Содержание к диссертации
Введение
1. Традиции и модернизм в моделировании городского общественного транспорта 11
1.1. Анализ функционирования системы городского общественного транспорта 11
1.2. Классические подходы к моделированию городского общественного транспорта 35
1.3. Современные подходы к моделированию городского общественного транспорта 50
2. Совершенствование комплекса моделей городского общественного транспорта 63
2.1. Подход к применению показателей эффективности 63
2.2. Варьируемый мультипликативный показатель уровня пассажирского сервиса 79
2.3. Характеристики выбора пассажиром вида транспорта 90
2.4. Методы моделирования пассажиропотока 102
3. Моделирование городского общественного транспорта фрактальными и логико-вероятностным методами 115
3.1. Применение прикладных пакетов в моделировании городского общественного транспорта 115
3.2. Моделирование динамики пассажиропотока фрактальными методами 121
3.3. Моделирование выбора вида транспорта и маршрута логико-вероятностным методом 133
4. Заключение 156
5. Библиографический список 161
- Классические подходы к моделированию городского общественного транспорта
- Варьируемый мультипликативный показатель уровня пассажирского сервиса
- Применение прикладных пакетов в моделировании городского общественного транспорта
- Моделирование выбора вида транспорта и маршрута логико-вероятностным методом
Введение к работе
Актуальность темы диссертационного исследования. Российские города строились в расчете преимущественно на общественный транспорт. Состояние и развитие транспортных сетей не позволяют им угнаться за современными темпами роста автомобилизации и грузоперевозок. Это приводит к значительному уменьшению скорости движения грузов и пассажиров, повышению транспортных издержек и уровня мобильности населения и экономических субъектов по сравнению со странами, имеющими развитую транспортную инфраструктуру. Автобум в условиях острой нехватки пропускной способности и плохого состояния дорожного полотна порождает заторы, рост аварий, ухудшение экологической среды и доступности объектов притяжения пассажиропотоков. Негативные последствия неконтролируемой автомобилизации становятся угрозой жизнедеятельности экономических субъектов и жителей, т.е. самому существованию городов.
В России рост автомобилизации осложняется кризисом городского массового транспорта, который характеризуется: резким падением пассажирооборота; старением и сокращением автопарка; снижением организации и координации перевозок; ухудшением технико-экономических и финансовых показателей. На первый план проблем управления выдвигается весь спектр вопросов, касающихся улучшения функционирования городского общественного транспорта (ГОТ), что и определяет актуальность темы данного диссертационного исследования.
Степень разработанности научной проблемы. В ходе работы над диссертационным исследованием были изучены труды авторов двух основных подходов, сложившихся в экономико-математическом моделировании городского пассажирского транспорта (ГПТ), - детерминистско-оптимизационного и вероятностно-адаптивного. Значительный вклад в разработку первого внесли ученые Антошвили М.Е., Бакаев А.А., Беленький А.С., Варелопуло Г.А., Герами В.Д., Гуц Ю.И., Ембулаев В.Н., Канторович Л.В., Либерман С.Ю., Спирин И.В., Швецов В.И. и др. В моделях ставились различные цели и соответственно им определялись разные критерии. Необходимость учета случайных факторов способствовала появлению второго направления, которое успешно развивали Белокуров С.В., Бергман А.К., Дьяконов А.Б., Клинковштейн Г.И., Кривошеенко Ю.В., Михайлов А.С., Яворский В.В. и др. Достоинства обоих подходов реализуются, например, Корягиным М.Е., Семеновой О.С., Сериковым А.А., Сорокиным А.А. в имитационном моделировании, воспроизводящем естественные процессы в ГОТ и дающем исходный материал для выбора наилучшего варианта.
Отдельными вопросами улучшения функционирования пассажирских перевозок ГОТ, который в расчете на одного пассажира более экологичен, компактен, менее затратен, занимались Богомолов А.А., Бунеев В.М, Гудков В.А., Кравченко Е.А., Петров М.Б., Сафронов Э.А., Соболь В.К., Хархаров А.М., Штанов В.Ф. и др. Однако в этой области исследований не сложился единый подход к определению критерия эффективности. Эта проблема осложняется недостаточным опытом управления транспортными системами (ТС) в рыночной экономике, а также учетом российских особенностей. Каждая заинтересованная в транспортной услуге сторона руководствуется своей экономической оценкой уровня сервиса и эффективности.
Многие зарубежные работы посвящены выбору способа перемещения (личный или общественный транспорт), а вопросы совмещения маршрутных схем из-за высокого коэффициента пересадочности в них не рассматриваются. В экономически развитых странах при оценке эффективности и совершенствовании ТС большое внимание уделяют ухудшению экологии и здоровья, потере времени и городской территории, что нужно учитывать и в России.
Целью диссертационного исследования является построение комплекса моделей ГОТ с использованием компьютерного численного моделирования, фрактальных и логико-вероятностного методов, расширяющих прикладные возможности математики для решения задач эффективного функционирования системы пассажирских перевозок. Для достижения поставленной цели были последовательно поставлены и успешно решены следующие взаимосвязанные задачи:
проанализировано состояние ГОТ в России, подходы, методы и модели его анализа как сложной социально-экономической системы;
построена структура показателей эффективности функционирования ГОТ, в т.ч. показателей качества транспортного сервиса, и усовершенствован подход к их применению в моделях ГПТ;
разработан показатель уровня пассажирского сервиса в соответствии с действующим законодательством и характеристиками спроса пассажиров и получено оптимальное решение для модели зависимости убытка ГОТ от уровня пассажирского сервиса;
рассмотрены показатели обслуживания, влияющие на выбор пассажиром маршрута и вида ГОТ и методы их оценки; исследованы методы анализа динамики пассажиропотока и возможность применения в моделировании ТС логико-вероятностного и фрактальных методов;
проведена оценка программного обеспечения на предмет возможностей его использования для решения задач, поставленных в диссертационной работе;
предложены и опробованы фрактальные методы для моделирования динамики пассажиропотока и логико-вероятностный метод (ЛВМ) выбора пассажирами конкурирующего маршрута и вида транспорта.
Объектом исследования послужила система пассажирских перевозок ГОТ в послеплановой экономике и факторы, определяющие ее функционирование и развитие.
Предметом исследования являются математические методы и подходы к моделированию системы пассажирских перевозок ГОТ с целью повышения эффективности ее функционирования.
Теоретическая и методологическая основа диссертации включает труды отечественных и зарубежных ученых в области транспорта по системному анализу, исследованию операций, теории вероятностей и математической статистике, маркетингу, логистике, квалиметрии, а также исследования в области фракталов и логико-вероятностного моделирования. Большое влияние оказали публикации и материалы урбанистов, специалистов по организации и управлению ГОТ, нормативно-законодательные акты, концепции, программы и методики развития ТС.
В качестве инструментов исследования в диссертационной работе нашли применение разнообразные методы: системный подход, анализ и синтез, статистическая сводка и группировка, графическое представление и анализ данных, теория вероятностей, численное компьютерное моделирование, ЛВМ, статистический и фрактальный анализ рядов динамики и другие методы.
Информационную базу исследования составили правовые документы органов власти разных уровней, данные статистических органов, материалы периодических изданий и интернет-ресурсов, архивные данные субъектов автотранспортной деятельности г. Северодвинска, исследования автора.
Обоснованность и достоверность результатов исследования подтверждается:
- использованием в качестве теоретико-методологической основы диссертации фундаментальных исследований и прикладных разработок ведущих отечественных и зарубежных специалистов в области ГОТ,
- фактом проведения на протяжении последних десяти лет в России и за рубежом исследований и разработок, направленных на внедрение логико-вероятностного и фрактальных методов при моделировании в технике, информационных технологиях, медицине, на фондовом рынке и других областях исследуемых процессов и систем;
- анализом и обобщением большого количества федеральных, региональных и муниципальных нормативных правовых актов, статистических данных, концепций, программ и методик развития ТС;
- использованием научных методов исследования, проверенных различными исследователями на обширном материале в разных областях знания;
- использованием для анализа и расчетов реальных исходных экономических данных, предоставленных хозяйствующими субъектами автотранспортной деятельности.
Достоверность результатов моделирования пассажиропотока фрактальными методами обеспечивается получением устойчивых сопоставимых результатов на независимых интервалах для различных транспортных процессов, а выбора пассажиром маршрута и вида ГОТ – апробацией на маршрутных схемах г. Северодвинска.
Соответствие диссертации Паспорту научной специальности. Содержание диссертационной работы соответствует п. 1.2. «Теория и методология экономико-математического моделирования, исследование его возможностей и диапазонов применения: теоретические и методологические вопросы отображения социально-экономических процессов и систем в виде математических, информационных и компьютерных моделей» и п. 1.8. «Математическое моделирование экономической конъюнктуры, деловой активности, определение трендов, циклов и тенденций развития» Паспорта научной специальности 08.00.13 – Математические и инструментальные методы экономики.
Научная новизна диссертационной работы состоит в совершенствовании подхода к описанию системы ГОТ в виде комплекса последовательно-взаимосвязанных оптимизационных моделей, в которых следует учитывать не только экономические, но и технические и социально-экологические показатели эффективности, вероятностный характер оценки затрат времени пассажиром, нестационарность и нелинейность пассажиропотока. Построенные в рамках такого подхода модели являются адекватным инструментом для принятия обоснованных управленческих решений при регулируемом рынке и нестабильной внешней среде.
Наиболее существенные результаты исследования, обладающие научной новизной и полученные лично соискателем:
1) построена структура показателей эффективности транспортной системы и разработан подход к их применению в моделях ГПТ;
2) введены новые составляющие – комплексность, доступность и безопасность – в мультипликативный показатель уровня пассажирского сервиса и исследованы его основные свойства;
3) разработан интегральный показатель уровня пассажирского сервиса, варьируемый в соответствии с требованиями всех заинтересованных сторон, усовершенствован алгоритм вычисления его оптимального значения по значениям переменных затрат и параметров влияния уровня сервиса на пассажиропоток;
4) получены численное и графическое решения в модели зависимости убытка ГОТ от качества обслуживания;
5) предложена и опробована фрактальная модель пассажиропотока, позволяющая выделить тренд, цикличность, сезонность и непериодический цикл объемов перевозок ГПТ;
6) сконструирована схема возможных вариантов выбора пассажиром вида транспорта и маршрута при наличии микроавтобусов, коммерческих и социальных автобусов;
7) разработана и опробована логико-вероятностная модель распределения пассажиропотока между видами транспорта и маршрутами в зависимости от получения пассажирами льгот, интервала движения подвижного состава (ПС), стоимости и времени поездки.
Теоретическая и практическая значимость исследования.
Теоретическая ценность результатов работы заключается в совершенствовании концепции описания функционирования ГОТ в виде комплекса моделей, включающей систематизацию и обновление показателей эффективности ТС и подход к их применению, использование новых для транспорта логико-вероятностного и фрактальных методов моделирования.
Практическая значимость исследования заключается в том, что реализация предложенного подхода будет способствовать повышению эффективности функционирования ГОТ и качества обслуживания населения, оптимизации затрат перевозчика, бюджета и пассажиров. Более точное описание структуры пассажиропотока и предсказание периодов его стабильности поможет в прогнозировании объемов необходимого финансирования, оптимальном планировании графиков технического обслуживания и закупок ПС, а моделирование потребительского выбора маршрута и вида ГОТ – улучшению организации пассажирских перевозок и уровня сервиса операторами транспортных услуг и сокращению доли «теневого» рынка.
Основные положения диссертационной работы доведены до уровня практических методик и могут быть использованы работниками, занимающимися организацией перевозок на уровне транспортных предприятий и муниципалитетов.
Апробация результатов исследования. Основные положения, выводы и рекомендации диссертации докладывались автором на международных, всероссийских, региональных и межвузовских научно-практических конференциях. Отдельные положения диссертации реализованы в ООО «МАЛавто» г. Северодвинска, использованы при чтении дисциплин «Исследование операций в экономике» и «Теория систем и системный анализ» в гуманитарном институте филиала ФГАОУ ВПО «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова» в г. Северодвинске Архангельской области и ФГАОУ ВПО «Северодвинский филиал Московского государственного университета экономики, статистики и информатики».
Публикации результатов исследования. Основные результаты исследования изложены в 14 печатных работах общим объемом 5,85 п.л., в том числе 2 печатные работы в изданиях, рекомендованных ВАК.
Структура диссертации определена, исходя из целевой установки и логической последовательности решения задач исследования. Работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованных источников из 199 наименований и 11 приложений.
Классические подходы к моделированию городского общественного транспорта
ГПТ, как слабоструктурированную систему, следует рассматривать с точки зрения системного подхода. С одной стороны, ГОТ является подсистемой города. С другой - сложная динамическая, стохастическая система, являющаяся совокупностью взаимосвязанных частей, от согласованного взаимодействия которых зависит результат ее работы. Сложность обусловлена наличием неоднородных элементов в составе (различных видов транспорта, типов ПС и разных перевозчиков многообразной формы собственности) и разнообразием потребностей обслуживаемых пассажиров.
ГОТ обеспечивает нормальную жизнедеятельность всех слоев населения и сфер общества. Это достигается сочетанием градостроительного и транспортного подходов. Первый направлен на снижение нерациональных транспортных потребностей [13; 198]. Способы его осуществления: рационализация размещения жилой и производственной зоны, культурно-бытовых, спортивно-зрелищных и других объектов; совершенствование сферы услуг (например, организация доставки товаров и услуг к потребителю, прием заявок на обслуживание и доставку билетов и товаров по телефону и через Интернет); приближение места работы или учебы и места жительства (смена расположения квартиры и службы одновременно, электронный бизнес, дистанционное обучение и др.). Второй - на совершенствование ТС города.
Комплексно изучить городские пассажирские перевозки натурным экспериментом невозможно и нецелесообразно. Во-первых, из-за сложности, трудоемкости, и дороговизны изысканий. Во-вторых, из-за динамичности изменений как объекта исследования, так и воздействий на него внешней среды (нормативно-законодательных, демографических, социальных и др.). Поэтому, в условиях смены центров зарождения и поглощения пассажиропотоков, роста числа личных автомобилей и изменения подвижности горожан, усиления конкуренции перевозчиков, моделирование по-прежнему остается актуальным.
Определение объекта исследования {модели) означает разбиение системы на элементы, взаимосвязанные существенными относительно цели признаками. Например, в условиях неразвитой для пешеходного и велосипедного движения инфраструктуры и отсутствия электрического транспорта модель выбора пассажиром обычного таксомотора рт, маршрутного такси рш, автобуса ра или индивидуального транспорта рит можно рассматривать как систему попарно несовместных событий, образующих полную группу: рт + рМТ + рит + ра = 1. При этом важно обеспечить полное удовлетворение потребностей пассажиров, компенсируя перевозки общественным транспортом «льготных» категорий населения; предоставляя возможность поездок более дорогостоящих, но и комфортных с точки зрения времени и наличия только сидячих мест.
Первые экономико-математические модели разрабатывались для решения локальных, относительно простых задач и давали оптимальный результат к единственной проблеме: симплексный метод, транспортная задача. Для задания системы ограничений и целевой функции использовались наиболее вероятные значения коэффициентов при переменных. Сравнительно несложные «мягкие» модели находят применение, например, для описания конкуренции с помощью теории игр, когда каждый вид ГОТ стремится увеличить пассажиропоток, привлекая потенциальных пассажиров конкурирующих видов [97; 117].
В транспортной науке сложились два основных подхода к экономико-математическому моделированию: 1) детерминистско-оптимизационный - дает возможность получить оптимальные решения относительно принятого критерия эффективности при заданных ограничениях на область допустимых решений; 2) вероятностно-адаптивный — позволяет учесть в модели случайные факторы; значения выходных характеристик, в отличие от оптимизационных моделей, могут быть предсказаны только в вероятностном смысле. Моделирование на базе первого подхода предоставляет на рассмотрение варианты развития ТС с учетом изменения ее состояния и развития с целью выбора из них оптимального (рационального). Много оптимизационных моделей разработано в эпоху плановой экономики. Имеются модели отдельного региона [4; 45; 54; 97; 100], предприятия, объединения [5; 12], маршрута [18; 27; 34], в т.ч. с описанием процедур вычислений с помощью ЭВМ. Большинство моделей относятся к линейному программированию (ЛП) — наиболее разработанному разделу математического программирования. С 60-х гг. XX в. ЛП стало развиваться в системе управления транспортом из-за внедрения ЭВМ. Это существенно снижает трудоемкость задач с большим объемом переменных и значительным числом итераций, позволяя быстрее провести поиск наилучшего решения с точки зрения выбранного критерия. Хорошо систематизированы разновидности оптимизационных моделей ГОТ, например, в [8; 10; 22; 145; 163]. . Типичные примеры таких моделей - модели «входа-выхода» Герами [33]. Одна из них - планирование выпуска-возврата легковых автомобилей-такси в зависимости от меняющейся территориально и по времени потребности населения - сводится к максимизации суммарного числа обслуженных заявок.
Варьируемый мультипликативный показатель уровня пассажирского сервиса
Стоимостные показатели качества обслуживания позволяют выбрать самые экономичные маршрутные схемы и виды пассажирского транспорта, которые не всегда будут обеспечивать допустимую продолжительность поездки пассажиров, комфорт и другие важные для горожан характеристики. Поэтому в дополнение к денежным широко применяется ряд натуральных и качественных показателей. Совместное применение количественных и качественных показателей обусловлено и необходимостью учета большого количества факторов, а также отсутствием четких единых их измерителей.
Каждый частный показатель рассматривает, как правило, одну-две стороны сервисного обслуживания пассажиров. Большинство авторов предлагают использовать такие показатели, как скорость передвижения, время поездки, регулярность движения, наполняемость салона транспортного средства [25; 26, с. 154; 37; 129; 48; 59; 125; 130; 158; 162 и др.].
Базовые значения показателей качества перевозок пассажиров по каждому параметру для уровней от неудовлетворительного до образцового приведены в таблице 3 приложения 3. При противоречивости значений уровней отдельных показателей качества и несоответствии их комплексному показателю оценку качества производят по параметрам весомости показателей, установленных экспертным методом: а = 0,4; а = 0,3; а = 0,2; а д =0,1. Тогда определяют отношение суммы весов показателей , превышающих базовый уровень качества перевозок пассажиров Р+, к сумме весов показателей, которые ниже базового уровня Р . Если Р 1, то комплексная оценка качества соответствует расчетному комплексному показателю, если Р 1, то оценка снижается на один уровень [25, с. 130].
A.M. Большаков и Е.А. Кравченко вводят понятие комплексного показателя качества [20, с. 15-19]: а - коэффициент относительной потери времени пассажиров при передвижении, связанной с ДТП (а = 0,2); В0 - динамический показатель уровня ДТП на автотранспортном предприятии АТП в текущем году (количество происшествий на млн. км); Lr- общий пробег автобусов в текущем году, млн. км; L/ - общий пробег автобусов за предыдущий год, млн. км; В j - динамический показатель уровня ДТП на АТП в предыдущем году; щ - количество штрафных баллов, начисленных за ДТП и нарушения ПДД при участии водителей и автобусов АТП (за ДТП: по вине работников - 1 балл; по вине нетрезвого водителя - 2 балла; за каждого раненого и погибшего в этих ДТП - соответственно по 1,5 и 9 баллов; за каждый случай нарушения ПДД водителями АТП - 0,1 балла). В [19] отмечается сложность создания единого количественного признака, определяющего обобщенный результат исследуемого объекта со многими выходными параметрами. Рекомендуется построение обобщенной функции желательности Харрингтона.
Ю.И. Гуц оценивает в целом уровень обслуживания пассажиров в России неудовлетворительно [46, с. 12]. Выборочные обследования пассажиропотока изучают лишь пространственно-временное распределение (предполагаемый, а не реальный спрос). Но они проводятся редко и не везде в связи с большими затратами на их проведение, хотя введение электронных систем оплаты проезда упростило эту задачу. Оценка качества процесса перевозок потребителями остается за кадром. Поэтому Е.А. Зенченко в [58, табл. 2, п. 5.1] справедливо отмечает отсутствие объективной информации о потребностях населения в передвижениях в городах РФ. До начала 21-го столетия, при дефиците услуг, наверное, вопросы качества такого обслуживания не были для властей и перевозчиков приоритетны. Анализ информации на транспортных форумах показывает, что сейчас ситуация во многих городах меняется.
Разными исследователями для оценки качества предложены различные комплексные показатели. В отличие от единичных, выражающих свойство услуги удовлетворять какую-либо одну потребность клиента, они направлены на удовлетворение многих потребительских нужд в совокупности. Называют такие комбинированные показатели интегральными.
Подавляющее большинство рассмотренных нами источников в области показателей качества характеризуют результативность деятельности пассажирских предприятий, не полностью отражая требования пассажиров к качеству выполнения процесса перевозок. Неудовлетворение потребностей пассажиров к качеству услуги и способствует оттоку пассажиров, например, к индивидуальному и квазиобщественному транспорту.
Безусловно, наиболее информативен мультипликативный показатель уровня пассажирского сервиса S А.В. Шабанова [129, с. 344-348] из 6 составляющих. Под безопасностью автор понимает вероятность безотказной работы на маршруте, виде транспорта и ГОТ в целом. Закон «О защите прав потребителей» [113] определяет безопасность как безопасность процесса оказания услуги. А, согласно закону «О техническом регулировании» [114], под безопасностью процессов перевозки понимается состояние без недопустимого риска, связанного с причинением вреда жизни или здоровью потребителя, его имуществу и окружающей среде. ГОСТ Р 51825-2001 [40] к показателям качества пассажирских перевозок относит безопасность, доступность и комплексность. Кроме того, Конституция РФ гарантирует каждому гражданину право на свободное передвижение. ГОТ должен быть доступным и дешевым, чтобы обеспечить поддержку работы предприятий и создать комфортные условия для населения страны. Поэтому в [71, с. 169], для приведения в соответствие с нормативными документами, автором настоящего исследования предлагается: дополнить данную модель доступностью Sg, комплексностью S7n безопасностью S3 , термин «доступность» S2 заменить на «регулярность»; под «доступностью» iSg и «безопасностью»
Применение прикладных пакетов в моделировании городского общественного транспорта
Различают электронные таблицы, математические пакеты общего и специального назначения. В первые два вида ПО включены стандартные методы математической статистики для обработки данных. В основе третьего, как правило, методы одного-двух разделов статистики (математическое программирование, сетевое планирование и управление, теория массового обслуживания, анализ временных рядов и др.) или методы, используемые в той или иной предметной области (как традиционные, так и оригинальные, созданные авторами пакета).
Среди электронных таблиц наибольшим успехом пользуется MS Excel, входящая в популярный для операционной системы Windows офисный пакет MS Office. Это наиболее простое средство анализа данных, построения графиков с элементами моделирования. Электронные таблицы удобны для обучения студентов и бухгалтерских дел, но не для инженерных расчетов, т.к. уравнения спрятаны в ячейках и имеют непривычный пользователю вид. Сложные формулы (с индексами, дробями и пр.) приходится предварительно набирать в редакторе формул в Word, копировать и вставлять в ячейки наименований граф.
Из пакетов общего назначения (Matlab, Maple, Mathematica и др.) Mathcad задуман как конкурент электронным таблицам и наиболее ориентирован на непрофессионального пользователя, который может получить результат без углубления в математическую суть задачи. Данное ПО не требует особой подготовки для набора формул, позволяя это делать как с клавиатуры, так и с помощью кнопок на многочисленных специальных панелях инструментов. Вид формулы будет аналогичен книжному. Инструменты программирования достаточно просты для усвоения, но ими можно строить сложные алгоритмы, если встроенных средств решения задачи не хватает или необходимы серийные расчеты. Таким образом, Mathcad хорошо подходит для инженерных расчетов, хотя опытные пользователи умеют визуализировать и сложнейшие математические конструкции.
Система Maple выполнена для профессиональных математиков, которые могут как оперировать какой-либо функцией, так и знают заложенные во многие из них методы решения. В отличие от Mathcad, здесь достаточно иметь только вид функции для построения поверхности любого уровня сложности.
Mathematica производит вычисления с высокой скоростью, но требует изучения своего необычного языка программирования. Имеет широкий спектр возможностей, конкурируя с ПО разных групп: имеющих численные пакеты, системы компьютерной алгебры, графические и статистические системы, электронные таблицы, приложения для подготовки документации, традиционные языки программирования. Matlab имеет расширение Maple, но, в отличие от последнего чисто математического пакета, это язык ученых многих областей наук и широко используется на международных симпозиумах.
Помимо перечисленных коммерческих математических программ с закрытыми кодами, существует много свободно распространяемых программ с открытым и закрытом кодом. Например, пакет maxima по функциональности аналогичен коммерческих пакетам Maple и Mathematica, a Scilab и GNU Octave - Matlab. Оба последних являются многоплатформенными и могут быть установлены в Linux, Windows, Mac OS.
Специализированные пакеты ориентированы на специалистов, которые хорошо владеют соответствующими методами. Обычным специалистам такие пакеты рекомендуют лишь тогда, когда недостаточно возможностей пакетов общего назначения. В СССР существовала сильная школа транспортного моделирования и планирования. Методики и ПО, создаваемое с 1950-х годов в Москве, Петербурге, Омске и иных городах, модифицируются и используются энтузиастами до сих пор. Но советская школа учитывала индивидуальный транспорт по остаточному принципу, что стало одной из причин транспортных перегрузок в городах. Поэтому обратили взоры на зарубежные продукты.
Первые западные поставки программ в 1990-х гг. не получили достаточного распространения [142, с. 16-17]. Рынок оказался не готов и к немецким программным продуктам PTV Vision в 2003 г. [142], пригодным для современных российских реалий. Принцип работы PTV Vision -системный подход к анализу всей ТС (пешеходное движение, грузовой, индивидуальный, общественный транспорт) и потребностей для всех видов транспорта от федерального до местного уровня. Сейчас в России становится востребованным имитационное моделирование и транспортное планирование, рассматривающие ТС как единую систему, позволяющие эффективно принимать решения по разгрузке существующих дорог и оптимизации строительства новых объектов транспортной инфраструктуры, снижению аварийности на дорогах. Внедряя зарубежное ПО, следует учитывать различие мобильности населения в разных городах России и отличие ее от заграничной.
Российские комплексы максимально открыты для пользователя, позволяя ему изменять значения параметров.
Программы комплексного моделирования осваиваются администрациями городов и регионов, проектными транспортными организациями. Транспортная модель дает возможность оценки на экране монитора, насколько удобнее для пользователя станет спроектированная дорога по ширине полосы, составу потока, геометрии перекрестков, светофорам и другим факторам. Она помогает более обоснованно составлять программу развития дорог, исходя из транспортного эффекта отдельного объекта программы, бюджета и задач развития субъектов. Транспортная модель - основной инструмент разработки комплексной транспортной схемы региона или города, комплексной схемы организации дорожного движения, транспортной стратегии и т. п.
Для планирования развития крупного города, анализа последствий мер по выбору из альтернатив проекта развития ТС, организации движения и решения других задач успешным является созданное в Институте системного анализа РАН в Москве В.И. Швецовым и А.С. Алиевым приложение TransNet [140]. ПО основано на транспортном районировании, включающем УДС, внеуличную сеть, маршрутный граф. Матрица межрайонных корреспонденции и распределение потоков в сети формируются на основе длины, времени и обобщенной цены пути.
Моделирование выбора вида транспорта и маршрута логико-вероятностным методом
Взятый Правительством России курс на модернизацию экономики не осуществим без улучшения транспортной сети в плане доступности и удобства ее для перемещений между объектами образования и тяготения пассажиров. Смена в укладе жизни, массово внедряемая через СМИ реклама автопроизводителей привели к автобуму и достижению во многих городах предела пропускной способности транспортных сетей. И если за рубежом подобную проблему решают перераспределением спроса пассажиров от индивидуального транспорта к общественному, то в России немногие здравые голоса специалистов, тонут в реве «реформаторов», на словах красиво декларирующих заботу о мобильности горожан, а на деле усугубляющих пробки и не снижающих транспортные и социальные риски.
Проведенный в данной диссертационной работе анализ показал, что внутригородской массовый транспорт в нашей стране находится в состоянии застоя и деградации, что препятствует работе предприятий и созданию комфортных условий жизнедеятельности населения. При этом увеличиваются по продолжительности и площадям заторы на дорогах, загрязнение окружающей среды транспортными выбросами и шумом, растут цены на топливо и автомобили, увеличивается дефицит земли под стоянки, парковки и гаражи. Передача функций организации и управления ГПТ на уровень муниципалитетов без соответствующего финансирования не обеспечивает муниципальным транспортным предприятиям полного покрытия доходов, «выпадающих» от перевозок льготных категорий пассажиров, заниженного по сравнению с затратами тарифа и необходимой для качественного обслуживания населения рентабельности. Из-за нарушения сроков и полной оплаты при выполнении обязательств государства по обеспечению мер социальной поддержки отдельных категорий граждан социальные предприятия ГОТ накапливают убытки и кредиторскую задолженность, все больше сползая в состояние кризиса. Частный транспорт при часто встречающемся недостаточном контроле, оттягивая платежеспособных пассажиров и не решая социальных проблем, ухудшает безопасность и регулярность перевозок. Обозначенные тенденции послужили основанием выбрать для диссертационной работы проблему повышения эффективности функционирования системы ГОТ, что при ее сложности и невозможности натурного эксперимента требует системного подхода и математического моделирования.
Изучение научных источников выявило наилучшую тактику в экономико-математическом моделировании ГПТ - применение системы последовательных взаимосвязанных моделей и сочетание 2-х основных подходов, детерминистско-оптимизационного и вероятностно-адаптивного. Одной из главных задач стало моделирование динамики пассажиропотока и его распределения по ТС. Авторы множества методов, моделей, алгоритмов и программных средств, признанных классическими, подводили к выводу о том, что решение этих задач остается во многом искусством, требующим учета специфики отдельного города и умения использовать имеющуюся часто неполную информацию. Но реалии сегодняшних дней продиктовали необходимость использования достижений в области моделирования других наук, а также проверки на возможность их применения в области ГОТ. Дальнейшее исследование выявило отсутствие единого мнения по поводу того, что следует принимать за критерий эффективности ГОТ, в т.ч. и транспортного обслуживания. Сложившийся с 1996 г. ценностно-трудовой подход к управлению качеством транспортной продукции выдвинул на первый план интересы потребителей и учет затрат производителя и потребителя. Эта концепция обусловила изучение требований, которые предъявляют все заинтересованные стороны к качеству транспортного сервиса, и предпочтений, на основании которых пассажиры выбирают вид транспорта, маршрут и др. В качестве основных итогов выполненного диссертационного исследования следует отметить: 1. Систематизированы показатели эффективности функционирования транспорта, в т.ч. показатели качества обслуживания и построена классификационная схема их группировки. Введены два новых показателя качества транспортного сервиса (комплексность и доступность) и усовершенствованы еще два (безопасность и доступность). 2. Разработан подход к определению критерия эффективности ГОТ, учитывающий в одной модели как экономические показатели эффективности, так и социально-экологические и технические. Использование показателей только коммерческой эффективности не позволяет объективно выбрать вариант, требующей инвестиций в ТС, а применение одних только технических показателей - учесть требования к процессу перевозок пассажира. 3. Модифицирован известный мультипликативный показатель уровня пассажирского сервиса, число составляющих и параметры которого варьируются в соответствии с изменениями спроса пассажиров; исследованы его основные свойства. 4. Получено численное и графическое решение для модели зависимости убытка ГОТ от уровня пассажирского сервиса; предложены методы вычисления оптимального значения уровня последнего.
