Моделирование автомобильных потоков в центральной зоне крупного города

В.П. Федоров, Н.В.Булычева

Рассматривается предложение о создании системы перехватывающих стоянок в г. Санкт-Петербурге и их влияния на распределение автомобильных потоков в центральной зоне города.

 Интенсивный рост уровня автомобилизации населения, увеличение количества деловых поездок, использование легкового транспорта при небольших объемах грузоперевозок, появление дополнительных «коммерческих» маршрутов привели к резкому увеличению автомобильных, что вызвало перегрузки транспортных сетей, особенно в центральных частях городов. По данным Комитета по благоустройству и дорожному хозяйству С-Петербурга, дорожно-транспортная ситуация  в городе является неудовлетворительной. Скорость движения на большинстве улиц в дневное время не превышает 17-20км/ч, в часы пик – 5-8 км/ч. Число «проблемных» перекрестков за последние 5 лет увеличилось на 30% [1]. Возникает спектр  проблем, связанных с распределением нагрузки между всеми видами транспорта, выбором маршрутов, влиянием стоимости проезда на объемы перевозок и т.п. Кроме продолжительности поездки и ее стоимости, большую роль в настоящее время играет степень комфортности. К сожалению, у авторов нет результатов обследований оценки качества обслуживания пассажиров и частоты пользования  ГОТ, аналогичных обследованиям в Екатеринбурге [2] и Н-Новгороде [3]. Общественный транспорт, как правило, не обладает большой степенью комфортности. В то же время, как показывают обследования, хотя пользование автомобилем для деловых поездок далеко не всегда дает выигрыш во времени, существенным фактором при этом является комфортность поездки. Именно поэтому для решения проблемы перегрузки трасс индивидуальным транспортом предполагается, прежде всего, улучшать показатели комфортности массового транспорта. Кроме того, разрабатываются различные схемы организации движения с целью уменьшить число индивидуальных автомобилей на УДС города.

Как одно из средств выхода из кризиса, для С-Петербурга предлагается создание системы перехватывающих стоянок в комплексе с системой ГОТ и специальных подвозящих линий транспорта. Предполагается, что это обеспечит заметную разгрузку улиц центра города за счет перехода части автовладельцев, следующих в центральные районы, на общественный транспорт [4].

Авторы, разрабатывающие модели прогноза интенсивности пассажиропотоков в транспортных сетях городов, создали вариант  модели, в котором транспортная сеть содержит систему перехватывающих стоянок. Математические модели для прогнозирования интенсивностей транспортных потоков в городских сетях связаны с моделированием процессов массового принятия решений жителями города [5-7]. В ранее используемых моделях главным фактором, влияющим на эти решения, были затраты времени на передвижение. Такие факторы, как число пересадок и стоимость проезда, учитывались, если в транспортный граф включалось описание маршрутов, но существенной роли не играли. Поскольку в настоящее время влияние стоимостных параметров передвижения существенно возросло, при моделировании предпочтений выбора пути следования необходимо учитывать не только продолжительность передвижения, но и величину денежных затрат.

Для моделирования автомобильных передвижений при наличии системы перехватывающих стоянок предполагается, что они располагаются по периметру  некоторой зоны, сеть которой существенно перегружена. Чаще всего это центральная зона города. Внутри этой зоны стоится граф сети дополнительных  «подвозящих» транспортных маршрутов, обеспечивающих доставку участников движения от территории стоянок до мест назначения и обратно. При этом предполагается, что для этих маршрутов будут обеспечены относительно высокие скоростные параметры и комфортность передвижения. Граф этой дополнительной сети соединяется с общим графом УДС в узлах, которые находятся в местах расположения стоянок. В результате образуется граф «расширенной» транспортной сети, в которой участники движения, едущие в центральную зону города, достигнув границы этой зоны, могут либо ехать далее на своем автомобиле, либо воспользоваться стоянкой. Понятно, что во втором случае «пересадка» с автомобиля на подвозящие маршруты связана с затратами времени и денег, но есть возможность их некоторой компенсации за счет скоростных возможностей «подвозящих» маршрутов, снятием проблемы поиска парковки  по месту прибытия и снижением затрат на эксплуатацию своего автомобиля. Цель моделирования такого выбора состоит в том, чтобы оценить параметры функционирования системы – количество въезжающих в центр автомобилей, объемы стоянок, конфигурация трасс скоростного транспорта и т.д.

Другой мерой, направленной на снижение интенсивности автомобильного движения в центре города, является введение платы за въезд на автомобиле в центральную зону. Одним из вариантов реализации этой схемы может быть такой, при котором объем платежей, полученных от желающих ехать в центр на своем автомобиле,   направляется на организацию парковочных и транспортных услуг для участников движения, согласных пользоваться стоянками. В этом случае можно существенно снизить затраты для таких участников движения и создать дополнительный стимул для использования стоянок. В результате для «платящих» участников движения может произойти заметное улучшение условий движения и возможностей парковки по месту прибытия.

Для опробования модели проведены три варианта экспериментальных расчетов. В качестве расчетной «базы» был взят расчет «часовых» автомобильных потоков при деловых корреспонденциях. Объем корреспонденций составлял около 210 тыс. автомобилей в час. Основным критерием сравнения являлось соотношение количества автомобилей, въезжающих в центр и оставленных на перехватывающих стоянках. Границей центральной зоны служил контур, охватывающий первый пояс стоянок (площадь зоны около 140 кв.км.). Граф дополнительной сети подключался к традиционному графу УДС по периметру этой зоны в узлах, расположенных непосредственно за ее границей. Таким образом, дуги графа, пересекающие эту границу, образовывали разрез сети, на котором суммарный поток на «традиционных» дугах УДС соответствовал количеству въезжающих в центр и выезжающих из него автомобилей, а на «дополнительных» – количеству автомобилей на перехватывающих стоянках.

 В расчете по первому «калибровочному» варианту использование стоянок было отключено. Цель расчета по этому варианту – получить базовые расчетные показатели для центральной зоны – количество въезжающих и выезжающих автомобилей, средняя протяженность поездки в пределах центра, средние затраты времени и т.п.

При расчете по второму варианту использование парковок было включено. Общие затраты времени на «пересадку» с автомобиля на «подвозящий» маршрут и подход от подвозящего маршрута к месту назначения приняты равными 10 минут. Влияние денежных затрат в этом варианте не учитывалось. По-существу, это соответствует ситуации, в которой на выбор варианта передвижения влияют только затраты времени, а денежные затраты при использовании стоянок и затраты при использовании собственного автомобиля (бензин, износ машины, возможно парковка и т.п.) считаются одинаковыми. В качестве основы для оценки таких затрат может выступать средняя протяженность поездки в пределах центральной зоны, которая в данном случае составляла 6-7 км. Если принять, например, что общие затраты на 1 км пути для среднего автомобилиста составляют 5 руб., то средняя величина затрат на передвижение одного автомобиля в центральной зоне 30-35 руб. 

В третьем варианте моделировалось влияние платного въезда в центр. Для экспериментального расчета была выбрана плата, равная по величине затратам на внутрицентровые передвижения одного автомобиля, т.е. 30 руб. При этом считалось, что эти средства будут направлены на оплату работы стоянок и подвозящих маршрутов и для пользователей стоянок эта услуга будет бесплатной. Результаты расчетов по вариантам приведены в таблице.

 

Число автомобилей, въезжающих в центр

Число автомобилей на стоянке

Затраты при использовании стоянки (руб.)

Затраты на автом. передвижение в центре (руб.)

Плата за въезд в центр

(руб.)

52000

-

-

30

-

46500

6100

30

30

-

26600

25000

-

30

30

 

Плата за въезд в центр как мера, направленная на снижение интенсивности автомобильных потоков, пока является наиболее проблематичной. По мнению юристов в настоящее время отсутствует законодательная основа для ввода таких платежей. В экономическом отношении также пока нет отчетливого представления об их реальных размерах и выбранная для экспериментальных расчетов величина в 30 руб. носит достаточно условный характер.

 

Литература

1.  Среда СПб. Проект Петербургские инициативы: "Проблемы транспортных заторов в центральной части Санкт-Петербурга и пути их решения: взаимосвязь проблем". Северо-Запад Медиа. 2006.- 64с.

2.  Ваксман С.А., Бадерина Т.А., Стрелков В.Н., Банных В.С. Оценка качества обслуживания населения средствами ГОТ. // Социально-экономические проблемы развития транспортных систем городов и зон их влияния. Материалы XII Международной науч.-практ. конф.. – Екатеринбург: изд-во АМБ, 2006. С. 189-194.

3.  Сальникова О.М. Вероятность выбора потребителем критерия качества транспортной услуги. // Там же. С.147-148.

4.  Петрович М.Л., Кирзнер Ю.С.. Предложения по устройству перехватывающих стоянок на подходах к центральным районам Санкт-Петербурга.// Там же. С. 4752.

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

6.  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  Междунар. науч.-практ. конф.. – Екатеринбург: изд-во АМБ, 2005. С. 29–33.

7.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.


© S.Waksman, 2002.