Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ состояния вопроса, цель и задачи исследования 10
1.1. Анализ системы городского общественного транспорта (ГОТ) 10
1.2. Анализ методов оценки качества обслуживания пассажиров ГОТ 18
1.3. Анализ методов определения вместимости и количества подвижного состава (ПС) на маршруте 33
1.4. Задачи исследования 42
1.5. Выводы по первой главе 43
2. Теоретическое обоснование системы управления составом транспортных средств на маршруте 45
2.1. Общая схема исследования 45
2.2. Ключевые показатели эффективности 47
2.3. Разработка методики комплексной оценки качества транспортного обслуживания пассажиров 47
2.4. Разработка v модели пространственно-временных изменений транспортного обслуживания на ГОТ 62
2.5. Разработка методики расчета дотаций на пассажироперевозки 67
2.6. Управление составом транспортных средств на маршруте 71
2.7. Выводы по второй главе 73
3. Эксперементальные исследования 74
3.1. Общие замечания 74
3.2. Задачи экспериментальных исследований 74
3.3. Методика экспериментальных исследований параметров качества обслуживания пассажиров ГОТ 75
3.4. Методика экспериментальных исследований параметров наполнения салона ТС на маршруте 78
3.4.1. Определение минимального количества измерений 81
3.4.2. Инструментальные средства исследований 84
3.4.3. Обработка экспериментальных данных 86
3.4.3.1. Установления зависимости потока вошедших/вышедших пассажиров от пройденной длины маршрута 86
3.4.3.2. Суточный и недельный тренд пассажиропотока на маршрутах ГОТ 94
3.5. Выводы по третьей главе 96
4. Реализация результатов исследования 98
4.1. Разработка автоматизированного рабочего места «Маршрут -01» 98
4.1.1. Необходимость разработки АРМ «Маршрут -01» 98
4.1.2. Основные функции АРМ «Маршрут -01» 100
4.2. Внедрение результатов исследования 101
4.3. Оценка эффективности результатов исследования 102
4.4. Выводы по четвертой главе 105
Основные выводы и рекомендации 107
Список использованных источников 109
Приложения 122
- Анализ методов определения вместимости и количества подвижного состава (ПС) на маршруте
- Разработка методики комплексной оценки качества транспортного обслуживания пассажиров
- Методика экспериментальных исследований параметров наполнения салона ТС на маршруте
- Оценка эффективности результатов исследования
Введение к работе
Актуальность темы Транспортные проблемы большинства крупных Российских городов заставили пересмотреть роль городского общественного транспорта (ГОТ) в современной жизни. В настоящее время достигнуто понимание важности развития ГОТ, его социальной значимости, положительного влияния на безопасность дорожного движения и экологию города.
Специфика передвижений жителей в современном городе такова, что часть из них предпочитает пешие перемещения, другая - пользуется услугами ГОТ, а третья использует индивидуальный транспорт. На выбор населения в пользу того или иного способа передвижения оказывает влияние множество факторов. Выбор ГОТ, как способа перемещения, во многом зависит от качества предоставляемых услуг, на которое оказывает существенное влияние тип подвижного состава и численность транспортных средств на маршруте. Хроническое многолетнее недофинансирование пассажирских тракспортных предприятий привело к тому, что до сих пор в эксплуатации находятся старые транспортные средства (ТС), выпущенные еще в СССР. В настоящее время важность развития ГОТ осознана руководителями всех уровней. По данным «Интерфакс» правительство РФ, в 2009 году, намерено выделить 20 миллиардов рублей для обновления муниципального транспорта, при условии софинансировании субъектов РФ. В этих условиях очень важным является правильный выбор типа и численности транспортных средств для обслуживания маршрутов города. Таким образом, определение оптимального количества и вместимости подвижного состава на городском маршруте, ориентированное на заданное качество предоставляемых услуг, является актуальной научно-практической задачей.
Цель исследования — повышение эффективности работы ГОТ на основе установления и использования закономерностей влияния параметров пассажирского потока на качество обслуживания пассажиров.
Объект исследования — процесс взаимодействия пассажиров и средств ГОТ в пределах улично-дорожной сети (УДС) крупного города.
Предмет исследования — взаимосвязь показателя качества обслуживания на ГОТ с параметрами пассажирского потока.
Теоретической и методологической основой исследования являются теория движения автомобиля, системный подход и комплексный анализ, теория вероятности, регрессионный анализ, имитационное моделирование и динамическое программирование, позволяющие достоверно обосновать выводы.
Научная новизна исследования:
-предложен обобщенный показатель качества обслуживания пассажиров на ГОТ;
-установлены закономерности распределения количества
входящих/выходящих пассажиров в зависимости от пройденной длины маршрута;
-выявлена закономерность изменения пассажирообмена (количества входящих/выходящих пассажиров) в зависимости от пройденной длины маршрута времени суток и дней недели;
-разработана математическая модель наполнения салона ТС на маршруте ГОТ;
-разработана методика расчета оптимального количества и вместимости подвижного состава на городском маршруте с заданным качеством обслуживания пассажиров;
-разработано алгоритмическое и программное обеспечение для расчета количества и вместимости транспортных средств (автобусов) на маршруте с заданным качеством обслуживанием населения.
Практическая ценность заключается в разработке методики и АРМа для определения рационального количества и вместимости подвижного состава на маршруте ГОТ, на основе комплексной оценки качества обслуживания пассажиров.
Результаты исследования имеют определенную методологическую ценность и использованы в учебном процессе. Реализация результатов работы.
На основе установленного механизма наполнения салона ТС на маршруте разработано алгоритмическое и программное обеспечение задач определения рационального количества и вместимости подвижного состава на маршруте ГОТ с учетом качества обслуживания пассажиров. Алгоритмы, полученные автором, стали основой разработанного и внедренного в практику работы Муниципального учреждения пассажирского городского транспорта «Тюменьгортранс» АРМа специалиста по транспорту, являющийся частью информационно-аналитической системы для управления городским пассажирским транспортом общего пользования г. Тюмени. Кроме того, результаты исследований внедрены в учебный процесс ТюмГНГУ (лабораторный практикум по дисциплине «Организация и безопасность движения» специальности 190601 "Автомобили и автомобильное хозяйство"). На защиту выносятся:
1. Обобщенный показатель качества обслуживания пассажиров на
городском общественном автотранспорте.
2. Закономерности изменения пассажирообмена (количества
входящих/выходящих пассажиров) в зависимости от пройденной длины
маршрута.
3. Закономерности изменения интенсивности пассажиропотока, в
зависимости от времени суток и дней недели.
4. Математическая модель наполнения салона ТС на маршруте ГОТ.
5. Методика определения оптимального количества и вместимости
подвижного состава для работы на маршруте ГОТ с учетом качества
обслуживания пассажиров.
Апробация работы. Основные результаты исследований доложены, обсуждены и одобрены на региональной научно-практической конференции студентов, аспирантов, молодых ученых «Новые технологии - нефтегазовому региону» - Тюмень, 2006 г.; на региональной научно - практической конференции «Обеспечение безопасности дорожного движения в условиях Сибири» - Сургут 2006 г.; на Международной научно-технической конференции «Проблемы эксплуатации и обслуживания транспортно-технологических машин» - Тюмень, 2007 г.; на Международной научно-технической конференции «Геотехнические и эксплуатационные проблемы нефтегазовой отрасли» - Тюмень, 2007 г.; на научно - практической конференции «Транспортный комплекс - 2008» - Тюмень 2008 г.; на всероссийской научно — практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Проблемы эксплуатации систем транспорта»- Тюмень 2008 г; на региональной научно-практической конференции «Транспортный комплекс - 2009» - Тюмень 2009 г.
Публикации, Основные положения и результаты диссертационной работы опубликованы в 10 статьях.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованных источников и приложений. Объем работы составляет 123 страниц печатного текста, в том числе 18 таблиц, 38 иллюстраций (рисунков), списка использованных источников из 106 наименований и 2 страниц приложений.
Анализ методов определения вместимости и количества подвижного состава (ПС) на маршруте
Общая методика исследования, изображенная на рисунке 2.1, состоит из четырех этапов, которые включают анализ проблемы, теоретические исследования, экспериментальные исследования и реализацию полученных результатов. На первом этапе обозначена актуальность работы, приведен краткий аналитический обзор, в котором оценен уже достигнутый уровень исследований в области управления составом ТС на маршруте ГОТ. Такой анализ позволил сформулировать задачи исследования, выдвинуть рабочую гипотезу и определить конечную цель работы.
На втором этапе выполнены аналитические исследования, которые заключались в теоретическом обосновании методики выбора вместимости и количества ТС на маршруте с учетом качества обслуживания населения пассажиров: выявлены частные показатели качества обслуживания населения ГОТ; - разработан комплексный показатель качества обслуживания населения ГОТ; - изучен входящий и выходящий поток пассажиров в ТС в зависимости от пройденной длины маршрута, а также временной тренд пассажиропотока на маршруте, что позволило разработать модель пассажиропотока.
Экспериментальные исследования предусматривали: - проведение социологического опроса; - классификацию маршрутов; - сбор и обработку информации о количестве входящих и выходящих пассажиров в зависимости от длины маршрута; - сбор и обработку информации о часовой интенсивности пассажиропотока. Реализация результатов исследования управления количеством и вместимостью ТС на маршруте ГОТ выполнена на четвертом этапе исследования и заключается в разработке методики практического использования результатов исследования. Даны рекомендации по необходимому количеству и вместимости ТС на маршрутах ГОТ г.Тюмени. Реализация модели завершена оценкой социальной, информационной и экономической эффективности результатов исследования, которая заключается в сравнении экономических показателей действующей и предлагаемой системы. Основными индикаторами технологического процесса являются три группы показателей: характеристики качества транспортного обслуживания населения; характеристики производительности (суточный объем перевозок); экономические характеристики. Основным предметом данного исследования являются качественные характеристики, включающие как понятие обобщенной оценки качества, так и пространственно-временные её (оценки) изменения. Они рассмотрены вначале. Далее приводятся показатели производительности и экономики. Согласно анализу, приведенному в первой главе, существует несколько подходов к определению показателя качества обслуживания на ГПТ. Наиболее перспективным в настоящее время является использование комплексного показателя качества. За основу при выборе показателей качества транспортного обслуживания пассажиров ГОТ были взяты группы показателей качества согласно [24]. Настоящий стандарт устанавливает следующую номенклатуру основных групп характеристик качества пассажирских перевозок: ? показатели информационного обслуживания; ? показатели комфортности; ? показатели скорости; ? показатели своевременности; ? показатели сохранности багажа; ? показатели безопасности. На основе проведенного анализа было выдвинуто предположение, что, с точки зрения пассажиров ГОТ, наиболее значимыми будут показатели, характеризующие комфортность, скорость и своевременность транспортных услуг. К сожалению, существующий стандарт только перечисляет характеристики в каждой из этих групп качества, но не дает алгоритмов их расчета. В приведенном стандарте отсутствует и методики построения комплексной оценки качества, не говоря уже о значимости каждого показателя. Комфортность. Для оценки комфортности передвижения на ГОТ был предложен частный показатель комфортности,,который имеет вид где псид— количество пассажиров с предоставлением мест для проезда сидя; YIQ— количество пассажиров с предоставлением условий комфортного проезда стоя (до 5 пас/м ); пп— количество пассажиров с предоставлением условий проезда стоя (более 5 пас/м ); ПОБШГ общее количество пассажиров, перевозимых в салоне; а— коэффициент, учитывающий комфортность поездки сидя на ГОТ в сравнении с автомобилем; Ь— коэффициент, учитывающий комфортность поездки стоя (до 5 чел/м ) на ГОТ в сравнении с личным автомобилем; с- коэффициент, учитывающий комфортность поездки стоя (более 5 чел/м) на ГОТ в сравнении с личным автомобилем.
Разработка методики комплексной оценки качества транспортного обслуживания пассажиров
В части системного анализа была разработана методика выбора рационального количества и вместимости ТС на маршруте ГОТ [38]. Алгоритм выбора оптимального варианта подвижного состава представлен на рисунке 2.10.
Суть алгоритма сводится к следующему. Из базы данных (БД) маршрутов ГОТ выбирается маршрут, на котором необходимо произвести оптимизацию ПС с номером (АО- При этом в расчете используются такие его характеристики, как длина, количество остановочных пунктов и эксплуатационная скорость. Далее в автоматическом режиме из базы данных ТС выбирается конкретная модель подвижного состава TCi и для дной единицы техники производится расчет качества обслуживания пассажиров на маршруте. Если оно ниже заданного, количество ТС увеличивается на единицу NTC=NTC +1- При достижении заданного уровня качества расчет прекращается, и для полученного количества ТС оцениваются затраты на эксплуатацию Z/ (по методике, принятой администрацией муниципалитета).
Далее аналогичный расчет повторяется для следующей модели ТС. По результатам вычислений для всех маршрутов формируется таблица количественного состава ТС каждой модели, а также затраты на эксплуатацию. При заданном провозном тарифе и количестве льготников определяется количество необходимых дотации перевозчикам на каждом маршруте. 1. Установлены частные показатели качеств,а входящие в комплексный показатель. Предложены методы расчета показателя комфортности, скорости передвижения и своевременности, а также комплексного показателя качества обслуживания пассажиров ГОТ. 2. Выявлены закономерности изменения пассажирообмена (количества входящих/выходящих пассажиров) на маршруте ГОТ в зависимости от пройденной длины маршрута, времени суток и дней недели. 3. Разработана математическая модель наполнения салона автобуса на маршруте ГОТ, учитывающая как его пространственно-временное распределение, так и специфику маршрута. Выполнена её структурная и параметрическая идентификация. Разработан алгоритм и программная реализация модели, позволяющие решать комплекс производственных задач. 4. Разработана методика определения оптимального количества и вместимости подвижного состава на городском маршруте с учетом качества обслуживания пассажиров, позволяющая минимизировать производственные затраты. Важнейшей составной частью научного исследования является эксперимент, основой которого есть научно поставленный опыт с точно учитываемыми и управляемыми условиями. Постановка и организация эксперимента определились исходя из его назначения и задач, которые он преследует. Исследование параметров качества обслуживания проводилось для определения значимых параметров, а также для определения вклада каждого параметра в комплексный показатель качества обслуживания пассажиров ГОТ. Исследование пространственной динамики пассажиропотока предусматривало экспериментальное определение количества входящих и выходящих пассажиров на остановочных пунктах по длине маршрута. Эксперимент проводился для хордовых, радиальных и диаметральных маршрутов ГОТ. Исследование временной динамики пассажиропотока на маршруте предусматривало экспериментальное определение максимального пассажиропотока на маршруте и изменение его во времени.
Методика экспериментальных исследований параметров наполнения салона ТС на маршруте
Новые реалии, в которых развивается ГОТ, повысили требования к качеству и скорости управленческих решений специалистов, отвечающих за его развитие и управление. Принятие управленческих решений на основе интуиции специалистов становится все менее оправданно. Сложность вопроса, а также развитие техники и технологии и передовой международный опыт показывают, что эффективность таких решений в сильной степени зависит от человеческого фактора (его опыта, образованности, эрудированности, а также решимости и способности принятия непопулярных решений), а человеческий фактор в современном техногенном мире все чаще и чаще дает сбой. В отличие от человека технические системы с четкими алгоритмами и программами становятся все надежней и находят все большее применение в современной жизни [41, 69]. Есть и еще ряд причин, по которым использование технических средств с четкими алгоритмами для принятия решений на ГОТ является более предпочтительным, чем решения, принятые на основе интуиции. Одна из них заключается в том, что решения, принятые на основе четких инструкций, легче контролировать вышестоящим инстанциям.
Сказанное не означает, что человека нужно совсем исключить из процесса принятия решений, или что к этому нужно стремиться. На последнем этапе экспертная оценка предложенных решений перед внедрением их в жизнь еще долгое время будет оставаться за человеком, но использование современных средств и методов для оптимизации ГОТ позволит более обоснованно и осознанно принимать решения.
Это обусловливает необходимость автоматизации работы специалистов, отвечающих за управление работой ГОТ, и делает разработку АРМ «Маршрут-01» актуальной. Автоматизированное рабочее место (АРМ) можно определить как комплекс информационных ресурсов, программно-технических и организационно-технологических средств индивидуального и коллективного пользования, объединенных для выполнения определенных функций профессионального работника [20]. В основу конструирования АРМ должны быть положены следующие принципы: 1. Максимальная ориентация на конечного пользователя, достигаемая созданием инструментальных средств в адаптации АРМ к уровню подготовки пользователя. 2. Формализация профессиональных знаний, т.е. возможность предоставления с помощью АРМ самостоятельно автоматизировать новые функции и решать новые задачи. 3. Проблемная ориентация АРМ на решение определенного класса задач, объединенных общей технологией обработки информации, единством режимов работы и эксплуатации. 4. Модульность построения, обеспечивающая сопряжение АРМ с другими элементами системы обработки информации, а также модификацию и наращивание возможностей АРМ без прерывания его функционирования. 5. Эргономичность, т.е. создание для пользователя комфортных условий труда и дружественного интерфейса общения с системой. Ядром для проектирования автоматизированного рабочего места эксперта служат результаты проведенных теоретических и экспериментальных исследований: 1. Имитационная модель наполнения ТС на маршруте ГОТ [40]. 2. Методика оценки качества обслуживания пассажиров ГОТ. 3. Экономико-математическая модель выбора рационального количества и структуры ТС для работы на маршруте ГОТ с учетом качества обслуживания пассажиров. Полученные результаты исследования могут быть использованы структурами в администрации города, отвечающими за организацию работы ГОТ, службами эксплуатации ПАТП, а также частными перевозчиками. АРМ «Маршрут-01» является составной частью информационно-аналитической системы для управления городским пассажирским транспортом г. Тюмени. Его реализация выполнена на языке программирования «Delphi» и предназначена ля работы под управлением операционной системы WINDOWS. 4.1.2. Основные функции АРМ «Маршрут - 01» В соответствии с результатами исследований, разработан программный продукт (рисунок 4.1.,4.2.), позволяющий реализовывать различные производственные сценарии: определение марки ТС, оптимальной для работы на заданном маршруте с учетом качества обслуживании населения; определение необходимого количества ТС для работы на маршруте ГОТ с заданным качеством обслуживания пассажиров; определение фактического качества обслуживания; Результаты проведенных теоретических и экспериментальных исследований нашли отражение в практическом применении. Разработанные методики по оценке качества обслуживания пассажиров, модель наполнения салона ТС на маршруте и методика выбора рационального количества и вместимости ТС на маршруте ГОТ используются в составе «Информационно-аналитической системы управления ГПТ» в комитете по транспорту и связи администрации города Тюмени-. Использование комплекса позволило повысить оперативность и качество принятия управленческих решений. Результаты диссертационной работы внедрены, кроме того, в образовательный процесс Тюменского государственного нефтегазового университета. В частности, разработан комплекс лабораторных работ по дисциплине «Организация и безопасность движения», который применяется при подготовке инженеров по специальности 190601 "Автомобили и автомобильное хозяйство". Комплекс включает три лабораторные работы, целью которых является определение уровня качества обслуживания пассажиров на ГОТ и разработка методов повышения эффективности работы ГОТ на основе выявления и использования закономерностей влияния параметров пассажирского потока на качество обслуживания пассажиров, а также определение рационального количества и вместимости ТС на маршруте ГОТ.
Оценка эффективности результатов исследования
Таким образом, снижение затрат на выбор оптимального подвижного состава для одного маршрута ГОТ с использованием АРМ может достигать 4598 рублей, при этом единовременные затраты на ПК и программный комплекс не превысят 105000 рублей. Срок окупаемости единовременных вложений определяется из отношения размера единовременных вложений к годовой экономии затрат. При количестве маршрутов подлежащих анализу, в городе Тюмени, равному 36, годовая экономия затрат составляет 165531.8 рублей, а срок окупаемости — 0,63 года (7,6 месяца).
Использование результатов исследования позволит без увеличения субсидий ГОТ из бюджета муниципалитета оказывать услуги более высокого качества, что приведет к перераспределению части пользователей личного транспорта в пользу общественного. Это даст возможность дополнительно экономить на строительстве дорог, их обслуживании, а также существенно снизить выбросы вредных веществ в атмосферу. Для оценки дополнительного экономического эффекта необходимы дальнейшие исследования влияния качества обслуживания населения ГОТ на его подвижность.
Использование результатов исследования позволяет также обеспечить информационный и социальный эффекты. Информационный эффект достигается за счет повышения оперативности и точности (выбирается не класс ТС, а конкретная модель) решения задачи выбора рационального ТС для работы на маршруте ГОТ, во-первых, и повышения профессионального уровня специалистов по транспорту администрации муниципалитетов в процессе использованиями ими современных информационных технологий, во-вторых.
Социальный эффект связан с повышением качества решаемых социальных задач за счет встраивания критерия качества обслуживания пассажиров ГОТ в методику выбора рационального подвижного состава, что в свою очередь приведет к более объективному решению поставленной задачи. Значимым социальным эффектом также является и повышение уровня автоматизации производственных процессов и рост эффективности системы ГОТ в целом.
Военный эффект достигается за счет повышения мобилизационной способности транспорта в военное время при оперативном управлении им посредством информационно-управляющей системы, использующей результаты диссертационных исследований. 1. Обоснована необходимость внедрения современных информационных технологий при управлении ГОТ. Доказана необходимость создания АРМа специалиста по транспорту администрации муниципалитета. Сформированы его основные функции и принципы проектирования. 2. Сформированы принципы проектирования автоматизированного рабочего места эксперта. Ядром для проектирования автоматизированного рабочего места служат результаты проведенных теоретических и экспериментальных исследований. 3. На основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований разработан АРМ специалиста по транспорту при администрации муниципалитета. 4. Результаты исследования в виде АРМа «Маршрут-01» внедрены в комитет по транспорту и связи администрации города Тюмени. АРМ используется для определения необходимого количества и вместимости ТС на маршруте ГОТ, а также для определения размера дотаций перевозчикам на маршрутах города Тюмени. 5. Результаты исследования используются в учебном процессе Тюменского государственного нефтегазового университета в виде комплекса лабораторных работ по дисциплине «Организация автомобильных перевозок и безопасность движения» при подготовке инженеров по специальностям «Автомобили и автомобильное хозяйство». 6. Определена экономическая эффективность от внедрения АРМа в комитете по транспорту и связи администрации г. Тюмени, которая составила 165531.8 рублей в год. Срок окупаемости вложений составляет 0,63 года (7,6 месяца). Внедрение результатов исследования обеспечило также информационный и социальный эффекты благодаря увеличению скорости принятия управленческих решений, а также их точности и объективности. 1. Решена научно-практическая задача определения количества и вместимости подвижного состава на городском маршруте, с учетом качества обслуживания пассажиров. 2. Разработан комплексный показатель качества обслуживания пассажиров на маршруте ГОТ, учитывающий скорость, своевременность и комфортность передвижения отличающийся тем, что является произведением частных показателей скорости, своевременности и комфортности передвижения. На его основе предложена стратегия рационального управления составом транспортных средств на маршруте. 3. Выявлены закономерности изменения пассажирообмена (количества входящих/выходящих пассажиров) на маршруте ГОТ в зависимости от пройденной длины маршрута, времени суток и дней недели. 4. Разработана математическая модель наполнения салона автобуса на маршруте ГОТ, учитывающая как его пространственно-временное распределение, так и специфику маршрута. Выполнена её структурная и параметрическая идентификация. Разработан алгоритм и программная реализация модели, позволяющие решать комплекс производственных задач.
