Моделирование городских пассажирских перевозок

Лекция 2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ДОСТАВКИ ПАССАЖИРОВ

Городской пассажирский транспорт представляет собой сложную систему предприятий и организаций различных видов транспорта, дополняющих друг друга и конкурирующих между собой, которые выполняют важную социальную функцию по обеспечению доставки пассажиров в нужное время и в нужное место с заданным уровнем издержек.
В логистической системе городского пассажирского транспорта компромисс составляющих ее элементов достигается на основе централизованного управления со стороны муниципальных органов власти и применения логистических информационных технологий, основанных на широком использовании ЭВМ.
В структурном плане логистическую информационную систему можно представить в виде следующих компонентов: базы данных и банка моделей.
База данных — информация о внутренней среде логистической системы пассажирского транспорта (интервалы движения, количество подвижного состава на маршрутах и т.п.) и данные о потребности в перевозках и о пассажиропотоках. Блок управления базой данных — это пакет программ, основными функциями которого является: первичная обработка полученных данных для представления их в виде, удобном для дальнейшего использования в математических моделях, агрегирование и статистическая обработка данных.Банк моделей содержит в себе математические модели, используемые для описания и анализа взаимодействий в логистической системе, а также для планирования и прогнозирования.
Функционирование информационной системы позволяет получать представление о состоянии рынка пассажиров и своевременно корректировать работу городского пассажирского транспорта для обеспечения наиболее точного соответствия потребностям пассажиров.
Учитывая особенность использования методов математического моделирования на стадии текущего планировании и управления транспортными процессами для решения задач распределения подвижных единиц по маршрутам и выбора оптимального числа подвижных единиц на каждом маршруте, целесообразно воспользоваться в качестве составной части банка моделей следующей моделью изолированного маршрута:

I =(Tпр×N)/(N-(C×P_ч)/К) если(Tпр×N)/(N-(C×P_ч)/К)≥10

Io, если (T_пр×N)/(N-(C×P_ч)/К)>10
Тпр(N) = Toпр если I>10
10×(T_пр×N)/(N-(C×P_ч)/К), если I<10

где N — количество транспортных единиц, движущихся по маршруту;
I — интервал движения между транспортами единицами, час;
Тпр — время движения по маршруту без учета времени простоя на остановках, час;

Рч — часовой пассажиропоток, час;

С — время посадки-высадки, чел/час;

Т°пр — константа, не зависящая от N;
I0 — минимальный интервал между транспортными единицами.

Критерием оптимизации для определения числа транспортных единиц и интервала движения между ними может служить сумма затрат времени пассажирами в течение часа на ожидание и проезд (Эпас, час) и затраты транспортных организаций на организацию движения в течение часа (Этр, руб):

Эобщ= Эпр + Спч * Эпас,

где Спч — стоимость пассажиро-часа, руб/час.

Выражения для расчета каждого составляющего данного критерия выглядят следующим образом:

Эпас = Эож пас + Эдв-пас,

где Эож-пас — затраты времени пассажиров на ожидание, час; Эдв-пас— затраты времени пассажиров на проезд, час.

В простейшем случае можно предположить, что:

Эож пас = 0,5 Рч
Эдв-пас = Рч Дср Тоб
где Дср — средняя доля длины маршрут, проезжаемая пассажирами.

Определяется как отношение средней дальности поездки пассажира (Ч „) к длине маршрута (lп); Тоб — время движения транспортных единиц по маршруту:

Тоб = Тпр + I ^. С ^. Рч/К.

Таким образом:

Эпас =(1/2+ Тоб ^.Дср) ^. Рч.
Выражение для Эпр имеет вид:
Эпр = Эп • N
где Эп — стоимость эксплуатации одной транспортной единицы в течение часа, руб. Стоимость пассажиро-часа определяется по формуле:
Спч=ЗП/МФР, где ЗП—месячная заработная плата пассажира, руб;
МФР — месячный фонд рабочего времени, час.

Анализируя составляющие критерия оптимальности, можно выделить три существенных фактора, позволяющих рекомендовать данную модель к применению в сложившихся экономических условиях.
Во-первых, критерий учитывает экономические интересы не одной, а обеих сторон, участвующих в процессе. Во-вторых, модель, благодаря этому, позволяет найти компромисс в потерях транспортных организаций и пассажиров. В-третьих, показатель стоимости пассажиро-часа объективно производит разграничения пассажиров по покупательной способности, что дает возможность целевого обслуживания каждой категории пассажиров на основе экономического компромисса с соответствующим уровнем предоставляемых транспортных услуг.
Алгоритм получения решения для данной модели апробирован на примере одного из маршрутов маршрутного такси г. Твери. При этом в качестве исходных данных были взяты: Рч, Тоб, Тпр, С, I0, Дср, Эп, К, МФР. Поскольку пассажиропоток на данном маршруте имел незначительный объём, ограничение на максимальное значение N не вводилось, a Nmin= 1. При анализе результатов апробации модели были установлено следующее. Модель имеет общий вид, что позволяет использовать ее как для автобусного, так и для электротранспорта. Математическая модель позволяет рассчитать Nопт транспортных средств и Iопт их движение на изолированном маршруте, основываясь на минимально возможных финансовых потерях пассажиров и транспортных предприятий. Существует сильная зав стоимость Nопт от Спч. При больших пассажиропотоках прослеживаются зависимости следующего рода: с ростом Спч увеличивается Nопт и уменьшается Iопт. В связи с тесной связью Nопт и Спч задача точной оценки Спч становится очень важна. Данная модель обладает достаточной эффективностью при больших пассажиропотоках. При пассажиропотоках, близких к номинальной вместимости транспортных единиц, применение данной модели теряет смысл, так как Nопт принимается равным единицы, и величина Спч не оказывает влияния на изменение значения Nопт. Использование модели затрудняется из-за принятия интервалов движения между транспортными единицами равными между собой, а также в случае наличия на маршруте подвижного состава различной вместимости, либо различной стоимости эксплуатации транспортных средств. Модель позволяет найти компромисс между транспортными организациями и пассажирами на основе точных и обоснованных оценок их экономических интересов.
В рамках иного подхода к определению типа и количества транспортных единиц на маршруте, когда учитывается взаимосвязь пассажиропотоков на общих участках маршрутов, имеется методика, ставящая условием оптимальности решения обеспечение минимума строительно-эксплуатационных затрат, определяемых организацией, и функционирование городского транспорта (Зэкс) и затрат времени пассажиров на поездки в стоимостном выражении (Зпас):

З= Зэкс + Зпас

Можно заметить, что целевая функция имеет вид, схожий с целевой функцией, использованной в модели изолированного маршрута. При этом Зэкс учитывает не только эксплуатационные параметры (нормы на эксплуатационные расходы на 1 км пробега, затраты на содержание ада1инистративно-управленческого персонала и т.д.), но и капитальные затраты на строительство гаража (депо) на одну транспортную единицу. Затраты времени пассажиров Зпас учитывают множество характеристик работы сети пассажирского транспорта города (напряженность на маршрутах, длины перегонов на маршрутах, плотность транспортной сети) помимо характеристике самого пассажиропотока.

Такое количество справочных и расчетных данных, входящих в состав и одного, и другого компонентов общих затрат, с одной стороны, ведет к более полному учету всех факторов работы транспорта, но с другой — значительно усложняет модель, затрудняя тем самым ее применение.