Тема 8. Показники процесу пасажирських перевезень

Основные особенности расчета параметров внешней среды при решении задач в сфере пассажирских перевозок определяются спецификой обслуживае­мой клиентуры. Практически все клиенты — это пассажиры, которые индивиду­ально выбирают направление передвижения и способ его реализации. Исклю­чение составляет обслуживание потребностей предприятий в перевозке работ­ников или групповых заявок на перевозку. Однако эти виды транспортной ра­боты занимают очень небольшой удельный вес в общем объеме перевозок пас­сажиров и задачи их организации решаются, в основном, на уровне оператив­ного планирования.

В организации пассажирских перевозок можно выделить два основных способа удовлетворения потребностей в передвижениях - индивидуальные и маршрутные перевозки.

Основная масса пассажиров обслуживается маршрутным транспортом. В этом случае подвижной состав движется по заранее оговоренным маршрутам, которые составляют маршрутную сеть региона.

Перспективное планирование

В рамках перспективного планирования работы пассажирских транс­портных систем в качестве основного параметра внешней среды выступает ко­личество передвижений, объем перевозок пассажиров или транспортная рабо­та.

Для прогнозирования объема перевозок могут быть использованы моде­ли прогностического направления, описанные в начале раздела. Но прогнозирование объемов работы пассажирских транспортных систем имеет ряд осо­бенностей, которые снижают его эффективность.

Фактором, вызывающим существенную неопределенность в прогнозировании, является порядок сбора выручки на маршрутах, для которого характерно наличие льготных категорий пассажиров и системы проездных би­летов.

В качестве основной характеристики внешней среды, от­ражающей потребности населения в перевозках, принимается не объем перево­зок, а количество передвижений.

Под передвижением понимается реализация цели изменения места рас­положения, то есть путь следования пассажира от пункта отправления до пунк­та назначения.

Но количество передвижений не может быть оценено через отчетную информацию транспортных предприятий, поэтому для его определения в ос­новном используется зависимость

где N_n - количество передвижений в городе за рассматриваемый период;

N_g — прогнозное значение численности населения в городе;

P - подвижность населения.

Подвижность - среднее количество передвижений, приходящихся на од­ного жителя города в определенный промежуток времени.

Чаще всего прогнозирование количества передвижений на перспективу определяется в разрезе года.

Для повышения точности прогнозирования общая подвижность населе­ния структурируется. В рамках общей подвижности выделяется транспортная подвижность. Отношение между ними является одной из общепринятых харак­теристик пассажирских транспортных систем и называется коэффициентом ис­пользования транспорта К_т.

(4.37)

где P _т - транспортная подвижность; P_all - общая подвижность.

Подстановка той или иной подвижности в зависимость (4.36) приводит к получению количества передвижений соответствующего вида.

Для вопросов массовых пассажирских перевозок в городах, выделяются маршрутная и сетевая подвижность.

Сетевая подвижность - среднее количество передвижений, которые реализованы на массовом городском транспорте, приходящиеся на одного жи­теля в год.

Маршрутная подвижность - количество маршрутных поездок, которые реализованы на массовом городском транспорте, приходящиеся на одного жи­теля в год.

Маршрутная поездка - путь следования пассажира от места посадки в транспортное средство городского маршрута, до высадки из него.

Отношение между ними называется коэффициентом пересадочности К_тр

где P _м - маршрутная подвижность;

P _с - сетевая подвижность.

Подстановка маршрутной подвижности в (4.36) приводит к определению количества маршрутных поездок или, иначе, к определению объема перевозок пассажиров.

Подстановка сетевой подвижности в результате дает значение количества передвижений на массовом пассажирском транспорте — показатель, в наиболь­шей степени характеризующий потребности населения в перевозках.

Население обычно делится на три относительно однородных, с точки зрения транспортной подвижности, группы: самодеятельное, несамодеятельное и учащиеся. К первой группе относятся люди, занятые работой, ко второй - де­ти и пенсионеры, к третьей — учащиеся средних специальных и высших учеб­
ных заведений. Тогда зависимость (4.36) приобретает более сложный вид

где п_H - количество однородных групп населения;

п_n - количество видов подвижности населения;

P_cij - значение подвижности i -го вида для j-ой группы населения, передви­жений/год.

Кроме количества передвижений, в качестве исходной информации при перспективном планировании, часто используется и транспортная работа. Для ее определения необходимо знать еще один показатель - среднюю дальность передвижения пассажиров 1_ср. Исследования этого параметра в разных городах показали высокую степень зависимости 1_ср от площади города. Поэтому наибо­лее общая модель для определения средней дальности передвижения выглядит следующим образом:

где F — площадь города, км²;

b — коэффициент, определяющий наиболее вероятное (b=0,3), минимальное (b=0,13) и максимальное (b=0,72) значение средней дальности передвижения.

Зависимость средней дальности передвижения от численности населения городов с плотностью населения 7,5 тыс. чел/км² приведена на рис. 4.6

Транспортная работа для города Р_g на планируемый пе­риод определяется по зависи­мости (4.41).

(4.41)

Для уточнения значения

средней дальности передвижения может использоваться структуризация горо­дов по типам застройки.

Во многих случаях транспортная работа является более ценным, в ин­формационном плане, показателем для перспективного планирования. Однако довольно большой разброс ее значений вносит дополнительные неточности в прогноз. Определение значения средней дальности передвижения также осно­вано на проведении специальных анкетных обследований.

Текущее планирование

Наиболее часто решаемой задачей текущего планирования пассажирских транспортных систем является выбор для каждого периода времени варианта маршрутной сети. Существуют и более детальные вопросы, решаемые в рамках текущего планирования. Но даже для решения задачи маршрутизации недоста­точно знания только валовых характеристик транспортной работы, которые могут использоваться в перспективном планировании. Для составления рацио­нального рацио­нального варианта маршрутной сети требуется весьма детальная информация, которая должна быть представлена в виде матрицы сетевых корреспонденции.

Величина сетевой корреспонденции определяет количество пассажиров, желающих совершить передвижение между парой районов за определенный промежуток времени.

В отличие от грузовых перевозок количество клиентов транспортной системы здесь очень велико и каждый из них имеет разнообразные потребно­сти в передвижениях. Поэтому применение индивидуального подхода к клиен­там при определении структуры внешней среды в данном случае весьма за­труднено и используется только на уровне оперативного планирования.

Определение структуры внешней среды при решении задач текущего планирования пассажирских транспортных систем основано на законе больших чисел, содержание которого в широком смысле состоит в том, что при боль­шом числе случайных явлений их средний результат практически перестает быть случайным и предсказывается с большой определенностью. Поэтому за­дача получения исходной информации состоит в определении средних значе­ний матрицы корреспонденции.

Процесс определения матрицы корреспонденции осложняется рядом факторов, обусловленных свойствами объекта исследования.

1. Отсутствие математического описания, определяющего основные причин­
но-следственные связи в процессе выбора пассажиром пары «жилье-работа».

2. Стохастичность процессов формирования пассажиропотоков, обусловлен­
ная наличием большого количества второстепенных факторов, влияющих на
точность прогноза.

3. Нестационарность объекта во времени из-за изменений в планировочной
структуре города и миграции населения.

4. Невоспроизводимость экспериментов, проявляющаяся в различной реакции
объекта на одни и те же управляющие воздействия в различные моменты вре­
мени.

5. Активность объекта, обусловленная наличием в системе пассажирского
транспорта людей с их индивидуальными целями и мотивами поведения.

6. Сложность сбора исходной информации о намерениях потенциальных пас­
сажиров, которая необходима для использования моделей прогностического
направления.

Сложность задачи определила достаточно большое разнообразие методов определения матрицы корреспонденции, классификация которых приведена на рис. 4.7.

Наиболее надежными считаются эмпирические методы, основанные на проведении анкетных обследований.

Один из вариантов такого обследования предполагает заполнение инди­видуальными респондентами анкет-вопросников, в которых они должны оха­рактеризовать направление и интенсивность своих передвижений, а также спо­соб их реализации. Такие обследования всегда проводятся выборочным мето­дом и не гарантируют точности полученной информации, как и все методы об­следования намерений.

Большее распространение получил метод обследования трудовых пере­движений. В его рамках анкеты заполняются на основании учетной информа­ции о работниках, имеющейся у предприятия. Направление трудовых поездок определяется по адресу предприятия и адресу работников. В анкету заносится численность работников, проживающих на территории каждого почтового от­деления города.

Полученная с помощью обследований информация может быть исполь­зована для формирования матрицы корреспонденции с помощью прогностиче­ских моделей.

Самый простой вариант таких расчетов выглядит следующим образом. Имеется набор характеристик транспортных районов и связей между ними, по­лученный в результате обследования, а также вариант матрицы корреспонден­ции, табл. 4.5 -4.7.

Таблица 4.5 Характеристика транспортных районов

№ транспортного района	Показатель
Количество отправлений	Количество прибытий
	HO1	HP1
	HO2	HP2
...	…	…
n	HOn	HPn

Список характеристик транспортных районов может быть значительно шире и включать балльную оценку качественных характеристик.

В данном примере в качестве характеристик связей между районами приняты расстояния между ними. Но этот список может быть существенно расширен за счет включения в него других показателей, отражающих индиви­дуальные затраты пассажиров на передвижение.

Таблица 4.6 Характеристика связей между районами (матрица расстояний)

Номера районов	Прибытия
1			n
Отправления	1	L11	L21		lnl
2	L12	L22		Ln2
п	lln	L2n		lnn

Значения внутрирайонных расстояний /,, в табл. 4.6 могут быть нулевыми.

Таблица 4.7 Матрица корреспонденции

Номера районов	Прибытия
		…	п
Отправления	1	H11	H21	…	Hn1
	H12	H22	…	Hn2
	... …	…	…
n	H1n	H2n	…	hnnn

На основании этих данных составляется табл. 4.8, которая представляет собой набор исходных данных для составления модели «спрос-предложение». В ней каждое значение корреспонденции рассматривается как отдельный опыт, результаты которого определяются характеристиками транспортных районов и связей между ними.

Таблица 4.8 Данные для составления модели «спрос-предложение»

Значение кор­респонденции hy	Общее количество отправлений из района /, HOi	Количество при­бытий в району, ИРi	Расстояние lij
H11	HO1	HP1	L11
H12	HO1	HP2	L12
…	…	…	…
H1n	HO1	HPn	L1n
H21	HO2	HP1	L21
H22	HO2	HP2	L22
…	…	…	…
hnn	HOn	HPn	lnn

По этим данным составляется модель, которая для данного случая может иметь следующий вид:

Подстановка прогнозных значений независимых признаков в (4.42) по­зволит рассчитать значения корреспонденции, относящихся к прогнозируемо­му периоду.

Для реализации этого метода не обязательно иметь все значения матрицы корреспонденции, поэтому он может быть использован для расчета недостаю­щих в матрице значений после проведения выборочного анкетного обследова­ния.

Особый класс методов определения матрицы корреспонденции состав­ляют априорные модели, основанные на гипотезах относительно закономерно­стей формирования корреспонденции.

Равновесная модель основана на допущении о полной зависимости пове­дения индивидуума в транспортной системе города от поведения других участ­ников транспортного процесса. С учетом этого был сделан вывод о существовании равновесного состояния в системе пассажирского транспорта и сформу­лирована постановка задачи определения матрицы корреспонденции.

Равновесным называется состояние, в котором ни один из участников движения не может уменьшить свои индивидуальные затраты на передвижение за счет изменения пары «жилье-работа», пути следования или способа пере­движения.

Для этих условий может быть записана система уравнений, позволяющая минимизировать суммарные транспортные затраты на передвижение. Равно­весная модель не получила широкого распространения.

Энтропийная модель основана на допущении об аналогии процессов, происходящих внутри транспортных систем с термодинамическими процесса­ми. Иными словами здесь используется допущение, прямо противоположное предыдущему — о полностью случайном поведении пассажиров в транспортной системе. Тогда величины корреспонденции определяются по принципу макси­мизации энтропии, согласно которому система с наибольшей вероятностью принимает максимально устойчивое состояние с минимумом внутренней энер­гии (максимумом энтропии).

В применении к задаче формирования матрицы корреспонденции этот принцип ведет к поиску решения уравнения

где S- энтропия системы;

n - количество транспортных районов в городе

При практических расчетах гипотеза о полностью случайном поведении пассажиров заменяется гипотезой о наличии априорной информации о пред­почтениях пассажиров при выборе пары районов i и у. Тогда расчеты по энтро­пийной модели сводятся к поиску максимума уравнения

(4.44)

где - «идеальные» корреспонденции, соответствующие априорным предпоч­тениям населения.

Максимальное значение для (4.44) находится при выполнении смысло­вых ограничений по емкостям транспортных районов по отправлению и припри­бытию

(4.45)

Основное достоинство энтропийной модели - простота ее реализации на ЭВМ, которая привела к достаточно широкому ее использованию. Недостатком является невысокая точность расчетов, которая, однако, характерна для всех априорных моделей.

Самое большое распространение из числа априорных моделей получила гравитационная модель, основанная на допущении о сходстве взаимодействия между транспортными районами города с законом всемирного тяготения. В ка­честве массы в пассажирской системе выступают емкости транспортных рай­онов по отправлению и прибытию. Общий вид зависимости для определения значений корреспонденции.

где c_ij - функция индивидуальных издержек пассажиров при передвижении из района i в j.

Функция индивидуальных издержек пассажиров обычно принимается обратной дальности либо времени передвижения

где t_ij — время передвижения между районами г иу.

В реальных расчетах общий вид модели (4.46) чаще всего заменяется за­висимостью (4.48), которая позволяет получить приемлемое решение, отра­жающие общие связи между параметрами в модели

где k_ij — калибровочный коэффициент, обеспечивающий выполнение усло­вий (4.45).

Вычисление матрицы корреспонденции сводится к двухэтапной проце­дуре, пример которой приведен ниже. Для расчета матрицы необходимо иметь значения емкостей по отправлению и прибытию и задать коэффициенты тяго­тения между районами. Однако обычно коэффициенты тяготения определяют­ся на основе зависимостей (4.47), поэтому в исходную информацию включают­ся данные о расстояниях или времени передвижения между районами.

Но эта модель, как и другие из числа априорных не дает гарантий высо­кой точности расчетной матрицы.