Содержание к диссертации
Введение
1 Аналитический обзор состояния вопроса исследования 8
1.1 Роль пассажирского общественного транспорта в сфере автомобильных перевозок 8
1.2 Влияние организации движения маршрутного транспорта на безопасность и эффективность пассажирских перевозок 11
1.3 Нормативно-правовая база по обеспечению безопасности пассажирских перевозок 14
1.4 Анализ методов организации работы и математических моделей движения городского пассажирского общественного транспорта 18
1.4.1 Макроскопические модели 28
1.4.2 Кинетические модели 31
1.4.3 Микроскопические модели 34
1.4.4 Теория массового обслуживания 37
2 Теоретические исследования 46
2.1 Разработка математической модели движения транспортных средств с учетом конструктивных особенностей остановочного пункта 46
2.2 Алгоритмическое и программное обеспечение моделирования движения транспортного потока с учетом конструктивных особенностей остановочных пунктов 61
2.3 Анализ результатов моделирования 67
3 Экспериментальные исследования 80
3.1 Общая методика экспериментальных исследований 80
3.2 Анализ работы остановочных пунктов 86
3.3 Определение зависимости составляющих времени обслуживания пассажирского транспорта на остановочных пунктах 93
3.4 Сравнение регрессионных зависимостей, полученных в ходе теоретических и экспериментальных исследований 112
4 Разработка практических рекомендаций и оценка эффективности исследования 114
4.1 Разработка инженерной методики расчета пропускной способности остановочного пункта и выбора наиболее рациональных методов ее повышения 114
4.2 Реализация разработанной инженерной методики и исследование ее эффективности 122
4.3 Расчет экономической эффективности результатов исследования 124
Основные результаты и выводы 129
Список использованных источников 130
Приложения 139
- Влияние организации движения маршрутного транспорта на безопасность и эффективность пассажирских перевозок
- Алгоритмическое и программное обеспечение моделирования движения транспортного потока с учетом конструктивных особенностей остановочных пунктов
- Анализ работы остановочных пунктов
- Реализация разработанной инженерной методики и исследование ее эффективности
Введение к работе
Актуальность исследования. Пассажирский автомобильный транспорт занимает ведущее место в обслуживании населения России. С середины 90-х годов к общественному пассажирскому транспорту подключились частные коммерческие автобусы, что, наряду с интенсивной автомобилизацией городов, создало проблему несоответствия параметров улично-дорожной сети (УДС) и остановочных пунктов реальным условиям. Следствием этого явились очереди автобусов на остановках и увеличение количества дорожно-транспортных происшествий (ДТП). Остановочные пункты и участки УДС, примыкающие к ним, стали очагом аварийности и способствуют возникновению «пробок».
В настоящее время оптимизация параметров остановочных пунктов является одним из менее изученных направлений по совершенствованию работы маршрутного пассажирского транспорта. В основном все внимание уделяется упорядочению маршрутов и рациональному распределению подвижного состава на них.
Таким образом, существует актуальная научно-практическая задача повышения эффективности и безопасности работы как самих остановочных пунктов, так и перевозок в районе УДС, примыкающей к ним.
Цель исследования - повышение эффективности и безопасности перевозок путем улучшения условий функционирования остановочных пунктов городского пассажирского транспорта (ГПТ) и совершенствования движения транспортных средств (ТС) в их районе.
Объект исследования - процесс функционирования остановочного пункта и участка улично-дорожной сети в его районе.
Предмет исследования - закономерности движения ТС в районе остановочного пункта и закономерности его функционирования под воздействием эксплуатационных и конструктивных факторов.
Основная гипотеза исследования состоит в предположении о том, что совершенствование конструктивных параметров остановочного пункта городского пассажирского транспорта позволит повысить эффективность функционирования не только самого остановочного пункта и качество обслуживания пассажиров на нем, но и стабильность, и безопасность движения прочих транспортных средств в районе данного остановочного пункта.
Научная новизна работы:
обоснованы новые показатели, позволяющие оценить эффективность работы остановочных пунктов и организацию движения в зоне их влияния: суммарные транспортные задержки, длина очереди перед остановочным пунктом и шум ускорения;
разработана математическая модель и ее программное обеспечение, позволяющее определять геометрические параметры остановочного пункта, с учетом не только интенсивности движения маршрутных ТС, их типа и пас-сажирообмена, но и интенсивности движения прочих ТС, ширины проезжей
части и рядности движения, наличия «заездного кармана» на остановочном пункте, наличия светофорного объекта и удаленности его от остановки;
- теоретически установлены и экспериментально подтверждены зако
номерности и зависимости влияния интенсивности движения маршрутных и
прочих ТС, пассажирообмена, пассажировместимости автобуса, ширины
проезжей части и параметров «заездного кармана» на параметры эффектив
ности функционирования остановочного пункта;
Практическая ценность работы состоит в том, что результаты исследования позволяют, зная пропускную способность остановочного пункта, количество маршрутов, проходящих через него и рассчитав более точное значение времени обслуживания маршрутных ТС на остановочном пункте, составить рациональное расписание движения транспорта, а также сделать обоснованный выбор местоположения и рассчитать конструктивные параметры остановочного пункта в зависимости от вышеперечисленных факторов.
Методики, их программное обеспечение, выводы и рекомендации диссертации могут быть использованы в практической деятельности местных органов власти при организации пассажирских перевозок.
Реализация результатов работы. Результаты исследований приняты к внедрению в МУП «Специализированное дорожное предприятие», МУ «Транспортное управление» (г. Курган). Материалы диссертации используются в учебном процессе ГОУ ВПО «Курганский государственный университет» при подготовке студентов специальности 190702 - «Организация и безопасность движения».
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и получили одобрение на международной научно-технической конференции «Проблемы эксплуатации и обслуживания транспортно-технологических машин» (г. Тюмень, 2007 г.), на международной научно-технической конференции «Современное состояние и инновации транспортного комплекса» (г. Пермь, 2008 г.), а также на международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития Евроазиатских транспортных систем» (г. Челябинск, 2009 г.), на заседаниях кафедры «Организация и безопасность движения» Курганского государственного университета, 2006 - 2008 гг.
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 12 статей, одна из которых - в рецензируемом издании, рекомендованном ВАК РФ для кандидатских диссертаций, и зарегистрированы 3 программных продукта в Отраслевом фонде алгоритмов и программ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и выводов по работе, изложена на 164 страницах машинописного текста и включает 11 таблиц, 59 рисунков, список литературы из 100 наименований, 5 приложений на 28 страницах.
Влияние организации движения маршрутного транспорта на безопасность и эффективность пассажирских перевозок
Значительный рост числа автобусов особо малой вместимости и неполноценный контроль органов власти за частными перевозчиками приводят к росту аварийности на пассажирском транспорте. Только за 2008 год в России было совершено 4706 (6%) дорожно-транспортных происшествий с участием автобусов (рисунок 1.3).
Число дорожно-транспортных происшествий по вине водителей за этот же период возросло на 10% и превысило на всех видах транспорта 4000 [52].
Значительный процент дорожно-транспортных происшествий происходит с участием микроавтобусов, причем часть таких аварий имеет высокую степень тяжести последствий (рисунок 1.4). Рисунок 1.4 - Распределение числа дорожно-транспортных происшествий с участием автобусов
Такие показатели связаны, в первую очередь, с недисциплинированностью водителей, нарушением владельцами маршрутных такси трудового законодательства и их стремлением к получению «сверхприбыли».
Результатом небезопасной езды автобусов особо малой вместимости являются, в основном, столкновения (71%, рисунок 1.5).
Если проанализировать статистику аварийности с участием пассажирского транспорта по г. Кургану, то можно сделать вывод, что за последние пять лет число дорожно-транспортных происшествий возросло с 260 до 946, из них около 35% дорожно-транспортных происшествий по вине водителей автобусов. Основным видом ДТП являются столкновения. Они составляют 69,7% от общего количества ДТП с участием пассажирского транспорта. Также большой процент имеют наезд на стоящее транспортное средство и падение пассажира (рисунок 1.6).
Распределение количества дорожно-транспортных происшествий с участием пассажирского транспорта по видам за 2008 г.
Негативные последствия роста числа «Газелей» наблюдаются не только в области безопасности дорожного движения. Показатели работы автобусов также имеют тенденцию к снижению. Улично-дорожная сеть перегружена как транспортом личного пользования, так и общественным транспортом, в частности, автобусами «Газель». Это приводит к заторам, сбоям в графиках движения, перегрузке остановочных пунктов и, как следствие, повышению времени обслуживания маршрутных транспортных средств на остановке.
Причинами сложившейся ситуации являются недостаточно отработанная правовая и нормативная база, регламентирующая организационно-экономические отношения, и не отвечающие современным требованиям ме тодики определения пропускной способности и геометрических параметров остановочных пунктов.
Алгоритмическое и программное обеспечение моделирования движения транспортного потока с учетом конструктивных особенностей остановочных пунктов
На основе математической модели при использовании программного обеспечения Delphi 7 была разработана компьютерная программа, позволяющая моделировать и визуализировать транспортные потоки в различных дорожных системах, анализировать пропускную способность остановочных пунктов общественного транспорта, а также получать другие характеристики работы остановочного пункта. Программный комплекс включает в себя следующие разделы: - ввод исходных данных. В качестве исходной информации задается расстояние между двумя соседними остановочными пунктами (Li_2), наличие светофорного регулирования или пешеходного перехода и расстояние до него (Lcon), параметры остановочного пункта (наличие или отсутствие «заездно-го кармана» (Вк), длина остановочного пункта (L0CT) и отгонов (LOTi, LOT2)), КО личество полос движения на дороге (Np), ширина проезжей части в одном направлении (Впр ч), длительность основных и промежуточных тактов цикла регулирования светофорного объекта (t,, t , tK), характеристики входящего потока маршрутных транспортных средств: типы, интенсивность движения (NMTC). Помимо этого задается интенсивность движения легковых (Ніа)и грузовых (Nra) автомобилей; - генерация участка улично-дорожной сети и движения транспортных потоков. В основе этого раздела лежит математическая модель, описанная ранее; - визуализация работы имитационной модели движения транспортных средств. С помощью данного раздела можно наблюдать за работой дорожно-транспортной системы и судить о степени ее приближенности к реальным условиям; - получение данных, необходимых для выявления зависимости пропускной способности остановочных пунктов от времени обслуживания маршрутных транспортных средств. Данные записываются в текстовый файл для последующего анализа. Укрупненная блок-схема алгоритма работы программного обеспечения представлена на рисунке 2.4. На первом этапе генерируется заданная улично-дорожная сеть с определенным количеством полос движения, местом установки светофорного объекта и находящимся от него на некотором расстоянии остановочным пунктом. На втором этапе описываются: параметры и движение транспортных средств, их появление на той или иной полосе движения. В программе учитывается взаимное влияние транспортных средств на характеристики друг друга. Транспортные средства имеют возможность выполнения различных маневров: обгон, перестроение и др. Так, і+l транспортное средство при приближении ко впереди идущему і-му транспортному средству получает отрицательное ускорение (замедление), обеспечивая сохранение дистанции безопасности. При движении транспортных средств по двухполосной дороге возникает необходимость перестроений и обгонов. В случае, когда лидирующий автомобиль имеет слишком низкую скорость, автомобиль, догоняющий его сзади, переходит к выполнению пере строения. Для успешного выполнения маневра необходимо отсутствие транспортных средств на соседней полосе движения рядом с транспортным средством, выполняющим маневр опережения, и рядом с обгоняемым автомобилем. Аналогичный маневр выполняется при приближении к остановочному пункту. Автомобиль, двигающийся по первой полосе, в районе остановочного пункта по возможности переходит на вторую полосу. При подъезде к остановочному пункту маршрутное транспортное средство снижает скорость и останавливается за последним транспортным средством в пределах остановки либо в конце очереди на полосе движения, создавая помехи движущемуся транспортному потоку. После истечения времени посадки-высадки пассажиров маршрутное транспортное средство при отсутствии помех движению начинает движение. Интерфейс программы (рисунок 2.5) содержит поля для ввода необходимых данных. Кроме входных данных, интерфейс отображает результаты моделирования транспортного потока и его изменения в реальном времени, чтобы можно было оценить пропускную способность остановочного пункта, эффективность принимаемых мер по организации движения. Разработанная программа позволяет рассчитать параметры, необходимые для дальнейшего анализа условий движения в районе остановочного пункта, а также суммарные задержки автобусов перед остановочным пунктом за определенный промежуток времени и максимальную длину очереди маршрутных транспортных средств, которая появляется в результате неудовлетворительной работы остановочных пунктов. Вследствие того, что программа позволяет визуально наблюдать за образованием очереди на первой полосе перед остановочным пунктом, можно определить оптимальную длину заездного кармана при условии отсутствия заторов.
Анализ работы остановочных пунктов
Экспериментальные исследования работы остановочных пунктов показали: - на остановочных пунктах I группы маршрутные транспортные средства останавливаются в два ряда, из-за значительной длины остановочных пунктов увеличивается время маневрирования, создается очередь, нередко образуются заторы и критические ситуации, приводящие к ДТП; - на остановочных пунктах, относящихся ко II группе, автобусы останавливаются в один ряд, но из-за расположенного вблизи остановок светофорного объекта скапливается очередь маршрутных транспортных средств, параметры данных остановочных пунктов не позволяют одновременно пропустить все скопившиеся автобусы, поэтому транспорту приходится ожидать места высадки и посадки пассажиров; - на остановочных пунктах III и IV групп маршрутные транспортные средства останавливаются в один ряд. Эти остановки, по сравнению с остальными, не оборудованы «заездными карманами» и имеют небольшую длину, в среднем 13,3 м и 16,8 м соответственно, в связи с чем из-за ожидания места создается очередь, кроме того, перед остановочными пунктами IV группы расположен светофорный объект, что негативно сказывается на их работе; - на остановочных пунктах, относящихся к V группе, маршрутные транспортные средства останавливаются в два и три ряда, создаются заторы и повышается вероятность ДТП, как с транспортными средствами, так и с пассажирами, которые вынуждены выходить на проезжую часть, это связано с наличием выделенной полосы для движения маршрутных транспортных средств перед остановочным пунктом; - на остановочных пунктах VI группы пассажирский транспорт останавливается в один ряд. Из-за светофорного объекта, расположенного в среднем за 10 метров до остановок, образуется скопление маршрутных транспортных средств. Водители автобусов марки «ГАЗель» и «ПАЗ» высаживают своих пассажиров не в специально отведенном для этого месте, а перед светофором, что снижает безопасность дорожного движения. Проведение обследования в разные годы позволило выявить тенденцию к снижению маршрутов общественного транспорта (принадлежащих муниципальному предприятию (МУП)) и увеличению маршрутов частных перевозчиков (таблица 3.5). В то время как количество маршрутов увеличилось не значительно, интенсивность входящего потока автобусов в среднем выросла на 44% (рисунок 3.2). Самая напряженная обстановка сложилась на остановочных пунктах в I группе, через которые в 2003 году проходило в среднем 115 авт/час, а в 2006 году эта цифра составила 258 авт/час. Рост интенсивности входящего потока маршрутных транспортных средств объясняется, в основном, резким увеличением числа автобусов «ГАЗель». В 2006 году они уже составили более 70% от общего числа маршрутных транспортных средств. 258 Рост количества автобусов особо малой вместимости приводит к перегруженности не только улично-дорожной сети, но и остановочных пунктов, так как для того, чтобы перевезти одно и то же количество пассажиров, этих транспортных средств требуется гораздо больше. Помимо этого, водители автобусов «ГАЗель» не стремятся выдерживать определенный интервал Количество автобусов, одновременно подходящих к остановочному пункту в течение «часа пик» Существующие параметры остановок не позволяют вместить большое количество маршрутных транспортных средств, в результате возникают заторы на остановочных пунктах, снижается безопасность движения, увеличивается время обслуживания маршрутных транспортных средств на остановке, которое изменяется в пределах от 3 до 119 секунд. В среднем время обслуживания на остановочных пунктах, оборудованных заездным карманом, на 30% больше, чем на остановках, где нет за-ездного кармана (рисунок 3.4). При проведении экспериментальных исследований была обнаружена такая тенденция: при полностью свободной остановке маршрутное транспортное средство, подъезжая, занимает среднюю ее часть (рисунок 3.5 а), в том случае если она занята, а свободна третья часть остановки, то автобусы большой и особо большой вместимости встают в конец очереди, а автобусы «ГАЗель» стремятся проехать вперед и занять свободное место (при длине остановочного пункта более 50 м)(рисунок 3.5 б). При полностью занятой остановке небольшой процент частных автобусов становятся в очередь и ждут места для высадки и посадки пассажиров. Большинство же автобусов особо малой вместимости либо становятся во втором и даже третьем ряду, осуществляя посадку-высадку пассажиров, либо проезжают без остановки (рисунок 3.5 в).
Реализация разработанной инженерной методики и исследование ее эффективности
Разработанная инженерная методика расчета пропускной способности остановочного пункта и выбора наиболее рациональных методов ее повышения была применена к одному из ранее обследованных остановочных пунктов с целью снижения транспортных задержек, перед остановочным пунктом, частичного устранения влияния остановочного пункта на движение транспортных средств по проезжей, части и снижения уровня аварийности на выбранном участке.
В результате применения инженерной методики был сделан вывод о необходимости повышения пропускной способности данного остановочного пункта. В качестве наиболее рационального метода ее повышения, согласно методике, было выбрано увеличение длины остановочного пункта с обует ройством «заездного кармана». При увеличении длины остановочного пункта до 40 м и устройстве «заездного кармана» шириной 2 м пропускная способность возрастет в 4 раза. На основании этих данных МУП «Управление по благоустройству и дорожному хозяйству города Кургана» совместно с МУП «Специализированное дорожное предприятие» было решено реконструировать рассматриваемый остановочный пункт.
После введения в эксплуатацию нового остановочного пункта (рисунок 4.4), было проведено обследование его работы по методике, описанной в главе 3, которое показало, что, несмотря на увеличение времени обслуживания автобусов на остановочном пункте, пропускная способность увеличилась до 347 ед/ч. Учитывая, что интенсивность входящего потока автобусов составляет 274 ед/ч, можно сделать вывод об улучшении условий обслуживания маршрутных транспортных средств на остановочном пункте.
Расчет экономической эффективности проводился для случая введения в эксплуатацию нового остановочного пункта, конструктивные параметры которого были определены по разработанной инженерной методике расчета пропускной способности остановочного пункта и выбора наиболее рационального метода ее повышения.
Годовая экономическая эффективность от внедрения результатов исследования определяется по снижению потерь времени для транспортных средств, вынужденных останавливаться перед остановочным пунктом, и по снижению количества дорожно-транспортных происшествий в районе остановочного пункта вследствие приведения конструктивных параметров в соответствие со сложившейся интенсивностью движения: где Rt — суммарный эффект от снижения числа ДТП и потерь времени транспортных средств в году t; Zt — текущие затраты в году t; Kt - единовременные затраты в году t; Е — норма дисконта, Е=13%; Т — момент окончания расчетного периода. Единовременные затраты на реконструкцию остановочного пункта представлены в таблице 4.3.
Суммарный экономический эффект от снижения числа дорожно-транспортных происшествий и потерь времени транспортными средствами определяется следующим образом
