Моделирование сложных транспортных систем

В общем виде задача выбора схемы автобусных мар­шрутов в городах формулируется следующим образом.

Имеется транспортная сеть — улицы города, по которым возможно движение автобусов. Заданы крупные пункты зарождения и погашения пассажиропотоков узлы и соединяющие их участки улиц — звенья тран­спортной сети. Установлены размеры пассажиропотоков между узлами заданной транспортной сети и типы ав­тобусов, обслуживающие намечаемые линии, и их характеристики.

Требуется определить такую схему автобусных маршрутов, чтобы суммарные затраты времени пассажирами на ожидание, проезд и пересадки были минимальными. При этом на решение могут быть наложены следующие ограничения: использование вместимости автобусов должно быть не ниже заданного коэффициента; интервал между отправлениями автобусов не может превышать заданной величины, различной для разных линий; протяженность маршрута должна быть не меньше минимальной и не больше максимальной длины, которая заранее задается; маршруты не должны начинаться и заканчиваться в тех узлах, которые не могут быть использованы для организации конечных пунктов маршрутов, и другие ограничения, вытекающие из местных условий каждого конкретного города.

Исходя из указанной формулировки задачи выбора схемы автобусных маршрутов в городах для ее решения необходимы следующие основные исходные данные.

1. Карта города с транспортной сетью, состоящей из пунктов зарождения и погашения пассажиропотоков и улиц, соединяющих эти пункты, по которым возможно л движение автобусов.

Под пунктами зарождения и погашения пассажиропотоков обычно понимаются транспортные микрорайо­ны города. При разбивке города на микрорайоны в пер­вую очередь используются естественные и искусственные рубежи (реки, железнодорожные линии и т. п.). Тран­спортные магистрали при этом по возможности должны быть осями симметрии микрорайона, площадь которо­го — в пределах 250—350 га, что обеспечивает подход пассажиров к остановочным пунктам не более чем 700м.

Поэтому при решении данной задачи принимается, что пешие переходы до и от остановки зависят не от схемы маршрутов, а от разветвленности транспортной сети. В связи с этим общие затраты времени пассажирами на пешие передвижения принимаются постоянными, независимыми от схемы маршрутов, и поэтому в расчетах не учитываются. На транспортной сети указываются каждого ее участка и время следования автобуса, по этим участкам.

2. Размеры пассажиропотоков между всеми пунктами (микрорайонами) города, которые определяются на основе анкетного обследования пассажиропотоков, при этом в каждой анкете указывается, откуда и куда (адрес или место начала и окончания передвижения) следует пассажир, что позволяет при обработке анкет делить соответствующие микрорайоны начала и окончания поездок пассажиров. Наиболее целесообразно схему разрабатывать на основе трудовых других поездок в утренние часы пик в зимнее время. Можно проводить выборочное анкетное обследование пассажиропотоков, что может значительно сократить трудоемкость. Для обработки материалов анкетного обследования можно использовать электронно-вычислительную технику.

3. Используемая вместимость единицы подвижного состава с учетом заданного коэффициента наполнения, обеспечивающего предоставление пассажирам необходимых удобств поездки.

4. Время, затрачиваемое одним пассажиром на пересадки в каждом пункте.

5. Максимальные (и в некоторых случаях минималь­ные) интервалы движения автобусов. 6. Минимальный коэффициент использования вместимости автобусов по всей сети маршрутов в целом, обеспечивающий определенное эффективное использование имеющегося или планируемого парка автобусов.

Если необходимо учитывать дополнительные огра­ничения при расчете схемы автобусных маршрутов, о которых говорилось выше, то необходимы соответствую­щие исходные данные о возможной минимальной и максимальной протяженности маршрута и др.

Число возможных вариантов построения схемы мар­шрутов выражается очень большой величиной. Наилуч­шее решение находится где-то между двумя крайними вариантами.

Все микрорайоны связываются непосредственно меж­ду собой прямыми маршрутами, и тогда при поездках все пересадки будут полностью исключены и при этом количество маршрутов будет наибольшее: , где п — число микрорайонов.

Так, если имеется 30 районов, то максимальное ко­личество маршрутов может составить 435. Однако при большом числе автобусных маршрутов пассажиропото­ки, приходящиеся на каждый из них, будут мелкими и при условии заданного использования вместимости автобусов последние будут двигаться на линии с боль­шими интервалами, что вызовет потери времени пасса­жиров на ожидание автобусов на остановках.

Другим крайним вариантом при простейшем линей­ном расположении микрорайонов является вариант, когда маршруты назначаются только между соседними микрорайонами, и их число будет т = п—1, т. е. при 30 микрорайонах таких маршрутов будет 29. Однако при этом будут иметь место максимально возможное число пересадок пассажиров и соответствующие этому затраты времени на пересадки. Таким образом, необхо­димо выбрать определенную комбинацию прямых и уча­стковых маршрутов, которая обеспечивала бы мини­мальные суммарные затраты времени пассажиров на поездки. Общее количество таких комбинаций в этой задаче равно т. е. является очень большим. При больших значениях п расчет всех вариантов невоз­можен. Метод комбинаторного анализа с направленным отбором вариантов позволяет путем расчета лишь части вариантов найти наилучший из них.