор-респонденции >=Рб, то из него выбирается одна максимальная ве-личина корреспонденции (без учета внутрирайонных связей) и относящаяся к ней пара районов соединяется маршрутом.
Полученные в результате указанной работы маршруты объе-диняются при наличии одноименных признаков начала и конца. По объединенным маршрутам рассчитывается количество беспе-ресадочных пассажиров в целом по городу из матрицы //gij//: из каждого столбца (района отправления) выбираются корреспон-денции тех пар районов, которые вошли в маршруты, и сумми-руются с нарастающим итогом. По итогу находится доля поездок пассажиров без пересадок. Если величина беспересадочных пас-сажиров не удовлетворяет заданным условиям, то из матрицы //bij// выбирается одна пара связей с максимальной корреспон-денцией из числа не вошедших в маршруты. Строится новый до-полнительный маршрут, пересчитывается доля беспересадочных пассажиров и так до тех пор, пока заданные условия не будут удовлетворены.
Для каждого маршрута рассчитываются объемы перевозок и пассажиропотоки. Исходными данными для этого служат сфор-мированная схема маршрутов, матрицы межрайонных беспереса-дочных поездок // //, поездок с пересадками // // и //bij//, исходные цепи i...j.
Вначале рассматривается матрица // // без учета внутри-районных связей, затем – внутрирайонные связи и, наконец, мат-рица // //.
В матрице // // берутся по порядку пары разноименных районов и отыскиваются в маршрутах участки, соединяющие их, на которых накладывается корреспонденция: если рассматривае-мая пара присутствует только в одном маршруте, то величина корреспонденции целиком заносится в участки этого маршрута; если эта пара присутствует в нескольких маршрутах одновремен-но, то корреспонденция разделяется между ними пропорцио-нально величинам, стоящим в клетках матрицы //bij// по соответ-ствующим конечным узлам (номерам районов) указанных мар-шрутов, т. е. пропорционально количеству накопленных беспере-садочных пассажиров на выходе из района. Параллельно с этим корреспонденция (целиком или разделенная) заносится в объемы перевозок на маршрутах. Из накопленных величин беспереса-дочных пассажиров на участках для каждого маршрута выбира-ется одна максимальная величина ( ).
Внутрирайонные корреспонденции матрицы // // разносят-ся по участкам маршрутов пропорционально . Аналогично определяется объем внутрирайонных перевозок по маршрутам.
По матрице // // устанавливаются пассажиропотоки и объ-емы перевозок на маршрутах пассажиров, едущих с пересадками. Между каждой парой корреспондирующих районов этой матри-цы рассматривается кратчайший путь (цепь) и маршруты, прохо-дящие через узлы этой цепи. При отсутствии в каком-либо узле цепи маршрута строится новый (подкратчайший) путь, исклю-чающий указанный узел, и так далее до тех пор, пока через все участки цепи не будет проходить хотя бы один из сформирован-ных ранее маршрутов. После этого для каждого узла построенной цепи отыскиваются все проходящие маршруты.
Номера маршрутов, проследовавших через первый узел це-пи, сравниваются с номерами маршрутов второго узла. Одно-именные номера запоминаются и сопоставляются с маршрутами третьего узла и т. д. до тех пор, пока хотя бы один из предыду-щих номеров маршрутов присутствует в последующем узле. При отсутствии в каком-либо последующем узле номеров первона-чально сопоставляемых маршрутов, сравниваются все маршруты предыдущего узла (он является узлом пересадки) и последующе-го. Одноименные номера маршрутов запоминаются и проводится работа, аналогичная первому шагу. Найденные таким образом маршруты устанавливают путь следования пассажиров, едущих с пересадками.
Корреспонденцию пары рассматриваемых районов матрицы // // относят ко всем этим маршрутам, разделяя ее при необхо-димости пропорционально . Одновременно выявляются узлы пересадок и их загрузки.
Накопленные на каждом маршруте суммы обработанных, как было указано выше, корреспонденций матриц // // и // // дают искомые величины пасспотоков и объемов перевозок. По объемам беспересадочных и пересадочных пассажиров опреде-ляется коэффициент пересадочности.
По каждому маршруту рассчитывается ряд показателей: про-тяженность, транспортная работа, средняя дальность маршрутной поездки, коэффициент сменяемости пассажиров на маршруте, коэффициенты неравномерности перевозок по длине и направле-ниям маршрутов, потребное количество подвижного состава; да-ются также показатели, характеризующие маршрутную систему города в целом.
Второй этап работы включает в себя логический анализ по-лученной принципиальной схемы маршрутов по следующим при-знакам:
- сходимость ее с существующей маршрутной системой го-рода, особенно на связях, обслуживающих крупнейшие пассажи-рообразующие пункты;
- проверка полученной беспересадочности сообщений (срав-нение с существующим положением) как по отдельным мощным связям (в том числе с узлами внешнего и пригородного транс-порта), так и в целом для города;
- проверка пересадочных узлов, их загрузки и пропускной способности;
- проверка загрузки основных транспортных магистралей города как существующих, так и намечаемых к строительству на расчетный период;
- анализ целесообразности сохранения или отказа от полу-ченных укороченных маршрутов, входящих в состав более длин-ных, по рассчитанным показателям;
- удлинение (продление) отдельных маршрутов для обеспе-чения доступности к линиям массового транспорта населения отдельных жилых кварталов, привязка к проходным промпред-приятий и т. п.;
- проверка взаимосвязи маршрутов ГМПТ с узлами внешне-го и пригородного транспорта;
- объединение коротких маршрутов с близкими по величине пассажиропотоками или разрыв очень длинного маршрута, не обеспечивающего нормальных условий и режима работы водите-лей и подвижного состава.
Такой логический анализ проводится широким кругом спе-циалистов на базе расчетных характеристик каждого маршрута в отдельности и маршрутной системы в целом, а также материалов анализа натурных обследований современного состояния функ-ционирования пассажирского транспорта и передвижений насе-ления в плане города.
Подвергнутая логическому анализу принципиальная схема маршрутов при внесении каких-либо изменений подвергается перерасчету с получением новых показателей по количеству маршрутов, беспересадочности сообщений и характеристике ка-ждого маршрута. Этот процесс носит итеративный характер и осуществляется по достижении решения, при котором основные целевые параметры будут иметь незначительные отклонения от заданных и логический анализ маршрутной системы не будет требовать ее изменений.
Третий этап предусматривает закрепление маршрутов за диспетчерскими пунктами и оборотными кольцами, размещение которых конкретизируется планом застройки территории города на рассматриваемый период; окончательный расчет показателей, характеризующих каждый маршрут в отдельности и маршрутную систему города в целом; расчет потребности в подвижном соста-ве ГМПТ по видам и вместимости и распределение его по мар-шрутам.