Проблемы развития транспортных систем городов и зон их влияния
 

Каталог ресурсов УралWeb Рейтинг@Mail.ru
 

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

Проблема прогнозирования средствами
имитационной модели

А.И. Стрельников

Знакомство с комплексом расчетов транспортных нагрузок TransNet, созданным сотрудниками ИСА РАН[1], дает повод об-судить вопросы, связанные с практическими приложениями ими-тационной модели для перспективных прогнозов. Сам комплекс представляет собой весьма совершенную систему. Особенно удо-бен графический интерфейс, позволяющий эффективно форми-ровать первичный граф или варианты транспортной системы (в сетевой и маршрутной формах), включая параметры организации движения в узлах и на перегонах. Имеется возможность опера-тивно и гибко управлять вычислительным процессом благодаря встроенному Си-подобному языку управления и активному ис-пользованию EXCEL.

В настоящее время TransNet при поддержке ЦИТИ [2] при-меняется для моделирования транспортной ситуации в Москве (в границах 50-км агломерации). Большой проектный и расчетный опыт Ю.З.Шершевского используется для калибровки модели применительно к существующему положению. Он то и обеспечил мне знакомство с TransNet, пригласив к обсуждению результатов калибровки.

Идеология и возможности TransNet существенно отличаются от идей, принятых в градостроительстве. Прежде всего, это отно-сится к степени подробности информации. Параметры сети включают ширины проезжих частей с указанием числа полос по направлениям, методов организации движения, большого коли-чества классов магистралей (по признакам скорости и зависимо-сти скорость/поток); параметры узлов предполагают или типовые или индивидуальные поворотные схемы.

Первично TransNet полагал известными данные о количестве въездов/выездов на автомобиле в каждом расчетном транспорт-ном районе (РТР) – так распространено и в зарубежных моделях, предназначенных, как правило, для проектов текущей организа-ции движения. Но по настоянию Ю.З.Шершевского модельная схема была переработана: сделан переход к моделированию всех способов передвижения (пешком, на массовом и индивидуальном транспорте) на основе учета первичных характеристик РТР (на-селение, места труда, разнообразные объекты культурно-бытового тяготения). Это сближает инструмент с методикой гра-достроительных обоснований. Однако есть принципиальное от-личие, которое позволяет мне отнести TransNet и близкие к нему зарубежные продукты (типа EMME2) к числу имитационных методик. Суть заключается в том, что моделируются все виды адаптации (приспособление участников движения к ограничени-ям, имеющимся в транспортной системе). Заметим, что задачей градостроительных расчетов является определение потенциаль-ного спроса на транспортные услуги, по размерам которого опре-деляются параметры системы и ее элементов.

Вероятно, именно это отличие не позволило ранее ни одной организации предъявить убедительные итоги моделирования су-ществующего положения (мне, по крайней мере, такие работы не были известны). Особое качество имитационной модели заклю-чается в том, что появляется возможность калибровать модель по финальным показателям работы транспортной системы. Это не-возможно при традиционном градостроительном подходе непол-ного моделирования.

Отмечая как положительный фактор возможности TransNet определять состояние системы в различные периоды (утренний и вечерний условно-стационарные часы пик, межпиковый или ноч-ной периоды; будни, выходные; летние, зимние сезоны; особые режимы – проезд президента и пр. – они дают основание опреде-лять в итоге показатели колебания нагрузок) отметим также и свойства, которые затрудняют принятие проектного решения: все показатели нагрузки относятся к конкретному (локальному) ва-рианту организации движения. Включенные в модель все виды адаптации оставляют за пределами внимания объем нереализо-ванного спроса на транспортные услуги.

К примеру, при моделировании существующего положения в Московской агломерации пришлось учесть падение подвижности населения от центра к периферии, как города, так и агломерации, иначе была бы получена перегрузка пригородных железных до-рог. Если градостроитель получает в качестве расчетных харак-теристик сниженный объем транспортной компоненты для пери-ферийных районов, то он вынужден, с одной стороны, неверно оценивать эффективность размещения населения вне ядра агло-мерации, с другой стороны, принимает решение об уменьшении параметров транспортной системы на периферии, что усугубляет неудобство проживания во внешней зоне.

Для оценки существующего состояния системы необходимо располагать данными о размещении населения, мест приложения труда, широкого спектра объектов нетрудового тяготения и, кро-ме того, данными о степени активности этих функций – упомяну-той подвижности населения, деловой активности трудовых объ-ектов (по посетителям с деловыми целями), интенсивности посе-щения культурно-бытовых объектов на единицу расчетной емко-сти. Очевидно, что в настоящее время в городах (в территориаль-ных зонах, соизмеримых с РТР) таких данных нет даже по насе-лению, поэтому при калибровке приходится прибегать к различ-ным гипотезам (среди них ведущее место принадлежит анализу транспортной доступности зон). Естественно обращение к обсле-дователям: без наличия подобных наблюдений нельзя ожидать прогресса в транспортных обоснованиях.

Полезно обсудить в рамках этой конференции (она объеди-няет проектировщиков, обследователей и расчетчиков) комплекс задач, которые возникают при расчетах, и перечень необходимых для расчетов закономерностей, а также возможности, которые расчеты дают обследователям как дополнительную информацию о свойстве и качестве территории города и его пригородов. Име-ется в виду помощь в организации направленной выборки: по-скольку установлено, что подвижность населения связана с бюд-жетом времени, то выделение расчетными способами зон разной доступности позволяет минимизировать выборку по этим зонам и легко генерализировать итоги обследований на систему в целом.

Особенно трудным местом имитационных моделей, типа за-ложенных в TransNet для использования в прогнозно-конструктивных целях является метод определения множества путей. Математически логичный поиск равновесного состояния, устанавливающегося в итоге перегрузок на сети (а именно это дает множество путей), вынуждает проектировщиков использо-вать лишь метод сравнения вариантов. При обсуждении калиб-ровки по Московской агломерации нам не удалось сформулиро-вать бесспорные критерии интерпретации результатов: в какой степени получаемые потоки отражают первичный спрос на транспортные услуги, а в какой – вынужденный перепробег, обу-словленный ограничениями пропускной способности сети. По-мимо размеров потока (который, по определению, не может пре-восходить «пропускные способности») приходится учитывать устанавливаемые в результате перегрузок скорости движения. По моему убеждению, для конструктивных целей было бы полезно вернуться к модели естественного рассеяния потоков (например, по типу метода СТОКА, реализованному Л.А.Яковлевым), хотя такой подход и противоречит чистой идее равновесного состоя-ния.

В первом приближении для выявления спроса на транспорт-ные услуги можно было бы предложить снять часть ограничений, присущих транспортной системе города или являющихся ее следствием. Например, если отказаться от учета зависимости «подвижность-бюджет времени», то, приняв социально необхо-димую стандартную подвижность населения (ее целевую струк-туру и размер), можно получить вариант работы транспортной системы и потоки на сети, которые отражают нереализованную потребность населения. Это сигнал для проектировщиков и лиц, принимающих решения. То же относится и к взаимоотношениям сетевого и маршрутного описаний общественного пассажирского транспорта (ОПТ). Сетевые потоки могут отражать желательные трассы движения, а маршрутные – их вынужденную адаптацию. Это сигнал для пересмотра маршрутной схемы. Также можно варьировать зависимости коэффициента пользования транспор-том (КПТ является функцией дальности и качества транспортной связи, выражаемой скоростью сообщения) или доли перевозок легковым автомобилем (ДЛА является функцией автомобилиза-ции и относительного качества систем УДС и ОПТ, выражаемой соотношением времен сообщения по альтернативным подсисте-мам). Если в полной модели равновесного состояния итоговые величины КПТ и ДЛА есть результат возникших в результате пе-регрузок на сети, то их значения (и, как следствие, потоки) на промежуточных итерациях (по свободной сети) отчасти отража-ют первичный спрос на транспортные услуги. Возможно, именно эти потоки проектировщик-конструктор должен принимать во внимание при разработке проекта.

Все ранее сказанное отчасти является попыткой ответа Ю.С.Кирзнеру (в его обстоятельном сообщении 2003г.[3]): каки-ми свойствами должна обладать и как должна быть настроена модель транспортного расчета, чтобы удовлетворить сформули-рованным им показателям оценки качества транспортной систе-мы?

Заключая сообщение, хотел бы поставить 2 вопроса:
1) Полезно ли открыть тематику «Поиск закономерностей, необходимых для прогноза перевозок применительно к разным моделям»?
2) Полезно ли изложить накопленные модели в виде алго-ритмов, доступных для реализации будущим разработчикам рас-четных систем?

Литература

1.Алиев А.С., Попков Ю.С., Швецов В.И. Математическое моделирова-ние транспорта //Труды семинара «Компьютерные модели развития го-рода» - С.-Пб., ИСА РАН, апрель 2003г.
2. Шершевский Ю.З. – см. статью в настоящем сб.
3.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 екатеринбург-ской) международной науч.-практ.конф. – Екатеринбург: изд-во АМБ, 2003, с.31-40