Содержание к диссертации
Введение
1. Теоретические аспекты оптимизации движения городского пассажирского транспорта 10
1.1 Система городского пассажирского транспорта: основные понятия 10
1.2 Алгоритм реализации потребности пассажиров в перемещении. Модели взаимодействия пассажиров и маршрутных транспортных средств 16
1.3 Математические задачи оптимизации движения ГПТ 22
1.4 Программное обеспечение для решения задач оптимизации движения городского пассажирского транспорта 24
1.5 Выбор направления, задач и методов исследования 27
2. Построение математических моделей для оптимизации движения городского пассажирского транспорта 31
2.1 Моделирование прибытия маршрутных транспортных средств на остановочный пункт 31
2.2 Наложение маршрутов. Предлагаемая методика оценки значимости наложения маршрутных схем для пассажиров 36
2.3 Математическая модель изменения состояния элементов городского пассажирского транспорта при одинаковой стоимости проезда 41
2.4 Математическая модель изменения состояния элементов городского пассажирского транспорта при различной стоимости проезда и делении пассажиров на две категории 42
2.5 Математическая модель изменения состояния элементов городского пассажирского транспорта при различной стоимости проезда и стоимости пассажиро-часа, заданной с помощью функции распределения 45
2.6 Математические модели затрат пассажиров и транспортных предприятий 51
2.7 Проверка точности построенных математических моделей 55
3. Постановка и решение задач оптимизации движения городского пассажирского транспорта 58
3.1 Постановка задачи оптимизации движения городского пассажирского транспорта при одинаковой стоимости проезда 58
3.2 Решение задачи оптимизации движения городского пассажирского транспорта при одинаковой стоимости проезда 61
3.3 Решение задачи оптимизации ГПТ при одинаковой стоимости проезда на примере реальной транспортной сети 68
3.4 Постановка задачи оптимизации движения городского пассажирского транспорта при различной стоимости проезда 74
3.5 Решение задачи оптимизации движения городского пассажирского транспорта при различной стоимости проезда 75
3.6 Модельный пример реализации алгоритма выбора пассажиром маршрута для перемещения 78
4. Разработка и испытания программного комплекса для оптимизации движения ГПТ с учетом наложения маршрутных схем 87
4.1 Проектирование структуры программного комплекса 87
4.2 Построение алгоритма оптимизации работы ГПТ 97
4.3 Разработка вычислительного ядра программного комплекса 101
4.4 Испытания программного комплекса 111
Заключение 126
Список литературы 128
Приложение А 144
- Алгоритм реализации потребности пассажиров в перемещении. Модели взаимодействия пассажиров и маршрутных транспортных средств
- Наложение маршрутов. Предлагаемая методика оценки значимости наложения маршрутных схем для пассажиров
- Решение задачи оптимизации движения городского пассажирского транспорта при одинаковой стоимости проезда
- Построение алгоритма оптимизации работы ГПТ
Введение к работе
з
Актуальность проблемы. Городской пассажирский транспорт (ГПТ) играет существенную роль в экономике страны, так как именно маршрутный транспорт является основным способом перемещения пассажиров в пределах большинства российских городов. Основная задача транспорта заключается в экономии времени пассажиров, затрачиваемого на преодоление расстояния между пространственно-разобщенными элементами города. Социальный эффект от развития ГПТ проявляется в улучшении доступности мест приложения труда, учреждений медицины, образования, культуры, торговли, что способствует удовлетворению спроса населения на различные услуги.
В настоящее время состояние городских транспортных систем (в которые входит ГПТ) в России характеризуется высокой загрузкой транспортной сети, увеличением количества маршрутов с различной стоимостью проезда, повышением интенсивности движения транспорта. С одной стороны, это способствует более качественному обслуживанию больших и отличающихся по стоимости пассажи-ро-часа пассажиропотоков, с другой - снижению регулярности и безопасности движения. Следовательно, оптимизация движения маршрутных транспортных средств имеет большое социальное значение.
Большой вклад в построение математических моделей, описывающих состояние и взаимодействие элементов ГПТ, в моделирование затрат пассажиров и транспортных предприятий, в математическую постановку задач оптимизации движения маршрутных транспортных средств внесли М. Е. Антошвили, Г. А. Ва-релопуло, С. Ю. Либерман, И. В. Спирин, А. О. Арак, А. П. Артынов, В. В. Ска-лецкий, Ю. С. Лигум и другие. В работах этих авторов доказывается, что нахождение оптимального значения интенсивности движения подвижного состава по маршрутам необходимо осуществлять с учетом как интересов транспортного предприятия, так и пассажиров. Однако наложение маршрутных схем и различная стоимость проезда при этом не учитывается.
Увеличившееся за последнее время количество маршрутов, перевозящих один и тот же пассажиропоток, появление маршрутов с различной стоимостью проезда привело к тому, что потенциальный пассажир может выбрать для перемещения один маршрут из нескольких, причем в соответствии с экономической оценкой своего времени. Это указывает на необходимость исследования взаимодействия потока пассажиров и потока маршрутных транспортных средств и построения математических моделей изменения состояния элементов ГПТ с учетом наложения маршрутных схем, различной стоимости проезда, деления пассажиров на категории.
Следует заметить, что в США и странах Западной Европы наложения маршрутных схем так же не изучены, так как основное внимание уделяется выбору способа перемещения (личный или общественный транспорт). Кроме того, количество маршрутов, проходящих по одной и той же части улично-дорожной сети, сведено до минимума за счет высокого коэффициента пересадочное.
Таким образом, недостаточно исследованными и разработанными в этом направлении являются: построение модели прибытия маршрутных транспортных
средств на остановочный пункт, моделей изменения состояния элементов ГПТ, моделей затрат пассажиров и транспортных предприятий, постановка задач оптимизации движения ГПТ с учетом потерь времени населения и транспортных затрат. При этом необходимо учесть такие факторы, как наложение маршрутных схем, различная стоимость проезда, деление пассажиров на категории.
Цель диссертации. Исследование взаимодействия потока пассажиров и потока маршрутных транспортных средств; построение математических моделей изменения состояния элементов ГПТ, затрат пассажиров и транспортных предприятий; постановка и решение задач оптимизации движения ГПТ на основании построенных моделей, учет при построении моделей, постановке и решении задач наложения маршрутных схем, различной стоимости проезда, состава пассажиропотока. Для достижения поставленной цели необходимо:
Построить модель прибытия маршрутных транспортных средств на остановочный пункт.
Исследовать значимость наложения маршрутных схем для пассажиров.
Построить математические модели изменения состояния элементов ГПТ, затрат пассажиров и транспортных предприятий с учетом наложения маршрутных схем, различной стоимости проезда, разнородности пассажиропотока. Разработать алгоритмы выбора пассажиром маршрута передвижения с учетом этих факторов.
Осуществить постановку и решение математических задач оптимизации движения ГПТ с учетом наложения маршрутных схем.
Разработать алгоритм оптимизации движения городского пассажирского транспорта с учетом наложения маршрутных схем и создать на его базе программный комплекс.
Произвести испытания программного комплекса на основе данных, полученных в результате обследования пассажиропотока.
Методы выполнения работы. Для построения и исследования математических моделей изменения состояния элементов ГПТ, постановки и решения задач оптимизации движения маршрутных транспортных единиц с учетом наложения маршрутных схем используются задачи выпуклого программирования, метод множителей Лагранжа, численные методы решения задач безусловной оптимизации, натурные эксперименты.
Научная новизна диссертации:
Математические модели изменения состояния элементов ГПТ, затрат пассажиров и транспортных предприятий, отличающиеся от существующих тем, что наряду со стоимостью проезда и разнородностью пассажиропотока, впервые учитывают наложение маршрутных схем, позволяющее повысить точность определения времени ожидания маршрутного транспортного средства на остановочном пункте.
Коэффициент наложения пассажиропотоков на маршрутную сеть, отражающий количество маршрутов, которое в среднем может выбрать пассажир для перемещения, и методика его определения, позволяющая оценить значимость наложения маршрутных схем для пассажиров.
3. Постановка, алгоритм решения задач оптимизации движения ГПТ с учетом наложения маршрутных схем, результаты применения алгоритма в разработанном программном комплексе с использованием данных о работе ГПТ реального города. Практическая значимость работы заключается в том, что решение предложенных задач оптимизации работы ГПТ с учетом наложения маршрутных схем позволяет повысить эффективность использования общественного транспорта за счет рационального перераспределения подвижного состава по маршрутам.
Реализация результатов работы. Разработанные математические модели изменения состояния элементов ГПТ, модели затрат пассажиров и транспортных предприятий с учетом наложения маршрутных схем, решение задач оптимизации движения ГПТ внедрены в учебный процесс на кафедре "Автомобильные перевозки" ГОУ ВПО "Кузбасский государственный технический университет", результаты реализации моделей на основе данных натурного обследования пассажиропотока учтены при организации перевозок МУ "Управление по благоустройству, транспорту и связи" (г. Междуреченск), что подтверждено соответствующими актами. Получено два свидетельства о государственной регистрации -программы для ЭВМ "Оптимизация интервалов движения городского общественного транспорта на основе данных табличного обследования пассажиропотока" (№2008611196) и базы данных "Расчетно-справочное хранилище информации на основе данных табличного обследования пассажиропотока" (№2008620122). Предмет защиты и личный вклад автора. На защиту выносится:
Математические модели изменения состояния элементов ГПТ, затрат пассажиров и транспортных предприятий с учетом наложения маршрутных схем, различной стоимости проезда, разнородности пассажиропотока.
Методика расчета наложения пассажиропотоков на маршрутную сеть, позволяющая оценить значимость наложения маршрутных схем для пассажиров.
Постановка и решение математических задач оптимизации движения ГПТ с учетом наложения маршрутных схем на базе разработанного программного комплекса.
Личный вклад автора заключается: в исследовании взаимодействия потока пассажиров и потока маршрутных транспортных средств; в построении математических моделей изменения состояния элементов ГПТ; в разработке алгоритмов выбора маршрута передвижения, учитывающих наложение маршрутных схем, различную стоимость проезда, деление населения на категории; в разработке методики оценки значимости наложения маршрутных схем для пассажиров; в построении математических моделей затрат пассажиров и транспортных предприятий; в постановке и решении математических задач оптимизации движения ГПТ с учетом наложения маршрутных схем; в разработке и испытании программного комплекса, предназначенного для оптимизации движения ГПТ.
Апробация работы. Основные положения диссертации и отдельные ее результаты докладывались и обсуждались на: 1 Всероссийской научно-технической конференции «Современные пути развития машиностроения и автотранспорта Кузбасса» (24-25 октября 2007 г.) г. Кемерово; VI Международной научно-практической конференции «Информационные технологии и математиче-
ское моделирование» (9-10 ноября 2007 г.), г. Анжеро-Судженск; V Всероссийской научно-технической конференции «Политранспортные системы» (21-23 ноября 2007 г.) г, Красноярск; XI Международной выставке-ярмарке «ТрансСиб-Экспо» (26-29 февраля 2008 г.) г. Кемерово; VII Международной научной конференции «Наука и образование» (14-15 марта 2008 г.) г. Белово; научных семинарах кафедры «Автомобильные перевозки» ГОУ ВПО «Кузбасский государственный технический университет» 2007-2009 гг.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ (из них 2 - в журналах, рекомендованных ВАК для публикаций материалов докторских диссертаций).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка, включающего 126 наименований, и содержит 127 страниц основного текста, 5 таблиц и 43 рисунка.
Алгоритм реализации потребности пассажиров в перемещении. Модели взаимодействия пассажиров и маршрутных транспортных средств
Основная задача городского пассажирского транспорта — удовлетворение спроса населения в перевозках. На рисунке 1.1 рассмотрен алгоритм реализации потребности пассажиров в перемещении.
В США и странах Западной Европы основное внимание уделяется 1 этапу - выбору способа перемещения (личный или общественный транспорт). На выбор способа передвижения влияет время поездки и её стоимость, длина подхода к остановочному пункту и продолжительность ожидания, уровень дохода человека, расстояние перемещения, наличие автомобиля, комфортабельность, удобство и надежность обслуживания, требуемое количество пересадок и безопасность, интенсивность и регулярность движения ГПТ и т. д.
Однако построить модель, описывающую влияние всех вышеперечисленных факторов, практически невозможно, так как возникают проблемы в сборе информации, в выделении структуры модели и расчете ее параметров. Поэтому в настоящее время для описания выбора способа перемещения используется вероятностный подход на основе логит-функций [124, 125]. В этом случае определяется вероятность, с которой будет выбран тот или иной способ перемещения, например для заданного уровня доходов и расстояния перемещения.
Длительность этапа подхода к остановочному пункту зависит от количества и дислокации остановочных пунктов на маршрутах. Места размещения остановочных пунктов определяются с учетом распределения пассажирских потоков по участкам маршрута, обеспечения безопасности движения, удобств посадки/ высадки пассажиров. Затраты времени пассажиров на подход к остановочным пунктам в городах в среднем составляют 10-15 минут.
Расстояние между остановочными пунктами выбирается с учетом того, что, с одной стороны, короткие перегоны обеспечивают наименьшие затраты времени на подход к остановочному пункту, но, с другой стороны, при этом скорость сообщения снижается и увеличивается продолжительность самой поездки. Длинные перегоны способствуют повышению скорости доставки пассажиров, но одновременно увеличивают время подхода к остановкам. Оптимальное размещение остановочных пунктов (постановка такой задачи представлена в [61]) позволяет значительно сократить время на осуществление этого этапа.
На длительность этапа ожидания маршрутного транспортного средства влияют в первую очередь два фактора - регулярность и интенсивность движения ГПТ.
При регулярном движении интервал между соседними транспортными средствами, двигающимися по одному маршруту, является постоянной величиной для определенного периода движения. Однако в реальной транспортной сети соблюдение заложенного в расписании оптимального интервала между подвижными единицами затруднено. Это связано с рядом факторов, оказывающих случайное воздействие на величину интервалов между транспортными средствами.
Глобальным фактором, влияющим па регулярность, является увеличившаяся за последнее время интенсивность движения на улично-дорожной сети и, как следствие, - рост дорожно-транспортных происшествий, заторов и т. д.
Локальными факторами являются: присутствие в транспортном потоке автомобилей с различными скоростными характеристиками; наличием на проезжей части в случайные моменты времени пешеходов; образование очередей из транспортных средств на остановочных пунктах; неравномерность пассажирского потока, приводящая к колебаниям времени остановки; нахождением на пути следования маршрутного транспортного средства перекрестков. Кроме того, регулярность движения может быть нарушена из-за неудовлетворительного технического состояния и оснащения подвижного состава. Поэтому в [75, 112, 114] указывается на случайный характер потока транспортных средств, движущихся по одному маршруту. В работе [75] доказывается, что если интервал движения между маршрутными транспортными средствами имеет экспоненциальный закон распределения, то поток отъезжающих пассажиров (а, следовательно, и отъезжающих транспортных средств) является пуассоновским потоком. В работах [112, 114] исследуется случай, когда поток пассажиров — пуассоновский, а моменты мгновенного обслуживания (прибытия транспортных средств на остановочный пункт) образуют произвольный рекуррентный поток.
Увеличение интенсивности движения по маршруту или увеличение количества маршрутов, с помощью которых пассажир способен переместиться до места назначения, приводит к снижению среднего времени ожидания. Ожидание маршрутного транспортного средства наиболее тяжело переносится пассажирами.
На этапе прибытия транспортного средства к-го маршрута происходит взаимодействие двух потоков — общественного транспорта и пассажиров. Если подошедшее транспортное средство удовлетворяет требованиям потенциального пассажира, то пассажир осуществляет посадку. Первоочередным условием осуществления посадки является возможность перемещения с помощью подвижной единицы данного маршрута до места назначения. Кроме того потенциальный пассажир учитывает
Наложение маршрутов. Предлагаемая методика оценки значимости наложения маршрутных схем для пассажиров
Если по участкам улично-дорожной сети проходит большое количество маршрутов, то пассажир имеет возможность выбрать один маршрут для передвижения из нескольких. Однако в [5, 7, 57, 61] при расчете среднего времени ожидания пассажиров на остановочном пункте этот фактор не учитывается.
На рисунке 2.7 представлены различные варианты наложения маршрутных схем для 2-х маршрутов. На рисунке 2.7,а показано совпадение маршрутов в одной точке. При этом пассажиропотоки, перевозимые этими маршрутами, не накладываются. Данный вид наложения маршрутных схем не играет роли при определении времени ожидания. На рисунке 2.7,б,в показаны варианты наложения, при которых часть маршрутной сети является общей. Чем большее количество общих перегонов имеют 2 маршрута, тем больше учет этого вида наложения будет сказываться при определении времени ожидания. Учет варианта наложения, представленного на рисунке 2.7,г, позволяет также более корректно рассчитать время ожидания, особенно это важно, если начальный остановочный пункт является пассажирообразую-щим, а конечный - пассажиропоглощающим.
Так как маршрутная сеть большинства российских городов является достаточно плотной, то на практике в любом из них встречаются все виды наложения маршрутных схем. При возрастании общего количества маршрутов в населенном пункте увеличивается не только количество маршрутов, с помощью которых можно переместиться с /-го остановочного пункта до j-го, но и количество различных комбинаций наложений маршрутов.
В качестве примера на рисунке 2.8 представлена маршрутная схема г. Междуреченска, на которой изображены все маршруты. Рисунок 2.8 позволяет по толщине линии определить участки улично-дорожной сети с наибольшим количеством проходящих по ним маршрутов.
Среднее количество маршрутов, проходящих по одному километру улично-дорожной сети можно оценить с помощью маршрутного коэффициента [34]: Lt - длина /-й улицы, по которой проходит хотя бы один маршрут, км.
Однако маршрутный коэффициент не отражает степень наложения пассажиропотоков на маршрутную сеть, то есть маршруты могут проходить по одному и тому же участку улично-дорожной сети, но пассажиры не имеют возможности выбора любого из них для перемещения. Такая ситуация возникает, если начальные остановочные пункты являются пассажирообразующи-ми, а конечные - пассажиропоглощающими, при этом пассажирообмен остановочных пунктов, через которые проходит общая часть маршрутов, незначителен (рисунок 2.7, в). Для оценки значимости наложения маршрутов для пассажиров предлагаем использовать методику расчета наложения пассажиропотоков на маршрутную сеть. Методика состоит из следующих этапов: 1. Определение количества К маршрутов городского пассажирского транспорта в исследуемом городе, количества N остановочных пунктов на каждом маршруте и порядок их прохождения маршрутным транспортным средством. 2. Определение возможности перемещения пассажиров между остановочными пунктами с помощью к-го маршрута. Для этого вводятся коэффициенты Ак , принимающие значение 1, если по к-му маршруту можно переехать с і-го остановочного пункта на у -й, иначе принимающие Расчет значений матрицы межостановочньтх пассажирских корреспонденции X между /-м и j-и остановочным пунктом, час-1. 3. Расчет коэффициента наложения пассажиропотоков на маршрутную сеть: 5. Оценка полученного коэффициента наложения пассажиропотоков на маршрутную сеть. Чем выше значение Н, тем выше значимость учета наложения маршрутов при решении задач оптимизации работы ГПТ. Коэффициент наложения пассажиропотоков на маршрутную сеть, в отличие от маршрутного коэффициента, величина не постоянная для конкретной улично-дорожной сети, что связано с тем, что пассажиропоток меняется по часам суток, дням недели, месяцам года. При определении наложения маршрутов и маршрутного коэффициента нет необходимости в разделении на виды транспорта, что связано с тем, что для пассажира выбор трамвая, автобуса или троллейбуса практически всегда равнозначен. Для более эффективной работы транспортной системы необходимо снижать наложения маршрутных схем за счет сокращения похожих маршрутов, как предлагалось сделать в г. Красноярске [97]. Это позволит повысить регулярность, однако приведет к увеличению коэффициента пересадочности. Поэтому вопрос закрытия отдельных маршрутов имеет большие социальные последствия, что говорит о необходимости более эффективно использовать существующие маршруты.
Решение задачи оптимизации движения городского пассажирского транспорта при одинаковой стоимости проезда
Точность моделей изменения состояния элементов городского пассажирского транспорта при одинаковой и различной стоимости проезда проверена на статистических данных, полученных в результате опроса пассажиров, ожидающих маршрутный транспорт на остановочных пунктах в различные периоды времени. Количество опрошенных - 200 человек. В анкете содержалась следующая информация: доход на одного члена семьи, наличие льгот, время перемещения на муниципальном/коммерческом транспорте, вид транспорта (муниципальный/коммерческий), выбираемый для осуществления поездки, среднее время ожидания каждого вида транспорта, как часто пассажир выбирает этот вид транспорта для осуществления данной поездки.
В результате обработки анкет получены следующие закономерности: доля пассажиров, относящихся к льготной категории и выбирающих для перемещения муниципальный транспорт - 91%, а пассажиров, не имеющих льгот и перемещающихся на муниципальных транспортных средствах, -35%.
Для проверки точности модели изменения состояния элементов ГПТ при одинаковой стоимости проезда предположим, что пассажиры при выборе способа передвижения не обращают внимания на стоимость проезда. Анализ поведения пассажиров привел к следующим результатам: в 40% потенциальный пассажир осуществляет посадку в первое подошедшее транспортное средство, в 27% - всегда ждет муниципальное транспортное средство, в 33% — всегда ждет маршрутное такси. Учитывая, что коммерческий транспорт имеет более высокую интенсивность движения, то в целом в первое подошедшее транспортное средство осуществляют посадку 82% пассажиров.
Для проверки точности модели изменения состояния элементов ГПТ при различной стоимости проезда и делении пассажиров на 2 категории, необходимо определить, какая часть пассажиров выбирает муниципальный транспорт. 88%) пассажиров-льготников всегда выбирает для передвижения муниципальный транспорт, 6% - осуществляет посадку в первое подошедшее. Учитывая различную интенсивность движения различных видов транспорта, получаем, что более чем в 90% случаев пассажир, относящийся к льготной категории населения, выбирает муниципальное подвижное средство. Пассажиры, не имеющие льгот, выбирают коммерческий транспорт (учитывая интенсивность движения) в 69% случаев, муниципальный транспорт — в 31% случаев, что подтверждает предположения, положенные в основу данной модели.
Для проверки точности модели изменения состояния элементов ГПТ при различной стоимости проезда и стоимости пассажиро-часа, заданной с помощью функции распределения, необходимо разделить пассажиров на две категории, так как затраты на проезд у каждой категории различные. Получено, что льготные категории населения выбирают для перемещения в 92% случаев муниципальный транспорт; пассажиры, не относящиеся к льготной категории населения, — в 59% случаев - маршрутное такси, что говорит о достаточно высокой точности данной модели.
Проверка точности математической модели затрат пассажиров позволяет оценить насколько верно определяется среднее время ожидания маршрутного транспортного средства. Фактическое время ожидания пассажиров, относящихся к льготной категории населения в среднем составляет 403 с, не относящихся к льготной категории пассажиров — 327 с, всего пассажиропотока- 339 с. В таблице 2.1 показано модельное время ожидания каждой категории пассажиров, точность математической модели затрат пассажиров.
Таким образом, наиболее точные те математические модели, которые учитывают различную стоимость проезда и пассажиро-часа, однако точно-стьь остальных моделей так же достаточно высокая.
В главе осуществлена постановка задач оптимизации движения ГПТ, базирующихся на модели прибытия маршрутных транспортных средств на остановочный пункт, моделях изменения состояния элементов ГПТ, моделях затрат пассажиров и транспортных предприятий.
Содержательная постановка задачи: Пусть дано технологическое описание маршрутной системы города: набор остановочных пунктов, по которым движутся транспортные средства и перемещаются пассажиры; расчетные данные по каждому маршруту, отражающие информацию о том, между какими остановочными пунктами он может перевезти пассажиров.
Пусть определена матрица межостановочных пассажирских корреспонденции, которая отражает количество пассажиров, поступающих на /-й остановочный пункт, чтобы переместиться на у-й остановочный пункт. Известны затраты на выполнение одного рейса транспортного средства конкретной марки на каждом маршруте и стоимость одного пассажира-часа.
Необходимо определить оптимальное количество подвижных единиц на каждом маршруте и интенсивность их движения с учетом транспортных затрат и потерь времени пассажиров в ожидании транспорта.
Интересы пассажиров выражаются в минимизации времени перемещения с /-го остановочного пункта доу -го. В работах [4, 61] минимизируется не все затраты времени на перемещения, а только одна его составляющая — за траты времени на ожидание транспорта. Время пешеходного подхода к остановочному пункту и время поездки не учитываются, так как при существующей маршрутной схеме, дислокации остановок и подвижном составе эти параметры остаются постоянными величинами.
Потери времени пассажиров в стоимостном выражении и затраты транспортного предприятия, связанные с осуществлением перевозочного процесса, определяются с помощью моделей затрат пассажиров и транспортных предприятий при одинаковой стоимости проезда.
Данная задача имеет внутренние противоречия. С точки зрения пассажиров на маршрут целесообразно выделять больше транспортных средств повышенной вместимости. Для транспортного предприятия экономически более выгодно выполнять перевозки возможно меньшим количеством подвижных единиц. Поэтому необходимо выбрать оптимальное сочетание вместимости и количества транспортных средств на маршруте на основе критерия Ф, отражающего интересы и пассажиров Ср, и транспортного предприятия С,.
Построение алгоритма оптимизации работы ГПТ
Основная задача программного комплекса - проведение оптимизации работы ГПТ с учетом наложения маршрутов. К второстепенным задачам можно отнести определение технико-эксплуатационных характеристик работы ГПТ, маршрутного коэффициента и т. д. Алгоритм проведения оптимизации (рисунок 4.3) состоит из следующих этапов:
1 этап - сбор справочной и первичной информации о ГПТ и помещение ее в базу данных, автоматическая корректировка ошибочной информации. На этом этапе происходит загрузка следующей информации из таблиц MS Excel: дата, номер маршрута, марка транспортного средства, совершаемого рейс, количество вошедших и вышедших пассажиров на каждом остановочном пункте маршрута. Затем подсчитывается суммарное количество вошедших-вышедших пассажиров за рейс, рейсы с ошибочными данными заносятся в "Таблицу ошибочных данных". После этого ошибочная информация корректируется. Так же на этом этапе расчетными методами определяется время прибытия транспортного средства на каждый остановочный пункт и заполняются справочные таблицы. этап - формирование блока исходных данных на основе информации из таблиц "Рейс", "Маршрут", "Пассажиры", "Остановки", "Подвижной состав", "Дата", "Часы суток", "Направление", "Часы суток". 3 этап — расчет матрицы межостановочных пассажирских корреспонденции для каждого рейса, формирование расчетной таблицы "Матрица корреспонденции"; определение элементов глобальной матрицы межостановочных корреспонденции для каждого часа суток. 4 этап - определение коэффициентов Ак , указывающих на возможность перемещения к-м маршрутом между / -м иу -м остановочным пунктом, формирование расчетной таблицы "Aijk". 5 этап — определение коэффициента наложения пассажиропотоков на маршрутную сеть Н. На этом этапе осуществляется выбор направления решения оптимизационных задач — с учетом или без учета наложения маршрутов. 6 этап - решение математических задач оптимизации движения ГПТ: определение интенсивности движения транспортных средств по маршрутам (субоптимальной, оптимальной), используя различные поста новки задач в зависимости от наличия исходных данных и требуемого уровня детализации (рисунок 4.4, 4.5). На этом этапе также определяется фактическая интенсивность движения ГПТ для всех временных интервалов и всех маршрутов. 7 этап - определение коэффициента наполнения подвижного соста полнении транспортных средств на перегонах позволяет сделать вывод о возможности применения для оптимизации движения городского пасса жирского транспорта математических задач без ограничения на пассажи ровместимость транспортного средства. этап - оценка результатов оптимизации: определение суммарных транспортных затрат и суммарных потерь времени пассажиров, расчет стоимости пассажиро-часа для фактической интенсивности движения, определение требуемого для осуществления перевозок количества автобусов.
За реализацию вышеперечисленных этапов в программном комплексе отвечают формы (определяют порядок расчетов), модули и запросы.
Программный комплекс может использоваться как для моделирования различных ситуаций (изменения пассажиропотока, стоимости пассажиро-часа, транспортных затрат), так и для оптимизации. Алгоритм оптимизации не учитывает пересадочность, поэтому программный комплекс можно использовать для оптимизации работы ГПТ в малых и средних городах (с низким коэффициентом пересадочности). Дальнейшее совершенствование программного комплекса возможно благодаря разработке алгоритмов и построению модулей по составлению расписания.
