Оптимизация маршрутов городского пассажирского транспорта в средних городах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.10, кандидат технических наук Богомолов, Андрей Александрович

• Богомолов, Андрей Александрович
• кандидат технических наук
• 2002

Оглавление диссертации кандидат технических наук Богомолов, Андрей Александрович

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА.

1.1. Состояние проблемы организации городского пассажирского транспорта и выбор направления исследований.

1.2. Анализ методов расчета маршрутов городского пассажирского транспорта.

1.3. Анализ процесса формирования сети городского пассажирского транспорта и динамика ее развития в средних городах.

1.4. Краткие выводы по обзору.

1.5. Цель и задачи исследования. Целевая функция. Общая методика исследования.

1.6. Выводы по первой главе.

ГЛАВА II. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОБСЛЕДОВАНИЯ

ПАССАЖИРОПОКА В СРЕДНИХ ГОРОДАХ.

2.1. Методика обследования пассажиропотоков на маршрутах городского пассажирского транспорта для определения количества поездок пассажиров.

2.1.1. Пассажиропотоки и методы их обследования. Общие положения предлагаемой методики проведения обследований пассажиропотоков для определения количества поездок пассажиров.

2.1.2. Методика проведения работы по обследованию.

2.2. Корректировка объемов перевозки пассажиров на городском пассажирском транспорте.

2.3. Выводы по второй главе.

ГЛАВА III. АЛГОРИТМ РАСЧЕТА ОПТИМАЛЬНЫХ МАРШРУТОВ ПАССАЖИРСКОГО ТРАНСПОРТА В СРЕДНИХ ГОРОДАХ.

3.1. Выбор и обоснование схемы расчета.

3.2. Разработка алгоритма расчета оптимальных маршрутов городского пассажирского транспорта. Программа оптимизации.

3.2.1. Расчет транспортной сети городского пассажирского транспорта.

3.2.2. Исходные данные для расчета.

3.2.2.1. Карта города с транспортной сетью.

3.2.2.2. Размеры пассажиропотоков между всеми пунктами города.

3.2.3. Расчет кратчайшего пути между пунктами.

3.2.4. Расчет маршрутов, вводимых волевым способом.

3.2.4.1. Ввод маршрутов волевым способом.

3.2.4.2. Подсчет вводимых маршрутов.

3.2.4.3. Расчет максимального пассажиропотока на перегоне.

3.2.4.4. Расчет вводимых маршрутов.

3.2.4.5. Расчет остатка подвижного состава.

3.2.4.6. Корректировка матрицы парных корреспонденций.

3.2.4.7. Расчет общих затрат времени всех пассажиров, перевезенных на вводимых маршрутах.

3.2.4.8. Расчет транспортной работы, выполненной на вводимых маршрутах.

3.2.5. Расчет экспрессных маршрутов.

3.2.5.1. Выбор экспрессных маршрутов.

3.2.5.2. Расчет экспрессных маршрутов.

3.2.5.3. Расчет остатка подвижного состава.

3.2.5.4. Корректировка матрицы парных корреспонденций.

3.2.5.5. Расчет общих затрат времени всех пассажиров, перевезенных на экспрессных маршрутах.

3.2.5.6. Расчет транспортной работы, выполненной на экспрессных маршрутах.

3.2.6. Расчет скоростных маршрутов.

3.2.6.1. В ыбор скоростных маршрутов.

3.2.6.2. Расчет максимального пассажиропотока на перегоне маршрута.

3.2.6.3. Расчет скоростных маршрутов.

3.2.6.4. Расчет остатка подвижного состава.

3.2.6.5. Корректировка матрицы парных корреспонденций.

3.2.6.6. Расчет общих затрат времени всех пассажиров, перевезенных на скоростных маршрутах.

3.2.6.7. Расчет транспортной работы, выполненной на скоростных маршрутах.

3.2.7. Расчет трамвайных маршрутов.

3.2.7.1. Ввод конечных пунктов.

3.2.7.2. Выбор трамвайных маршрутов для расчетов.

3.2.7.3. Расчет трамвайных маршрутов.

3.2.7.4. Расчет остатка подвижного состава.

3.2.7.5. Корректировка матрицы парных корреспонденций.

3.2.7.6. Расчет общих затрат времени всех пассажиров, перевезенных на трамвайных маршрутах.

3.2.7.7. Расчет транспортной работы, выполненной на трамвайных маршрутах.

3.2.8. Расчет троллейбусных маршрутов.

3.2.9. Расчет обычных автобусных маршрутов.

3.2.9.1. Ввод времени, затрачиваемого пассажиром на пересадку в пунктах.

3.2.9.2. Расчет исходной маршрутной схемы.

3.2.9.3. Расчет дополнительных сквозных маршрутов.

3.2.9.4. Расчет потенциалов для пассажиропотоков.

3.2.9.5. Расчет дополнительных маршрутов.

3.2.9.6. Проверка полученной схемы на заданный коэффициент использования вместимости.

3.2.9.7. Расчет остатка подвижного состава.

3.2.9.8. Расчет общих затрат времени всех пассажиров, перевезенных на обычных маршрутах.

3.2.9.9. Расчет транспортной работы, выполненной на обычных маршрутах.

3.2.10. Расчет итоговых значений.

3.2.10.1. Расчет общей транспортной работы по всем маршрутам

3.2.10.2. Расчет общих затрат времени на передвижение всех пассажиров.

3.3. Корректировка работы маршрутов городского пассажирского транспорта в межпиковое время.

3.4. Выводы по третьей главе.

ГЛАВА IV. ОПТИМИЗАЦИЯ МАРШРУТОВ ГОРОДСКОГО

ПАССАЖИРСКОГО ТРАНСПОРТА (НА ПРИМЕРЕ Г. ЧЕРЕПОВЦА).

4.1. Исследование пассажиропотоков городского пассажирского транспорта, их оценка.

4.1.1. Расчет пассажиропотока на городском пассажирском транспорте.

4.1.2. Проверка достоверности полученных данных при обследовании пассажиропотоков на городском пассажирском транспорте.

4.2. Матрица кратчайших расстояний и парных корреспонденций.

4.3. Расчет оптимальных маршрутов городского пассажирского транспорта.

4.4. Анализ результатов расчета и формирование сети городского пассажирского транспорта.

4.5. Выводы по четвертой главе.

ГЛАВА V. ВНЕДРЕНИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА

РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ.

5.1. Разработка схемы внедрения.

5.2. Реализация результатов работы на маршрутах г. Череповца.

5.3. Экономическая оценка результатов работы.

5.4. Выводы по пятой главе.

ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ. ПЕРСПЕКТИВЫ

РАЗВИТИЯ РАБОТЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Оптимизация маршрутов городского пассажирского транспорта в средних городах»

На долю городского общественного пассажирского транспорта в России приходится не менее 80% всех пассажирских перевозок, осуществляемых в стране. Протяженность только автобусных маршрутных линий составляет более 2 млн. км.

Кроме автобусов, в городах перевозятся пассажиры и на других видах наземного транспорта. В частности, на электрическом транспорте, в активе которого 3 тыс. км трамвайных путей и 4,5 тыс. км троллейбусных линий.

Всего в нашей стране общественные перевозки пассажиров выполняют около 105 тыс. автобусов и 25 тыс. трамваев и троллейбусов, ежедневно перевозится больше 21,5 млрд. пассажиров [82].

За годы реформ в городских перевозках произошли значительные перемены. Начавшиеся в начале 90-х годов реформы сопровождались резким снижением жизненного уровня населения и ростом цен на билеты для проезда на городских маршрутах. Уровень транспортного обслуживания населения городским пассажирским транспортом существенно снизился. В России для городских пассажирских перевозок ныне используются автобусы, более половины которых полностью самортизированы и 40% требует списания, поэтому проблема перевозки пассажиров существенно обострилась.

Обеспеченность наземным транспортом в городах России составляет около 60% от потребности. Практически приостановлено обновление парка общественного транспорта из-за отсутствия средств на его приобретение. Пассажирские перевозки убыточны из-за перевозки большого числа льготных пассажиров и регулируемых тарифов, как следствие этого убыточны ПАТП. Компенсация расходов на перевозку льготных пассажиров обеспечивается в неполных размерах. К тому же удельный вес пассажиров, перевозимых на льготных условиях, растет. По некоторым сведениям, он доходит до 65% [63].

Автор статьи [51] привел сравнительную характеристику городского пассажирского транспорта на примере двух средних городов. Была показана реальная стоимость проезда, которая ниже стоимости билета на проезд. Однако из-за отсутствия возмещения выпадающих доходов транспорт, тем не менее, остается убыточным.

В одной из работ автор статьи (135] показал на примере городов РФ (Саратова, Ярославля, Дзержинска (Нижегородской области) и др.) сложившиеся проблемы городского пассажирского транспорта и пути их решения. Наглядно привел диаграммы по выручке и покрываемости затрат на пассажирских предприятиях данных городов. Оказывается, большая величина убытков вызвана высокой себестоимостью перевозок и большим количеством льготников, имеющих право бесплатного проезда. В иных условиях городской пассажирский транспорт в России может быть, если не прибыльным, то как минимум, безубыточным.

Имеются в России и достаточно эффективные достижения. Уже 7 лет [51] усилиями мэрии г. Череповца под руководством советника мэра по транспорту А.П. Лещенко нарабатывается система городских пассажирских перевозок, почти идеально приспособлена для перехода к рыночной модели. За это время опыт г. Череповца стал достоянием всей России. Лучшим годом по пассажирскому сообщению в России был 1985-й, автор называет его нормой. Сегодня на 1000 жителей г. Череповца приходится автобусов около 1,3-1,4 при норме 1, на 1 км дорог около 1,17 автобуса при норме 0,67 и 5,9 трамвая при норме 2,5. Приблизительно 60% пассажиров на городских маршрутах перевозится частными предпринимателями, причем на тех же условиях, что и муниципальным транспортом. Что касается городов России, то сейчас в среднем приходится 0,3 автобуса на 1 км дорог [51].

Задача повышения эффективности работы городского пассажирского транспорта в принципе может быть решена как за счет обновления транспорта, так и за счет повышения эффективности работы имеющегося подвижного состава. Но, чтобы снизить затраты предприятий на выполнение транспортной работы, необходимо усовершенствовать методы работы, и, как следствие этого, обеспечить снижение себестоимости перевозок и улучшение качества обслуживания.

Для того чтобы снизить затраты на перевозку пассажиров и добиться минимизации бюджетных расходов при обеспечении нормативного качества, необходимо разработать систему действий по улучшению условий работы всех участников перевозочного процесса [54]. В средних городах, да и не только, маршрутные схемы сложились исторически, по мере роста городов и требований населения. Это вызывает увеличение затрат на перевозку пассажиров у перевозчика. Да и сами пассажиры из-за несовершенства маршрутной сети имеют увеличенное время следования.

Средний город - это город с числом жителей 200 тыс. - 500 тыс. с ограниченным числом видов транспорта, город, в котором подавляющее большинство поездок выполняется без пересадок.

Известно значительное количество работ [1,5,6,10,15,25,33, 34,35,37,46,47,93,110,111,112,153,155], посвященных оптимизации маршрутов городских автобусов и транспорта в целом. В то же время, как показывает опыт, назначение маршрутов не может опираться только на математические расчеты. Приходится учитывать традиции, привычки, экологические и иные факторы. А неизбежные отступления от расчетных моделей приводили к разрушению рассчитанной системы маршрутов в целом. Поэтому в реальной жизни внедрения оптимальной маршрутной схемы не происходило. В предлагаемой работе предпринята попытка обойти противоречие между теоретическими моделями и реальными возможностями в режиме динамического программирования.

Актуальность работы, по нашему мнению, определяется необходимостью более эффективного использования подвижного состава для перевозки пассажиров.

Постановка работы обусловлена следующими обстоятельствами:

- исторически сложившиеся транспортные сети в городах не обеспечивают оптимальные затраты средств и времени на перевозку пассажиров;

- неоптимальная транспортная сеть требует от пассажира излишних затрат времени на ездку и увеличивает число пересадок;

- низкий уровень жизни населения не позволяет устанавливать такой тариф, который обеспечивает приобретение и восполнение подвижного парка;

- муниципальные бюджеты не располагают возможностью в полной мере компенсировать пассажирским предприятиям расходы за перевозку пассажиров.

Цель диссертационной работы. Целью работы является повышение эффективности использования подвижного состава ГПТ за счет оптимизации маршрутов и расписания движения пассажирского транспорта.

Методы исследования. В качестве основных методов исследования используется системный анализ и динамическое программирование. Экспериментальные исследования проводились на городских пассажирских предприятиях и маршрутах наземного городского общественного транспорта г. Череповца и г. Вологды.

При получении результатов расчетов используются положения теории вероятностей и математической статистики, математического моделирования, динамического программирования. Расчет характеристик элементов системы и отдельных параметров выполнялся с использованием ЭВМ, а также программного обеспечения.

Научная новизна исследований заключается в том, что:

- разработаны алгоритм и программа расчета по оптимизации маршрутов городского пассажирского транспорта в средних городах, учитывающие возможность принятия волевых решений при использовании различных видов пассажирского транспорта;

- разработана модульная модель расчета оптимальных маршрутов городского пассажирского транспорта, учитывающая возможность посадки пассажиров для следования в различные пункты маршрута;

- разработана методика обследования пассажиропотоков в городах, сочетающая результаты выборочного обследования пассажиропотоков и информации, полученной с крупных градообразующих предприятий.

Практическая ценность исследований заключается в следующем:

- разработан алгоритм и программа по оптимизации маршрутов городского пассажирского транспорта в средних городах;

- результаты диссертационной работы использованы для расчета маршрутной сети в городах Череповце и Вологда;

- выполненные исследования вошли в научно-технические отчеты по расчету пассажиропотоков на городском общественном транспорте в г.г. Череповце и Вологде.

Реализация результатов работы. Результаты выполненных исследований вошли в учебный процесс ВоГТУ в курс по автомобильным перевозкам. Результаты выполненных работ и исследований используются в г. Череповце.

Апробация работы. Основные результаты исследований доложены, обсуждены и получили одобрение на первой областной межвузовской научно-практической конференции 25-26 мая 2000 г. "Вузовская наука -региону", на межвузовской научно-методической конференции 24 мая 2000г. "Образование на рубеже III тысячелетия", на второй региональной межвузовскоЙ научно-технической конференции 23-24 февраля 2001 г. "Вузовская наука — региону", на третьем областном межвузовском конкурсе компьютерных программ, на заседаниях кафедры "Автомобили и автомобильное хозяйство" Вологодского государственного технического университета.

Публикации. По результатам диссертации опубликованы 6 статей в сборниках научных трудов Вологодского государственного технического университета общим объемом более 1,5 печатных листов.

Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и библиографии. Объем диссертации составляет 273 страниц машинописного текста, содержит 62 таблицы и 44 рисунка. В конце работы дан список использованных научных источников, включающий 169 наименований (из йих 161 на русском и 8 - на иностранных языках).