Исследование методов маршрутизации автобусного транспорта в городах тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Автореферат диссертации по теме "Исследование методов маршрутизации автобусного транспорта в городах"

На правах рукописи

ХРУЩЁВ МИХАИЛ ВЛАДИМИРОВИЧ

По ОЯ

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТ0Д03 МАРШРУТИЗАЦИИ АВТОБУСНОГО ТРАНСПОРТА В ГОРОДА)

08.00.05 - Экономика и управление народным хозяйством (транспор^) 08.00.13 - Экономико-математические методы

Москва - 2000

Работа выполнена на кафедре управления на автомобильном транспорте Государственного университета управления

Научный консультант доктор экономических наук, профессор,

Громов Николай Николаевич

Официиальные оппоненты: доктор экономических наук, профессор,

Кормаков Леонид Фёдорович

доктор экономических наук, профессор, Лебедев Валерий Викторович

доктор экономических наук, профессор, Федоренко Анатолий Иванович

Ведущая организация Департамент автомобильного транспорта

Министерства транспорта Российской Федерации

Защита состоится 11 сентября 2000 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 053.21.04 в Государственном университете управления по адресу: 109542, Москва, Рязанский пр., 99, зал заседаний Учёного совета

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУУ

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, отправьте, пожалуйста, в диссертационный совет Д 053.21.04 по указанному адресу ГУУ

Автореферат разослан 3, 2000 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета Д 053.21.04 доктор экономических наук, профессор ^ -Цэ Т. В. Федина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Переход к рыночным отношениям привел к существенным изменениям в жизни нашей страны. Произошли изменения и в системе организации и управления работой автобусного транспорта в городах. Предприятия городского пассажирского транспорта (ГПТ) в начале 1990-х гг. были переведены из системы централизованного планирования и управления в систему муниципалитетов, что привело к ухудшению их финансового и материального обеспечения из-за неготовности муниципалитетов к работе в условиях рынка.

В настоящее время возникла проблема удовлетворения потребностей населения в передвижениях резко сократившимся парком подвижного состава. Особенно остро встала проблема повышения эффективности использования автобусов. В современных условиях одним из реальных путей повышения уровня удовлетворения потребностей городского населения в перевозках и повышения экономической эффективности использования подвижного состава является совершенствование схем маршрутов пассажирского транспорта.

Сроки функционирования схем маршрутов пассажирского транспорта в городах исчисляются десятилетиями. Продолжительность работы одного маршрута без внесения в него каких-либо изменений измеряется месяцами.

Без научно-обоснованных методов решения задач маршрутизации ГПТ невозможно получение оптимальных или близких к ним результатов. Используемые методы маршрутизации ГПТ до сих пор основаны главным образом на применении интуитивного подхода к процессу решения задач маршрутизации. Поэтому и качество перевозок пассажиров, и эффективность использования подвижного состава на городских маршрутах остаются низкими.

Целью диссертации является создание научно-обоснованных методов маршрутизации автобусного транспорта в городах, позволяющих повысить как качество перевозок пассажиров, так и экономическую эффективность использования подвижного состава.

Основными задачами, решаемыми в диссертации, являются:

- исследование существующих методов маршрутизации автобусного транспорта в городах, установление роли задач маршрутизации в обеспечении качества перевозок пассажиров и эффективности использования подвижного состава,

- выбор социально-экономических критериев оптимизации общей и локальной маршрутизации автобусного транспорта в городах с учётом экономических, социальных, материальных, градообразующих и других ограничений, в рамках которых осуществляется работа ГПТ,

- повышение качества перевозок пассажиров автобусами в городах на основе создания и внедрения методов общей маршрутизации городского автобусного транспорта,

- повышение экономической эффективности использования автобусов путём разработки и внедрения методов локальной маршрутизации городского автобусного транспорта.

Методология исследования. Методологической основой исследования является системный подход к проблеме маршрутизации автобусного транспорта, учитывающий потребности населения в поездках по городу, возможности транспортных предприятий по их удовлетворению, градообразующие особенности объектов исследования.

В работе использовались результаты исследований других авторов по проблемам городского пассажирского транспорта, материалы научно-исследовательских и учебных институтов и транспортных организаций России.

При создании методов маршрутизации использовалось математическое моделирование, для исследований применялись персональные компьютеры.

Научная новизна исследования. Научную новизну исследования определяют:

- выбор и реализация системного подхода к проблеме маршрутизации городского автобусного транспорта, позволяющего учитывать противоречивые интересы пассажиров, с одной, и транспортных предприятий, с другой стороны;

- исследование экономических и социально-экономических критериев оптимизации задач общей и локальной маршрутизации;

- создание метода общей маршрутизации, позволяющего осуществить выбор оптимальной для пассажиров схемы городских автобусных маршрутов;

- создание методов локальной маршрутизации, позволяющих повысить эффективность использования автобусов на действующих маршрутах;

- разработка экономико-математических моделей и алгоритмов для решения задач общей и локальной маршрутизации автобусного транспорта, учитывающих особенности его функционирования в различных городах страны;

- разработка программного обеспечения для решения задач локальной маршрутизации, в дополнение к созданному и внедренному ранее автором данной работы, программному обеспечению задачи общей маршрутизации;

- разработка методики расчёта экономического и социально-экономического эффекта от внедрения методов маршрутизации автобусного транспорта в городах.

Практическая ценность работы. Методы общей маршрутизации могут использоваться муниципалитетами, предприятиями пассажирского транспорта, проектными организациями для создания схем городских автобусных маршрутов (проектный уровень организации управления), наилучшим образом отвечающих интересам пассажиров, а также для осуществления рациональной корректировки действующего варианта схемы маршрутов (уровень эксплуатационной деятельности ГПГ).

Методы локальной маршрутизации могут быть использованы муниципалитетами и транспортными предприятиями в целях повышения эффективности использования подвижного состава на действующих маршрутах.

Практическая значимость проведенного исследования состоит в возможности использования созданных в работе методов при решении вопросов организации автобусных маршрутов в городах как на проектном, так и на эксплуатационном уровнях.

( •

Предложенные методы решения задач общей и локальной маршрутизации могут быть использованы в вузах и колледжах, осуществляющих подготовку специалистов (менеджеров) по организации, планированию и управлению автобусным транспортом.

Применение разработанных методов в практике работы предприятий ГПТ позволяет повысить эффективность использования подвижного состава, что особенно важно в условиях резкого дефицита автобусов, с которым предприятия ГПТ столкнулись в 1990-ые гг. и который не ликвидирован до сего времени.

Реализация работы. Разработанный автором диссертации метод общей маршрутизации был использован для выбора оптимальной схемы автобусных маршрутов в Новгороде, Благовещенске, Орле, Белгороде, Брянске, Мурманске, Кемерове, Краснодаре, Улан-Удэ, Йошкар-Оле и других городах. Расчёты схем автобусных маршрутов для городов России по методу общей маршрутизации проводил Главный вычислительный центр Министерства автомобильного транспорта РСФСР.

Результаты выполненных исследований по общей и локальной маршрутизации в настоящее время применяются также при чтении лекций и проведении практических занятий по дисциплинам «Организация перевозок» и «Производственный менеджмент на автомобильном транспорте» в процессе подготовки менеджеров автомобильного транспорта. По методикам локальной маршрутизации проводились расчеты для ряда городских и пригородных маршрутов Москвы и Московской области.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались автором на различных научно-технических конференциях и семинарах, в том числе: на Международной научно-практической конференции «Управление-97» (Наука управления на пороге XXI века) 4.11.1997 г., на Международной научно-практической конференции «Управление-98» (Управление реструктуризацией экономики) 22.10.1998, на семинаре «Применение математических методов в экономических

исследованиях и планировании» в Институте кибернетики АН Украинской ССР, в Ереване на республиканской научно-технической конференции «НОТ на автомобильном транспорте», в Ленинграде на научно-технической конференции по автоматизации управления городским пассажирским транспортом, в Москве на науч-ио-технической конференции «Опыт внедрения экономико-математических методов и современных средств вычислительной техники и дальнейшие пути их использования в практике работы автомобильного транспорта», в Душанбе на республиканской научно-практической конференции «Научно-технический прогресс и эффективность работы пассажирского автомобильного транспорта».

На защиту выносятся:

1. Результаты изучения и анализа существующих методов маршрутизации, позволившие показать необходимость разработки методов общей и локальной маршрутизации автобусного транспорта в городах.

2. Исследование, установление социально-экономических критериев оптимизации и разработка метода общей маршрутизации автобусного транспорта в городах, позволяющего выбрать оптимальный для населения города вариант схемы автобусных маршрутов.

3. Исследование, установление экономических критериев оптимизации и разработка методов локальной маршрутизации автобусного транспорта в городах, позволяющих повысить эффективность использования подвижного состава на действующих маршрутах, в том числе:

- метод проверки целесообразности функционирования отдельных остановочных пунктов на рассматриваемом автобусном маршруте,

- метод организации укороченного сообщения на маршруте.

Публикации. Основные положения и результаты выполненного исследования опубликованы в монографии, научных статьях, учебных пособиях, научно-методических разработках и других работах общим объёмом 38 п. д., из них автору принадлежит 35 п. л.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и трёх приложений. Работа изложена на 206 страницах машинописного текста. Иллюстративный материал содержит 18 рисунков и 18 таблиц. Список использованной литературы включает 92 наименования.

В первой главе «Общая характеристика, особенности и опыт маршрутизации городского автобусного транспорта» даётся анализ современного состояния городского пассажирского транспорта России, показывается роль автобусов в осуществлении перевозок пассажиров, приводятся характеристика особенностей и опыта маршрутизации автобусного транспорта в городах.

За период с 1990 по 1998 гг. в городах России парк списочных автобусов уменьшился с 60,3 тыс. до 58,5 тыс., ходовых - с 45,2 тыс. до 39,3 тыс. автобусов или на 13,05%. По данным Департамента автомобильного транспорта Минтранса РФ более 40% автобусов полностью самортизированы. Старение парка подвижного состава привело к уменьшению коэффициента выпуска подвижного состава на линию с 0,749 в 1990 г. до 0,672 в 1998 г. или на 10,3%. Объём перевозок пассажиров сократился с 22869 млн. в 1990 г. до 19091 млн. в 1998 г. или на 16,5%.

В табл. 1 приведены данные, характеризующие обеспеченность населения городов России автобусами. Если в 1990 г. на один ходовой автобус приходилось 2423 жителя, то в 1998 г. эта величина возросла до 2733, то есть увеличилась на 12,8%. За этот же период времени резко уменьшилось количество ходовых автобусов, приходящихся на 1 км маршрутной сети, с 0,45 в 1990 г. до 0, 35 в 1998 г. или на 22,2%. Также уменьшилось и количество ходовых автобусов, выделяемых для работы на одном городском маршруте с 4,66 в 1990 г. до 4,02 в 1998 г. или на 13,7%. Эти данные свидетельствуют об ухудшении транспортного обслуживания населения городов России и о необходимости разработки методов, повышающих провозные возможности имеющегося парка подвижного состава.

Таблица 1

Обеспеченность автобусами городов России

№ Показатели 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998

1 Среднегодовая численность населения России, млн. чел. в т. ч. городского 148,3 148,6 148,7 148,5 148,3 148,1 147,7 147,3 146,9

109,5 109,7 109,3 108,7 108,4 108,2 108,0 107,7 107,4

2 Обеспеченность городского населения среднесписочными автобусами, штук на 1000 жителей 0,55 0,545 0,513 0,521 0,523 0,525 0,525 0,542 0,545

3 То же, ходовыми 0,412 0,39 0,348 0,346 0,352 0,359 0,359 0,365 0,366

4 Количество городских жителей на один списочный автобус 1816 1834 1945 1920 1912 1905 1905 1844 1836

5 Количество городских жителей на один ходовой автобус 2423 2563 2876 2891 2838 2789 2784 2740 2733

6 Количество ходовых автобусов на 1 км маршрута 0,45 0,44 0,37 0,36 0,34 0,35 0,34 0,33 0,35

7 Количество ходовых автобусов на один городской маршрут 4,66 4,53 4,21 4,16 4,13 4,06 4,05 3,98 4,02

8 Число городов и посёлков городского типа, имеющих внутригородское автобусное сообщение (на конец года) 1378 1387 1293 1321 1286 1249 1266 1250 1289

Важными показателями, характеризующими уровень удовлетворения потребностей городского населения в перевозках, являются данные о количестве городских автобусных маршрутов и протяжённости маршрутной сети. Динамика изменения этих показателей за период с 1990 по 1998 гг. представлена на рис. 1 и 2.

юооо - •

9800 ■ ■ 9600 -9400 -9200 -9000 -8800 -8600 -

1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 Годы

Рис. 1. Изменение количества автобусных маршрутов в городах России в течение \990-1998 гг.

Рис. 2. Протяжённость маршрутной сети в городах России на конец года Так, количество городских автобусных маршрутов в начале анализируемого периода времени резко сократилось с 9693 в 1990 г. до 9029 в 1992 г. или на 6,9%, а затем постепенно стало увеличиваться и в 1998 г. достигло 9785. Ежегодно изменялась и протяжённость маршрутной сети с 100,3 тыс. км в 1990 г. до 97 тыс. км в 1992 г. и до 113,8 тыс. км в 1998 г., что свидетельствуют о том, что в городах России постоянно занимаются реорганизацией маршрутных систем.

В этой же главе показаны роль и место задач маршрутизации городского пассажирского транспорта в решении общей проблемы, стоящей перед ГПТ и заклю-

чающейся в удовлетворении потребностей населения в передвижениях по городу за минимально возможное время, своевременно, с определенными уровнями качества перевозок и эффективности использования подвижного состава.

Задачи, связанные с выбором и корректировкой маршрутов, являются одними из важнейших в системе планирования, организации и управления перевозками пассажиров в городах с помощью массового пассажирского транспорта. В работе показано, что эти задачи, исходя из ставящихся перед ними целями, можно поделить на задачи общей и задачи локальной маршрутизации

Среди авторов работ по маршрутизации перевозок пассажиров в городах следует отметить М. Е. Антошвили, Л. А. Бронштейна, Г. А. Варелопуло, Е. П. Володина, Б. Л. Геронимуса, Н. Н. Громова, Д. Джумаева, А. X. Зильберталя, Э. Е. Му-на, А. А. Полякова, А. Д. Рубца, Д. С. Самойлова и др. В этих работах рассматриваются основные требования к системе маршрутов, определяется перечень основных исходных данных, необходимых для решения задач маршрутизации.

Задачи общей маршрутизации направлены на выбор такой схемы маршрутов, которая наилучшим образом удовлетворяла бы потребностям населения в передвижениях с использованием городского пассажирского транспорта.

В связи с тем, что в городах для работы на маршрутах не хватает подвижного состава, нет средств на его приобретение, подвижной состав устаревает быстрее, чем этого хотелось бы, возникает необходимость в осуществлении таких операций с маршрутами, которые позволили бы повысить провозные возможности маршрутов без изменения количества подвижного состава, работающего на них. Так появляется вторая группа задач, так же связанная с маршрутизацией городского пассажирского транспорта и направленная на повышение эффективности использования подвижного состава на действующих маршрутах. Эти задачи названы задачами локальной маршрутизации пассажирского транспорта в городах.

Вторая глава «Метод общей маршрутизации автобусного транспорта в городах» посвящена разработке основного метода общей маршрутизации - методу выбора оптимальной схемы автобусных маршрутов для города.

Первые работы, посвященные выбору оптимальных схем автобусных маршрутов для города, были выполнены в НИИАТ и МАДИ в начале 1960-х гг. Б. Л. Ге-ронимусом и Д. Джумаевым. Однако эти работы не нашли практического применения из-за некоторых принятых нереальных допущений и из-за отсутствия математических моделей, с помощью которых эти методы можно было бы реализовать на ЭВМ.

Задача выбора оптимальной схемы автобусных маршрутов относится к категории комбинаторных задач. Это означает, что для выбора наилучшего варианта нужно все возможные варианты сравнить между собой. Каждый вариант схемы маршрутов характеризуется рядом определенных показателей, для расчета которых в работе были созданы оригинальные математические модели. С помощью них можно: установить трассы возможных маршрутов, выбрать кратчайшие пути следования пассажиров между всеми пунктами города для каждого рассматриваемого варианта схемы маршрутов, распределить пассажирские патоки между маршрутами, определить частоту движения автобусов па каждом маршруте, определить потребное для работы на каждом маршруте количество автобусов, рассчитать затраты времени пассажиров на следование и пересадки, рассчитать затраты времени пассажиров на ожидание начала поездки по каждому маршруту и по каждому участку маршрутной сети, рассчитать ещё ряд показателей, характеризующих каждый отдельный маршрут и всю совокупность маршрутов в целом.

В качестве критерия оптимальности схемы автобусных маршрутов был принят минимум суммарных затрат времени населения на передвижения по городу с использованием автобусного транспорта, включая оцененные временем неудобства, испытываемые пассажирами при совершении пересадок и денежные затраты на покупку билета на проезд.

Для решения задачи используются следующие данные:

1) схема транспортной сети, включающая проспекты, проезды, улицы и площади города, по которым может быть организовано движение автобусного транспорта, с указанием протяженности участков транспортной сети и времени движения автобусов по ним,

2) затраты времени на совершение пересадки с маршрута на маршрут,

3) таблица корреспонденции населения между микрорайонами города с использованием транспорта - основная информация для решения задачи,

4) ограничения, учитываемые при выборе оптимального варианта схемы автобусных маршрутов, в том числе: максимально возможное число автобусов для работы на всех маршрутах города, максимально и минимально допустимые протяженности одного маршрута, пункты (микрорайоны) города, в которых невозможна организация конечных пунктов маршрутов, перечень заданных маршрутов, обязательно включаемых в оптимальный вариант схемы автобусных маршрутов (в состав заданных маршрутов включаются автобусные маршруты, которые по каким-либо причинам должны обязательно войти в окончательный вариант схемы, а также маршруты электротранспорта), перечень запрещенных маршрутов, то есть маршрутов, которые ни при каких обстоятельствах не должны войти в оптимальный вариант схемы маршрутов, минимально допустимый коэффициент динамического использования вместимости автобусов на всех маршрутах города,

5) средняя вместимость одного автобуса,

6) продолжительность расчетного периода времени, то есть периода для которого определены данные о корреспонденциях населения между микрорайонами города,

7) коэффициент неравномерности подхода пассажиров к остановке.

Сначала устанавливается перечень и трассы конкурентоспособных маршрутов.

Различными исследователями установлена целесообразность прокладки маршрута между любыми пунктами города по кратчайшему пути, исходя из затрат времени на движение автобуса. Для выбора оптимальных вариантов трасс маршрутов в работе использован метод динамического программирования, суть которого заключается в разбиении процесса решения всей задачи на ряд этапов и оптимизации целевой функции на каждом из них.

Расчет основного варианта схемы маршрутов, все сквозные (то есть соединяющие между собой центры трёх и более микрорайонов) маршруты которого входят в оптимальный вариант, начинается с установления исходной маршрутной схемы.

В качестве такой принимается схема, состоящая из заданных и участковых (соединяющих между собой центры двух соседних микрорайонов) маршрутов, несовпадающих ни с одним заданным сквозным маршрутом.

Основной вариант маршрутной схемы выбирается путем сравнения между собой различных вариантов маршрутных схем с помощью метода направленного отбора вариантов. Каждый вариант схемы образуется путем добавления к исходному варианту одного сквозного маршрута. Все схемы маршрутов, имеющие один и тот же исходный вариант, образуют одну группу вариантов. В каждой группе, путем сравнения вариантов маршрутных схем, выбирается такой, который обеспечивает пассажирам наименьшие затраты времени на передвижения. Этот вариант схемы маршрутов становится исходным для следующей группы вариантов.

В каждой группе вариантов осуществляется не только выбор маршрута, включаемого в оптимальный вариант схемы, но и определяются маршруты, исключаемые из дальнейшего рассмотрения при образовании последующих вариантов. Маршруты, добавление которых к исходному варианту схемы ведет к увеличению затрат времени пассажиров на передвижения, запрещаются и из дальнейших просмотров исключаются.

В случае, если при рассмотрении очередной группы вариантов не будет ни одного маршрута, ввод которого сокращал бы затраты времени пассажиров на передвижения, расчет схемы на данном этапе расчетов заканчивается. В противном случае - продолжается.

Для каждого варианта схемы маршрутов, включая исходный, с целью получения данных, используемых при сравнении различных маршрутных схем, решаются следующие задачи:

1. Определяются пути проезда пассажиров между микрорайонами города.

2. Определяются затраты времени всеми пассажирами на следование и пересадки.

3. Определяется количество пассажиров, проезжающих по каждому маршруту и каждому участку маршрута, вычисляется число автобусов, необходимое для работы на каждом маршруте, определяются затраты времени на ожидание всеми пас-

сажирами начала поездки. Затраты времени на ожидание начала поездки определяются раздельно: сначала для каждого маршрута, входящего в рассматриваемый вариант схемы, затем для тех участков транспортной сети, по всей длине каждого из которых проходит не менее двух маршрутов. Такие участки маршрутной сети названы совмещенными.

Расчет затрат времени пассажирами на ожидание начала поездки в рамках одного любого маршрута проводится в следующей последовательности.

а) определяются возможные варианты беспересадочных сообщений между микрорайонами города при рассматриваемом варианте схемы маршрутов,

б) вычисляется количество пассажиров, проезжающих по каждому беспересадочному участку маршрутной сети,

в) проводится расчет количества автобусов, необходимого для работы на каждом маршруте,

г) определяются затраты времени всеми пассажирами на ожидание начала поездок по маршрутам.

4. Вычисляются значения показателей, характеризующих перевозку пассажиров по городу с помощью маршрутов, входящих в рассматриваемый вариант схемы маршрутов. В том числе: определяются общие затраты времени населения на передвижения по городу, вычисляется величина фактического пассажирооборота, определяется величина возможного пассажирооборота, вычисляется коэффициент динамического использования вместимости автобусов, определяется общее число передвижений, определяется общее число поездок пассажиров, вычисляется средняя дальность одной поездки, определяется средняя дальность одного передвижения, вычисляется коэффициент пересадочности, определяется протяженность маршрутной сети, определяется значение маршрутного коэффициента,

Данные об общих затратах времени используются при сравнении между собой различных вариантов маршрутных схем.

После того как с помощью метода направленного отбора вариантов выбран основной вариант схемы маршрутов, проводится анализ целесообразности оставления в схеме участковых маршрутов, не совпадающих ни с одним сквозным мар-

шрутом. Сравнение новых вариантов маршрутных схем осуществляется по ранее выбранному критерию оптимальности - минимуму суммарных затрат времени всеми пассажирами на передвижения. Проверке подлежат только те участковые маршруты, между конечными пунктами которых есть возможность проезда на автобусах через другие промежуточные пункты транспортной сети.

Решение задачи на этом этапе расчетов заключается в закрытии для автобусного движения того или иного участка транспортной сети, имея ввиду, что закрытие движения автобусов по этому участку тем не менее приведет к сокращению общих затрат времени пассажиров на передвижения. Это может произойти, если величина сокращения затрат времени пассажиров на ожидание (за счет усиления движения на отдельных маршрутах), превысит величину увеличения общих затрат времени на следование и пересадки.

На следующем этапе расчётов осуществляется проверка целесообразности включения в схему укороченных маршрутов, если величина минимального допустимого коэффициента динамического использования вместимости подвижного состава больше расчётной.

Включение укороченного маршрута в схему преследует цель улучшения использования подвижного состава (повышение коэффициента динамического использования вместимости и сокращение потребного количества подвижного состава). Ввод такого маршрута не влияет на путь следования пассажиров, число поездок и пересадок, затраты времени на следование и пересадки, фактический пас-сажирооборот, среднюю дальность поездки пассажира. Ввод укороченного маршрута влияет на затраты времени пассажиров на ожидание начала поездки, количество автобусов, величину возможного пассажирооборота, общие затраты времени населения на передвижения. От включения в схему укороченного маршрута затраты времени пассажиров на ожидание начала поездки, а следовательно, и общие затраты времени на передвижение, как правило, возрастают. В связи с этим нельзя определять целесообразность включения укороченного маршрута в оптимальный вариант схемы по критерию минимума общих затрат времени населения на совершение передвижений с использованием транспорта. Кроме того, необходимость

включения укороченного маршрута в схему вызывается не столько потребностью сокращения общих затрат времени населения на передвижения, сколько необходимостью улучшения использования подвижного состава. В качестве критерия оптимальности на данном этапе расчетов принимается максимум коэффициента динамического использования вместимости автобусов. Рассмотрение различных маршрутных схем, включающих укороченные маршруты, проводится также по методу направленного отбора вариантов.

Разработанный в диссертации метод выбора оптимальных схем автобусных маршрутов позволяет:

1. Определить оптимальный вариант схемы автобусных маршрутов для города с учетом: количества автобусов, выделяемого для работы на маршрутах, минимально и максимально допустимой протяженности маршрута, максимально допустимого интервала движения автобусов по маршруту, минимально допустимого коэффициента динамического использования вместимости автобусов, пунктов, закрытых для организации конечных пунктов маршрутов, маршрутов, которые обязательно должны войти в оптимальный вариант схемы автобусных маршрутов (в состав этих маршрутов включаются и маршруты электротранспорта).

2. Дать количественную оценку изменениям, вносимым в действующий вариант схемы автобусных маршрутов (например, оценить предполагаемое решение об открытии или закрытии отдельного маршрута).

3. Сравнить между собой несколько вариантов маршрутных схем, установленных экспертным путем, и выбрать из них наилучший.

4. Определить количество автобусов, необходимое для работы на каждом маршруте (или распределить имеющееся количество автобусов между маршрутами).

На рис. 3 приведена блок-схема метода выбора оптимальной схемы автобусных маршрутов для города.

Рис. 3. Блок-схема метода выбора оптимального варианта схемы автобусных маршрутов для города.

Для каждой пары микрорайонов устанавливаются рекомендуемые пути проезда пассажиров с указанием: пунктов пересадок, номеров маршрутов для проезда между каждой парой пунктов, затрат времени одного пассажира на проезд (раздельно на ожидание начала поездки, следование и пересадки) между микрорайонами. Применение этого метода позволяет снизить затраты времени населения на передвижения по городу на 2 - 15% при использовании одного и того же количества автобусов.

Третья глава «Проверка целесообразности функционирования отдельных остановочных пунктов на маршруте» посвящена исследованию задачи локальной маршрутизации - корректировке маршрутов путём закрытия отдельных малодеятельных остановочных пунктов.

Рациональное размещение остановочных пунктов на маршрутах ГПТ должно обеспечивать пассажирам удобство подхода к остановкам и, следовательно, минимизировать затраты времени на пешие переходы при совершении ими своих передвижений. Кроме того остановочные пункты должны размещаться на маршрутах таким образом, чтобы обеспечивалось достижение максимально возможной скорости движения подвижного состава по маршрутам.

Обычно для определения количества и мест размещения остановочных пунктов на городском маршруте используются рекомендации об открытии их в местах большого пассажирооборота - у вокзалов, крупных магазинов, проходных заводов и фабрик, у рынков, в местах пересечения крупных улиц, в жилых микрорайонах и т. д. на расстоянии 400-500 м друг от друга. Последняя рекомендация давно не выполняется - остановочные пункты размещаются даже на расстоянии меньше 200 м друг от друга. Ввод в действие нового остановочного пункта на маршруте чаще всего осуществляется не исходя из результатов технико-экономических исследований, а на основе предложений населения, которые могут быть далеко не объективными.

Любая остановка автобуса на маршруте вызывает необходимость дополнительных затрат времени на замедление скорости движения подвижного состава, остановку, открытие и закрытие дверей, высадку и посадку пассажиров, троганье с

места, разгон до стабильной скорости движения. Кроме того на осуществление технологических операций, связанных с остановкой автобуса, затрачивается дополнительное топливо. Операции по остановке автобуса оказывают вредное влияние и на экологическую обстановку.

Задача проверки целесообразности функционирования отдельных остановочных пунктов на маршруте относится к категории комбинаторных задач. Для того, чтобы установить какая комбинация остановочных пунктов на маршруте является наилучшей, нужно сравнить между собой все возможные варианты комбинаций. Каждый из вариантов является моделью маршрута с определенным количеством и местами размещения остановочных пунктов. Для каждого варианта маршрута должны быть подсчитаны определенные показатели его характеризующие.

Закрытие любого остановочного пункта ведёт: к уменьшению продолжительности рейса автобуса по маршруту и, следовательно, к возможности увеличения количества рейсов при неизменности числа подвижного состава и времени работы автобусов на маршруте; к некоторому сокращению расхода топлива на выполнение операций по остановке и разгону автобуса до стабильной скорости движения, к некоторому улучшению экологической обстановки за счёт сокращения количества вредных выбросов в атмосферу; к снижению затрат времени на поездку для пассажиров, проезжающих транзитом предполагаемый к закрытию остановочный пункт; к увеличению затрат времени на совершение поездки для пассажиров, начинающих или заканчивающих её в пункте, предназначенном для закрытия; к сокращению общего количества перевозимых пассажиров, так как часть из них после закрытия остановочного пункта, вынуждена будет совершать свои передвижения пешком (это относится к пассажирам, совершающим свои передвижения между двумя соседними остановочными пунктами, один из которых предполагается закрыть).

Для решения задачи по предлагаемому методу необходимы следующие исходные данные: протяженность перегонов маршрута между соседними остановочными пунктами в прямом и обратном направлениях, затраты времени на движение подвижного состава между соседними остановочными пунктами маршрута в пря-

мом и обратном направлениях, нормативное время, затрачиваемое на выполнение технологических операций (замедление, остановка, открытие дверей, закрытие дверей, трогание с места, разгон до стабильной скорости движения), связанных с осуществлением остановки автобуса в одном пункте, нормативное время на посадку (или высадку) одного пассажира, средняя скорость пешего передвижения человека, затраты времени на стоянку автобуса в конечных пунктах маршрута, средняя вместимость автобуса, данные о корресповденцшзх пассажиров между каждой парой остановочных пунктов маршрута в прямом и обратном направлениях за расчётный период времени (в качестве такого можно принять, например, один или несколько часов утреннего или вечернего периодов пик).

Решение задачи осуществляется для каждого варианта размещения остановочных пунктов на маршруте в отдельности в следующей последовательности: определяются размеры пассажирских потоков па каждом перегоне маршрута, выявляется величина максимального пассажирского потока на маршруте, определяется частоты движения автобусов по маршруту, вычисляется общее количество пассажиров, перевозимых по маршруту, определяется количество пассажиров, перевозимых автобусом за один оборотный рейс, вычисляется продолжительность оборотного рейса автобуса на маршруте, определяется количество автобусов, необходимое для работы на маршруте, определяется интервал движения автобусов по маршруту, вычисляются общие затраты времени всеми пассажирами на ожидание начала поездок по маршруту, определяется пассажирообмен каждого остановочного пункта маршрута, вычисляются затраты времени одного пассажира на поездку в автобусе, определяются общие затраты времени всеми пассажирами на поездки по маршруту, определяются затраты времени одного пассажира на совершение одного пешего перехода, определяются затраты времени всеми пассажирами на совершение пеших переходов, определяются общие затраты времени всеми пассажирами на совершение поездок по маршруту, вычисляются величины фактического и возможного пассажирооборотов, коэффициента динамического использования вместимости подвижного состава на маршруте, среднего расстояния поездки пас-

сажира по маршруту, технической, эксплуатационной скорости автобусов и скорости сообщения по маршруту.

После завершения расчётов для исходного варианта осуществляется корректировка таблицы корреспонденции пассажиров между остановочными пунктами маршрута с учётом предполагаемого закрытия конкретного остановочного пункта. Общее количество поездок может сократиться, так как часть пассажиров перейдёт в категорию пешеходов.

Далее по описанной выше методике проводится расчёт показателей, характеризующих новый вариант размещения остановочных пунктов на маршруте.

Основной результат расчётов - нахождение величины затрат времени всех пассажиров на совершение поездок по маршруту после закрытия этого остановочного пункта. Полученную величину нужно сравнить с исходной (с затратами времени всех пассажиров на совершение поездок по исходному варианту маршрута - то есть при наличии на маршруте всех остановок). На основании результатов сравнения - можно принять соответствующее решение.

Если

Т > Т

1 ОЧ — * НС

где Точ, Тис - общие затраты времени всеми пассажирами на совершение поездок по маршруту, соответственно, при очередном и исходном вариантах размещения остановочных пунктов на маршруте,

то закрытие рассматриваемого остановочного пункта нецелесообразно.

Рассчитав все возможные варианты размещения остановочных пунктов на маршруте (каждый вариант имеет на одну остановку меньше, чем исходный вариант), можно выбрать из них такой, который позволяет максимально сократить общие затраты времени всеми пассажирами на совершение поездок по маршруту.

Закрытие любого остановочного пункта ведет к локальному изменению исходной таблицы корреспонденции. Это вызывается тем, что после закрытия остановочного пункта некоторые пассажиры будут вынуждены начинать или заканчивать свои поездки в одном из соседних остановочных пунктов. Некоторым пассажирам (поездка которых совершалась между закрываемым и соседним пунктами), вооб-

ще, придется совершать свои передвижения пешком. Закрытие какого-либо остановочного пункта принесет одним пассажирам выигрыш во времени за счет сокращение времени на следование в подвижном составе, другим - проигрыш. Те пассажиры, которые начинали или заканчивали передвижение в предполагаемом для закрытия остановочном пункте, будут вынуждены перенести начало (окончание) своей поездки в другой пункт. Им придется проходить большее расстояние пешком и затрачивать на больше времени, чем прежде.

Расчёт всех показателей, характеризующих новый вариант размещения остановочных пунктов на маршруте, проводится по изложенной выше методике. Полученные значения показателей сравниваются между собой. В качестве наилучшего выбирается тот, который предоставляет пассажирам возможность проезда по маршруту с наименьшими суммарными затратами времени.

Четвёртая глава «Организация укороченного собщения на маршруте» посвящена исследованию второй задачи локальной маршрутизации - проверке целесообразности организации укороченного маршрута параллельно действующему основному маршруту.

Укороченным считается маршрут, трасса которого полностью повторяет часть трассы основного маршрута. Конечными пунктами укороченного маршрута являются либо один из конечных и один из промежуточных пунктов, либо два промежуточных пункта основного маршрута. Укороченный маршрут вводится дополнительно к основному маршруту. Обычно за счёт перераспределения автобусов ранее работавшего на основном маршруте между вновь открываемым укороченным и уже существующим основным маршрутами. Остановочные пункты укороченного маршрута совпадают на всем его протяжении с остановочными пунктами основного маршрута.

Укороченные маршруты создаются в целях обеспечения перевозочного процесса имеющимся парком подвижного состава. В отдельных случаях - для высвобождения некоторого количества подвижного состава и использования его на другом маршруте. В результате, после открытия укороченного маршрута на трассе

между определенными пунктами транспортной сети города, одновременно будут работать автобусы двух параллельно функционирующих маршрутов.

Организацию укороченных маршрутов следует рассматривать как одно из направлений локального улучшения перевозочного процесса в условиях дефицита автобусов, то есть тогда, когда нельзя осуществить перевозку пассажиров по определенным маршрутам без внесения каких-либо изменений в процесс организации перевозок.

До настоящего времени серьезных исследований по вопросу организации укороченных маршрутов и рейсов не проводилось. Цели открытия укороченных маршрутов формулировались довольно расплывчато. Обычно отмечалось, что укороченные маршруты организуются для повышения качества перевозок пассажиров. Но при этом не добавлялось, что такое мероприятие обычно проводится в условиях недостатка подвижного состава.

Ввод укороченных маршрутов позволяет улучшить условия перевозок пассажиров на наиболее пассажиронапряженных участках основного маршрута за счёт некоторого ухудшения качества перевозок на менее напряженных и ответственных, с точки зрения удовлетворения потребностей населения в перевозках, участках того же маршрута. Обычно рейсы по укороченному маршруту осуществляются за счёт снятия одного или нескольких автобусов с основного маршрута. То есть как бы за счёт внутренних ресурсов основного маршрута.

Это приводит к некоторому ухудшению качества перевозок пассажиров на основном маршруте, и одновременно к его повышению на наиболее напряжённом участке маршрутной сети. На этом участке работают автобусы как бы двух маршрутов, что приводит к сокращению интервалов движения и, следовательно, к снижению затрат времени пассажиров на ожидание начала поездок по маршруту и к снижению общих затрат времени пассажиров на совершение поездок вообще.

При таком варианте организации работы укороченного маршрута (то есть за счет перераспределения автобусов основного маршрута между ним и укороченным маршрутами) преследуется цель улучшения использования провозных возможностей имеющегося парка подвижного состава. Это достигается благодаря сближе-

нию потребностей населения в перевозках по отдельным участкам маршрута (фактического пассажнрооборота) с возможностями транспортного предприятия (возможным пассажирооборотом). Величина фактического пассажнрооборота не меняется, а величина возможного пассажнрооборота сокращается за счет перераспределения автобусов между участками основного маршрута.

При организации укороченных маршрутов (рейсов) должна учитываться возможность разворота автобусов и возвращения их к начальному пункту укороченного маршрута.

Спрос пассажиров на перевозки по трассе маршрута неодинаков. Поэтому вводя укороченные маршруты и рейсы необходимо стремиться к сближению потребностей пассажиров в перевозках с возможностями транспортных предприятий по их удовлетворению, то есть преследовать цель максимального сближения спроса населения на перевозки с предложениями транспортных предприятий по его удовлетворению. Ввод укороченных маршрутов и рейсов повышает провозные возможности подвижного состава на отдельных участках маршрута, наиболее ответственных для организации перевозок пассажиров, и понижает провозные возможности на других участках маршрута.

Укороченный маршрут целесообразен только при наличии участков с пассажирским потоком, значительно превышающим пассажирские потоки на других участках основного маршрута.

Открытие укороченного маршрута позволяет увеличить частоту и уменьшить интервалы движения автобусов на совмещенном участке маршрутов, сократить затраты времени пассажиров на ожидание начала поездки в пределах этого участка маршрутов. Перераспределение подвижного состава между основным и укороченным маршрутами принесет неудобства пассажирам, поездки которых начинаются или заканчиваются вне совмещенного участка маршрутов. На участках, смежных с совмещённым участком основного и укороченного маршрутов, частота движения снизится, увеличится интервал движения, возрастут затраты времени на ожидание начала поездки и общие затраты времени этой части пассажиров на совершение поездок и, следовательно, для них произойдет снижение качества перевозок.

На рнс. 4 схематично представлены экономические и социальные последствия

организации укороченного сообщения на маршруте.

Рис. 4. Экономическая целесообразность и социальные последствия организации укороченного сообщения на маршруте

Интервал движения автобусов на не совпадающих участках маршрутов равен интервалу движения автобусов по основному маршруту. И, следовательно, для этих пассажиров затраты времени на совершение поездки возрастают.

Средний интервал движения автобусов основного и укороченного маршрутов на их совмещённом участке (в случае снятия с маршрута высвободившихся автобусов), в принципе, должен соответствовать интервалу движения автобусов по исходному варианту маршрута. Однако он может несколько отличаться от него из-за целочисленного распределения оставшихся автобусов между маршрутами.

Заранее невозможно установить, что получат пассажиры от введения укороченного маршрута. Не существует никаких функциональных зависимостей между открываемым укороченным маршрутом и величиной общих затрат времени всеми пассажирами на совершение поездок по маршруту.

Для расчёта таких показателей в работе создана математическая модель, позволяющая описать поведение пассажиров для каждой перевозочной ситуации и проводить расчёты показателей, характеризующих каждый вариант организации укороченного сообщения подвижного состава на маршруте.

В качестве критерия оптимальности решения задачи организации укороченного сообщения на маршруте принят максимум величины коэффициента динамического использования вместимости подвижного состава, работающего на основном и укороченном маршрутах.

Минимальное значение коэффициента динамического использования вместимости подвижного состава будет в том случае, если работает только основной маршрут. Максимальное значение коэффициента динамического использования вместимости подвижного состава будет в случае разбиения основного маршрута на отдельные участки, с организацией по каждому из них работы участкового маршрута. Количество участковых маршрутов в таком случае будет равно количеству участков маршрута. Это, естественно, не реальный вариант. Но он позволяет судить о величине максимально возможного коэффициента динамического использования подвижного состава при осуществлении перевозок пассажиров по исходному варианту маршрута. Этот вариант создаст пассажирам существенные

трудности из-за необходимости совершения большого количества пересадок при осуществлении передвижений между пунктами маршрута.

Оба варианта позволяют судить о возможностях улучшения использования подвижного состава на маршруте - выявляются как бы граничные точки изменения величины коэффициента динамического использования вместимости подвижного состава. Искомый вариант организации укороченного маршрута находится где-то между этими крайними точками и его следует найти в результате решения данной задачи.

Чем выше значение коэффициента динамического использования вместимости подвижного состава, тем больше, в принципе, сближение спроса пассажиров на перевозки с предложениями транспортной организации по их удовлетворению.

Основными для решения всех задач, связанных с выбором, корректировкой маршрутной схемы в целом и отдельных маршрутов в частности, являются данные о потребностях населения (пассажиров) в перевозках. Эти данные представляют собой таблицу корреспонденции пассажиров между отдельными пунктами города. Это - спрос населения на перевозки по данному маршруту.

Возможно несколько подходов к решению задачи по организации укороченного сообщения на маршруте:

1) сформировать все возможные варианты укороченных маршрутов и выбрать из них наилучший,

2) сформировать один (предположительно лучший) вариант укороченного маршрута и проверить целесообразность его внедрения,

3) проверить целесообразность заданного варианта укороченного сообщения на маршруте,

4) из нескольких конкурентоспособных вариантов организации укороченного сообщения выбрать наилучший.

Для проведения расчётов по выбору рационального варианта организации укороченного сообщения, помимо данных о потребностях пассажиров в перевозках, необходимы данные, характеризующие рассматриваемый маршрут. К ним относятся.

1). Схема рассматриваемого маршрута.

2). Данные о протяжённости перегонов между соседними остановочными пунктами в прямом и обратном направлениях маршрута.

3). Продолжительности движения подвижного состава между соседними пунктами в прямом и обратном направлениях маршрута при стабильной технической скорости движения между ними (то есть без учёта затрат времени на проведение технологических операций, связанных с осуществлением одной остановки).

4). Затраты времен» па проведение технологических операций (замедление, подъезд к остановочному пункту, остановка подвижного состава, открытие и закрытие дверей, гроганпе с места, разгон до стабильной скорости движения), связанных с осуществлением одной остановки подвижного состава на маршруте. В это время не включаются затраты времени на проведение непосредственно посадки и высадки пассажиров, зависящие от величины пассажирообмена и потому, рассчитываемые отдельно.

5). Затраты времени на посадку (или высадку) одного пассажира в остановочном пункте.

6). Продолжительности стоянок автобусов в конечных пунктах основного и укороченного маршрутов.

Обычно для каждого маршрута эта величина устанавливается в зависимости от конкретных условий функционирования маршрута. Например, в зависимости от места нахождения станции регулирования движения (места, где находится диспетчер, контролирующий и регулирующий работу автобусов по маршруту), от обеспеченности маршрута автобусами, от сложности трассы маршрута, от уровня технического состояния подвижного состава и т. п. Еще в 1930-ые гг. предлагалось установить суммарное время стоянок автобусов на конечных пунктах в размере 10% от общей продолжительности рейсов в прямом и обратном направлениях по маршруту. В принципе, так оно и есть на практике.

Эта величина задаётся в виде коэффициента увеличения продолжительности оборотного рейса для учёта стоянок автобусов в конечных пунктах маршрута. Значение этого коэффициента в общем случае может быть принято равным 1,1.

Для решения задачи по выбору рационального варианта организации укороченного маршрута необходима также информация, характеризующая подвижной состав, используемый для работы на маршруте.

1). Количество дверей в автобусе, через которые осуществляется посадка и высадка пассажиров. Этот показатель необходим потому, что количество дверей, через которые осуществляется посадка и высадка пассажиров, влияет на продолжительность стоянки подвижного состава в остановочных пунктах.

2). Средняя вместимость единицы подвижного состава.

При создании модели перевозок пассажиров, используемой для расчёта показателей, характеризующих любой вариант организации укороченного сообщения на маршруте, в работе были приняты следующие допущения.

1. Ввод укороченного маршрута не влияет на затраты времени пассажирами на пешие переходы. Пассажиры пользуются одними и теми же остановочными пунктами независимо от того - есть или нет укороченный маршрут. Поэтому при решении данной задачи затраты времени на пешие переходы для любого варианта организации укороченного сообщения принимаются постоянными и в расчётах не учитываются.

2. Затраты времени на следование изменятся незначительно, главным образом, за счет перераспределения пассажиров между рейсами и изменения в таком случае затрат времени на посадку и высадку пассажиров. Поэтому при решении задачи вручную затраты времени на следование можно не рассчитывать и не учитывать при принятии решения.

3. Пассажиры, имеющие возможность осуществления своих поездок как с помощью автобусов основного, так и с помощью автобусов укороченного маршрутов распределяются между ними пропорционально величинам пассажирских потоков на наиболее пассажиронапряженных участках этих маршрутов.

В состав укороченного маршрута должен обязательно входить участок с величиной максимального пассажиропотока. Если он не входит в укороченный маршрут, то создание любого укороченного маршрута параллельно рассматриваемому основному маршруту может привести не к увеличению величины коэффициента

динамического использования вместимости подвижного состава, а к его снижению и, следовательно, к увеличению потребного количества подвижного состава для работы на маршруте. Вывод о необходимости включения участка с максимальным пассажирским потоком в укороченный маршрут позволяет формализовать выбор момента начала расчётов по формированию укороченного маршрута (что важно для решения задачи на компьютере). Участок с максимальным пассажирским потоком на маршруте является определяющим при расчёте потребного количества подвижного состава для работы на этом маршруте.

Далее расчёты ведутся по методу направленного формирования укороченного маршрута, путём проверки целесообразности включения в укороченный маршрут других участков с большим пассажиропотоком. Для этого выбирается участок со вторым по величине пассажиропотоком. Он добавляется к уже найденному участку и таким образом возникает вариант укороченного маршрута. Естественно, что все участки, расположенные между крайними пунктами этих участков входят в укороченный маршрут.

Для сформированного таким образом укороченного маршрута проводится расчёт показателей его характеризующих. Затем осуществляется сравнение полученных результатов с данными, характеризующими предыдущий вариант укороченного маршрута.

Если соблюдается неравенство

У <У

1 ДИН,И ^ 1 ДИН,04»

где Удан и - коэффициент динамического использования вместимости подвижного состава при исходном варианте сочетания основного и укороченного маршрутов,

Тдин.оч - коэффициент динамический использования вместимости подвижного состава при очередном рассматриваемом варианте сочетания основного и укороченного маршрутов,

то полученный маршрут становится исходным для проведения последующих расчётов.

Если

У >У

1 ди»,и — 1 ДИН,04!

то на этом расчёты по формированию укороченного маршрута заканчиваются.

Участки, связанные между собой в процессе расчётов, включаются в укороченный маршрут. После ввода укороченного маршрута на основном маршруте может измениться участок с максимальным пассажиропотоком.

Одной из задач, решаемых при открытии укороченного маршрута за счёт снятия части автобусов с основного маршрута, является определение потребного количества автобусов для работы на укороченном маршруте. Одной из целей решения этой задачи является достижение рационального распределения подвижного состава между укороченным и основным маршрутами.

Методика включаег в себя комплекс различных расчётов, среди которых можно выделить расчёт затрат времени одного пассажира на совершение поездки по маршруту. Затраты времени одного пассажира на совершение поездки между двумя любыми пунктами любого маршрута зависят от:

- интервала движения автобусов по маршруту (время ожидания),

- времени движения автобуса по всем перегонам, расположенным между пунктами начала и окончания поездки пассажира по маршруту и рассчитанному на основе средней технической скорости движения автобуса; это время не включает в себя затраты на операции, связанные с остановкой автобуса в пункте посадки (высадки) пассажиров,

- количества остановочных пунктов, проезжаемых пассажиром при совершении поездки,

- затрат времени на совершение технологических операций, связанных с остановкой автобуса в пункте посадки (высадки) пассажиров,

- затрат времени одного пассажира на совершение одной посадки (или одной высадки),

- количества пассажиров, входящих и выходящих в автобус на каждой остановке, расположенной между начальным и конечным пунктами поездки,

- количества дверей (или створок) в автобусе (чем их больше, тем быстрее при прочих равных условиях осуществляются посадка и высадка пассажиров),

- конструктивных особенностей автобуса (что находит отражение в затратах времени на движение подвижного состава по маршруту и продолжительности посадки и высадки пассажиров на остановках).

Одной из особенностей решения данной задачи является необходимость распределения пассажиров между основным и укороченным маршрутами. Для выполнения этой операции использованы приведенные выше допущения о выборе пассажиром варианта осуществления поездки между пунктами транспортной сети. Создана математическая модель, позволяющая провести такое распределение пассажиров между маршрутами.

Расчёт показателей, характеризующих основной и укороченный маршруты, проводится сначала для каждого маршрута в отдельности. Затем осуществляется расчёт затрат времени пассажиров на ожидание начала поездок. Решение задачи ведётся раздельно для двух групп пассажиров: для пассажиров, могущих совершить свои поездки только на основном маршруте и для тех пассажиров, которые могут воспользоваться автобусами обеих маршрутов.

Сначала определяется интервал движения автобусов на каждом маршруте. Затем рассчитывается средний интервал движения автобусов по совпадающему участку основного и укороченного маршрутов.

Средний интервал движения автобусов двух маршрутов на их совпадающем участке рассчитывается по формуле

Io-Iy

Ic=-

Io + Iy

где 1с - интервал движения автобусов на совмещенном участке основного и укороченного маршрутов в расчётный период времени, мин,

10 - интервал движения автобусов на основном маршруте в расчётный период времени, мин,

Iy - интервал движения автобусов на укороченном маршруте в расчётный период времени, мин.

Затраты времени всех пассажиров на ожидание начала поездки вычисляются по следующей формуле

1„-П0 1С -Пс

"Г —_ I _

* 0б,0Ж

2 2

где Т0б,0ж - общие затраты времени всеми пассажирами на ожидание начала поездки, мин,

П0- количество пассажиров, пользующихся только основным маршрутом,

Пс - количество пассажиров, пользующихся автобусами основного и укороченного маршрутов для проезда по совмещенному участку.

Общие затраты времени всеми пассажирами на совершение поездок по рассматриваемому варианту маршрутной схемы находятся по формуле

Тоб — 1"oG,c;i ^ Т0б,ож

где То6 - общие затраты времени всеми пассажирами на совершение поездок по маршрутам,

Т0б,сл - общие затраты времени всеми пассажирами на следование в подвижном составе, мин,

Т0б,ож - общие затраты времени всеми пассажирами на ожидание начала поездок, мин.

Для каждого варианта укороченного маршрута рассчитывается ряд других показателей. Сравнение вариантов осуществляется по величине коэффициента динамического наполнения подвижного состава. Лучшим вариантом укороченного маршрута считается тот, который имеет максимальное значение этого коэффициента.

Пятая глава «Социально-экономическая эффективность применения методов маршрутизации автобусов в городах» посвящена вопросу определения целесообразности применения разработанных методов на практике на основе расчёта экономического, социального и социально-экономического эффекта.

Внедрение каких-либо мероприятий в процесс работы городского пассажирского транспорта, фактически являющегося для государства и муниципалитетов убыточным и получающим от них дотации на существование и развитие, имеет ряд особенностей, которые нужно учитывать при определении их эффективности. Оценку целесообразности внедрения мероприятий по совершенствованию работы ГПТ следует осуществлять с учётом социальных и экономических результатов.

Социальный эффект, получаемый человеком от сокращения затрат времени на передвижение, измеряется в часах. Определить величину социального эффекта можно путём сравнения затрат времени на передвижение с помощью ГПТ до и после внедрения, например, нового маршрута. Экономический эффект, получаемый транспортным предприятием от совершенствования работы пассажирского транспорта, измеряется в рублях. Мероприятия, позволяющие повысить эффективность работы пассажирского транспорта, обычно преследуют цель удовлетворения одних и тех же потребностей людей в поездках с помощью меньшего количества подвижного состава, привлечения для работы меньшего числа водителей, сокращения продолжительности работы маршрутов, сокращения числа маршрутов, уменьшения частоты и, соответственно, увеличения интервалов движения подвижного состава по маршрутам, использования на маршрутах подвижного состава большей вместимости при сохранении неизменной провозной способности маршрутов. При внедрении мероприятий с такой направленностью увеличиваются интервалы движения автобусов на маршрутах, возрастают затраты времени населения на ожидание начала поездки по маршруту и, следовательно, ухудшается качество перевозок пассажиров, снижается уровень социальной эффективности.

Величину экономического эффекта от внедрения таких мероприятий можно определить учитывая сокращение количества используемого на маршрутах подвижного состава, уменьшение эксплуатационных расходов, снижение величины автобусо-часов работы на линии и величины заработной платы водителей и т. д.

Наиболее приемлемым для оценки мероприятий по совершенствованию деятельности ГПТ является показатель социально-экономического эффекта. Суть его

заключается в суммировании величин социального и экономического эффекта, приведенных к общей единице измерения, - рублю.

Расчёты по выбору оптимального варианта схемы автобусных маршрутов для г. Новгорода были осуществлены на ЭВМ. Было рассмотрено 414 вариантов маршрутных схем. В результате расчётов был составлен оптимальный вариант схемы маршрутов, в состав которой вошли 15 маршрутов, из них 11 в действующем и предлагаемом вариантах схемы совпали, общие затраты времени населения на передвижения сократились на 2%. Величина социального эффекта составила около 40 тыс. руб. в год.

Для расчёта социально-экономического эффекта от закрытия остановочного пункта предлагается следующая методика.

1). Определяется величина сокращения расходов транспортного предприятия за расчётный час суток (Ээч)

Е„' СА

Ээч= (А*-А")-[СВЧ +-] (1)

Дк' а„ • 1н

где Свч - среднечасовая заработная плата водителя автобуса, руб.,

А*, А** - количество автобусов, работающих на маршруте до и после закрытия остановочного пункта,

Е„ - нормативный коэффициент эффективности,

СА - средняя остаточная балансовая стоимость одного автобуса, руб.,

Дк - дни календарные,

ав - коэффициент выпуска автобусов на линию, 1Н - время в наряде, ч.

2). Вычисляется величина социального эффекта за расчётный час суток (Эсч)

Эсч ~ Спч (Т„б-т0б) (2)

где Спч - стоимостная оценка одного пассажиро-часа, руб.,

Т 0б> Т об - общие затраты времени пассажиров на совершение поездок по маршруту до и после внедрения мероприятия, ч.

3). Определяется величина социально-экономического эффекта за расчётный час суток

ЭСОЧ ~ Эсч "Ь Ээч (3)

В приложении 3 приведены исходные данные и результаты расчёта социально-экономического эффекта от сокращения на маршруте одного остановочного пункта. Для проведения этих расчётов на основе данных отдела пассажирских перевозок НИИЛТ, материалов «Мострансавто» и с учётом варианта распределения пассажирских потоков по перегонам маршрута, предложенного Г. А. Варелопуло, был составлен маршрут из 18 пунктов, учитывающий особенности работы автобусов в различных городах России. В результате расчетов было выявлено, что закрытие одного малодеятельного остановочного нункта на этом маршруте позволит получить за год социальный эффект в размере 152723 руб., экономический эффект - в размере 14470 руб. и социально-экономический эффект- в размере 167193 руб.

Величина социально-экономического эффекта зависит от количества пассажиров, пользующихся маршрутом, пассажирообмена закрываемого остановочного пункта, количества остановок на маршруте, продолжительности технологических операции по остановке автобуса в одном пункте, количества работающих на маршруте автобусов, коэффициента выпуска автобусов на линию, скорости движения автобусов по маршруту, протяженности перегонов маршрута и ряда других факторов. Без проведения специальных расчётов нельзя априори установить целесообразность закрытия любого остановочного пункта на маршруте.

Для расчёта социально-экономического эффекта от организации укороченного маршрута предлагается следующая методика.

1). Определяется величина экономического эффекта от внедрения укороченного маршрута для расчётного часа суток

Е„ ■ Сл

Ээт = Скм • (Ъ'об - Е"о6) + (А* - А") • [Свч +-] (4)

Дк ' ав•^

где Скм - себестоимость одного километра пробега автобуса, руб.,

1,*оС, ь"0б - общий пробег всех автобусов в течение расчётного часа по основному и укороченному маршрутам, соответственно, до и после внедрения укороченного маршрута, км.

2) По формулам (2) и (3) вычисляются величины социального и социально-экономического эффекта за расчётный час суток.

3). Известно, что укороченные маршруты могут функционировать как в постоянном режиме, так и в течение определенных периодов суток, дней недели и сезонов года, что необходимо учитывать при расчёте годового эффекта. В таком случае годовой экономический эффект можно подсчитать по формуле

Е„ ' СА

Ээг = {Скм • (Ь'06 - Ь*'о6) + (А* - А") • [Свч +-]} ■ Дрг • 1рд (5)

Дк ' а, • 1:и

Приведённые формулы позволяют вычислить величины сокращения затрат на осуществление перевозок пассажиров после открытия укороченного маршрута. Учитывая, что доходы от организации укороченного маршрута не изменятся, можно считать, что в данной задаче величина экономического эффекта соответствует величине сокращения затрат на перевозку пассажиров.

Расчёты, проведённые по данным, собранным студентами кафедры управления на автотранспорте ГУУ во время дипломного проектирования в автобусных парках Москвы и автотранспортных предприятиях системы «Мострансавто» в Московской области показывают, что применение укороченных маршрутов позволяет повысить эффективность использования автобусов на 2-10%. Величина социального эффекта в большинстве случев имеет отрицательное значение.

В приложении 3 приведены результаты расчёта на компьютере варианта организации укороченного маршрута. Для расчёта использовались те же исходные данные, что и при определении целесообразности закрытия остановочного пункта. В качестве альтернативного был предложен вариант сочетания маршрутов: основного между пунктами 1 и 18 и укороченного между пунктами 4 и 14.

Затраты времени пассажиров на совершение поездок после открытия укороченного маршрута 3-14 увеличатся на 68,63 ч в расчётный час суток, пробег автобусов для того же периода времени сократится на 9,49 км, уменьшится потреб-

ность на 0,724 в ходовых и на 0,965 в списочных автобусах. Величина экономиче-сого эффекта составит 59982 руб., социальный эффект будет отрицательным и составит - 246265,5 руб. в год. Также отрицательной будет и величина социально-экономического эффекта - 186283,5 руб. Решение о целесообразности открытия укороченного маршрута должен принимать представитель муниципалитета после анализа полученных результатов. Следует напомнить, что организация укороченных маршрутов осуществляется при недостатке автобусов.

Весной 2000 г. на автобусных маршрутах, осуществляющих перевозки пассажиров в Московской области, Государственным предприятием пассажирского автомобильного транспорта «Мострансавто» проводилось обследование пассажирских потоков табличным методом. Для ряда пригородных маршрутов по изложенной выше методике были осуществлены расчёты по проверке целесообразности организации на них укороченного сообщения (табл. 2). Исходные данные характеризовали пассажирообмен остановочных пунктов маршрутов за один час утреннего периода пик в будний день недели. Так, можно организовать укороченные маршруты между Институтом (г. Жуковский) и ст. метро «Выхино» (параллельно маршруту № 324 от ст. Раменское до ст. метро «Выхино»), между селом Чулково и ст. метро «Выхино» (параллельно маршруту № 424 от города Бронницы до ст. метро «Выхино»).

Таблица 2

Основные результаты расчётов по проверке целесообразности организации укороченных маршрутов на пригородных автобусных маршрутах Московской области

№ Показатели Един, измер. Маршруты

№324 №424

1 Величина увеличения затрат времени пассажиров ч 3,61 49,43

2 Величина уменьшения пробега автобусов км 31,2 23,2

3 Коэффициент динамического наполнения (исходный) - 0,501 0,764

4 То же, с укороченным маршрутом - 0,531 0,841

5 Исходное расчётное количество ходовых автобусов един. 15,02 9,19

6 Условное сокращение количества ходовых автобусов един. 0,99 0,921

7 Условное сокращение количества списочных автобусов един. 1,32 1,228

8 Объём перевозок пассажиров пасс. 349 1181

9 Социальный эффект за расчётный час руб. -16,7 -227,4

10 Экономический эффект за расчётный час руб. 174,2 138,7

11 Социально-экономический эффект за расчётный час руб. 157,5 -88,6

Данные этой таблицы позволяют сделать некоторые выводы. Так, при правильном выборе укороченного маршрута величина коэффициента динамического наполнения подвижного состава возрастает на 6 - 10,1%, количество ходовых автобусов уменьшается на 6,5 - 10,1%, социальный эффект отрицателен, так как интервалы движения автобусов на несовпадающих участках основного и укороченного маршрутов возрастают. Затраты времени пассажиров на ожидание начала поездок по маршруту могут быть уменьшены и социальный эффект может стать положительным в случае доведения до сведения пассажиров расписаний движения автобусов. Экономический эффект положителен и в зависимости от балансовой стоимости применяемого подвижного состава, количества перевозимых пассажиров, среднечасовой заработной платы водителя, технической скорости подвижного состава и ряда других факторов, составляет 138-174 руб. в час.

По экспертной оценке специалистов пассажирского транспорта укороченные маршруты могут быть применены на 5% автобусных маршрутов в будние дни недели в утренние и вечерние часы пик. Использование разработанных в диссертации методов маршрутизации для формирования укороченных маршрутов и рейсов в городах России может принести годовой экономический эффект в размере от 17,5 до 22 млн. руб.

ВЫВОДЫ

1. В последнее время в городах России наблюдается всё большое несоответствие между провозными возможностями транспортных предприятий и потребностями населения в перевозках. Это происходит из-за постоянного уменьшения парка подвижного состава, предназначенного для работы на городских автобусных маршрутах, и вынуждает городские власти и транспортные предприятия закрывать отдельные маршруты, увеличивать интервалы движения подвижного состава по другим. В результате - ухудшается качество перевозок пассажиров, увеличиваются расходы транспортных предприятий, снижается безопасность перевозок пассажиров и эффективность работы автобусного транспорта в городах.

2. Эффективность работы городского пассажирского транспорта зависит от многих факторов. Среди важнейших из них следует назвать уровень адекватности

системы маршрутов ГПТ потребностям населения в перевозках. Система маршрутов должна обеспечивать населению минимальные затраты времени на совершение передвижений по городу с помощью общественного пассажирского транспорта при соблюдении определённого уровня эффективности использования подвижного состава.

3. Различные цели и методы решения задач маршрутизации перевозок пассажиров в городах делают целесообразным деление их на две группы.

К первой группе следует отнести задачи, связанные с установлением оптимальной для пассажиров схемы автобусных маршрутов. Задачи этой группы позволяют выбрать наилучший вариант схемы маршрутов исходя из критерия качества перевозок пассажиров. В эту группу входят задачи маршрутизации, определяющие совокупность автобусных маршрутов города в целом. Основной из них является поиск оптимального варианта схемы автобусных маршрутов.

Ко второй группе нужно отнести задачи, связанные с корректировкой отдельных маршрутов в целях повышения эффективности использования подвижного состава. К ним в работе отнесены: проверка целесообразности функционирования на маршрутах отдельных остановочных пунктов, выбор рациональных вариантов организации укороченного сообщения автобусов на исследуемых маршрутах. Результаты решения этих задач позволяют внести в действующие маршруты изменения, обеспечивающие наибольшую возможную эффективность использования подвижного состава.

4. Задачи маршрутизации автобусных перевозок относятся к категории комбинаторных задач. Поэтому одной из целей исследования была разработка таких методов, которые позволили осуществить поиск наилучшего решения на основе сравнения между собой ограниченного количества вариантов. Благодаря этому была снижена трудоёмкость и продолжительность расчётов, повышена эффективность применения компьютеров для решения задач.

5. Одной из целей исследования было установление критериев оптимизации решения задач общей и локальной маршрутизации. Для задач первой группы, решаемых в целях установления схемы маршрутов, обеспечивающей пассажирам

наилучшее качество перевозок, принят критерий минимума суммарных затрат времени всеми пассажирами на совершение своих передвижений по городу. Для задач второй группы, решаемых в целях повышения эффективности использования подвижного состава на маршрутах, в качестве критерия оптимальности принимается либо максимум коэффициента динамического наполнения подвижного состава (при вводе укороченных маршрутов), либо минимум количества подвижного состава, необходимого для перевозки пассажиров по маршруту с обеспечением неизменности или некоторого сокращения затрат времени пассажирами на совершение поездок по маршруту (при закрытии какого-либо остановочного пункта на маршруте).

6. Для решения задач используются реальные данные, получение которых может обеспечить муниципалитет или транспортное предприятие города. В диссертации разработаны формализованные методики решения задач выбора оптимальной схемы автобусных маршрутов для города, проверки целесообразности функционирования отдельных остановочных пунктов на маршрутах, выбора рационального варианта организации укороченного сообщения автобусов на маршруте. По рассмотренным в диссертации методикам локальной маршрутизации автором исследования разработаны программы для компьютера. Применение этих программ позволяет найти рациональный вариант решения за незначительное время. Так, на рассмотрение 20 вариантов укороченного маршрута, действующего параллельно основному маршруту из восьми пунктов, затрачивается не более 30 мин. При этом наибольшее время затрачивается на ввод исходных данных.

7. Метод общей маршрутизации был использован для выбора оптимальных схем автобусных маршрутов в Новгороде, Благовещенске, Орле, Белгороде, Брянске, Мурманске, Кемерово, Краснодаре, Улан-Удэ, Йошкар-Оле и других городах. Расчёты схем автобусных маршрутов для городов России по методу общей маршрутизации проводил Главный вычислительный центр Министерства автомобильного транспорта РСФСР. Организация перевозок пассажиров по созданным с помощью метода общей маршрутизации схемам сокращает общие затраты времени населения на передвижения на 2-15%.

8. Для обоснования целесообразности применения на практике разработанных методов маршрутизации в диссертации предложены методики расчёта экономического, социального и социально-экономического эффекта от совершенствования маршрутов автобусного транспорта. Методики формализованы, по ним составлены программы дл компьютеров.

9. Приведённый в диссертации пример проверки целесообразности применения методов локальной маршрутизации на типовом автобусном маршруте показал:

а) закрытие остановочного пункта позволяет повысить скорость движения, снизить потребность маршрута в автобусах, уменьшить общие затраты времени пассажиров на совершение поездок по маршруту,

б) организация укороченного сообщения на маршруте позволяет снизить потребность маршрута в автобусах, повысить величину коэффициента динамического использования вместимости подвижного состава, снизить величину общего пробега автобусов.

10. Конкретные значения показателей социально-экономического эффекта, получаемого в результате применения методов локальной маршрутизации зависят от количества и пассажирообмена остановочных пунктов, продолжительности технологических операций, связанных с остановками автобуса и ряда других факторов.

11. Расчёты по проверке целесообразности организации укороченного сообщения на автобусных маршрутах «Мострансавто», обслуживающего Московскую область, показали на возможность получения экономического эффекта от применения разработанных в диссертации методов маршрутизации для формирования укороченных маршрутов и рейсов на городских и пригородных маршрутах России в размере от 17,5 до 22 млн. руб. в год.

12. Основные положения метода выбора оптимальной схемы городских автобусных маршрутов могут быть использованы при создании метода решения подобной задачи для наземных видов городского электротранспорта. Среди них: ориентация на данные о корреспонденция* населения между микрорайонами города, учёт ограничений по количеству используемого подвижного состава, заданным и запрещённым маршрутам, микрорайонам, закрытым для организации ко-

печных пунктов маршрутов, процесс формирования маршрутных схем по методу направленного отбора вариантов, критерий оптимальности, установление путей проезда пассажиров между микрорайонами города и др. Разработанные методы локальной маршрутизации могут быть использованы для совершенствования маршрутов трамваев и троллейбусов с учётом их специфических особенностей.

Основные научные и практические результаты исследования опубликованы в следующих работах автора.

I. Монографии, учебники и учебные пособия:

1. Методы общей и локальной маршрутизации автобусного транспорта в городах: Монография/ГУУ, М., 1999, с. 168

2. Организация городских автобусных перевозок с применением математических методов и ЭВМ. М.: Транспорт, 1974, с. 3 - 104 (в том числе текст, написанный лично автором диссертации, с. 3 - 34 и 44 - 46)

3. Применение ЭВМ в управлении пассажирским автотранспортом. Учебное пособие. - М.: МИУ, 1981, 3,25 п. л.

II. Научные статьи в трудах институтов, журналах и других изданиях, тезисы докладов в материалах конференций:

1. Применение ЭЦВМ для обработки материалов обследования пассажирских потоков на автобусных маршрутах. // Бюллетень Организации сотрудничества железных дорог. Варшава, 1972, № 3-4, с. 28-30

2. Применение ЭВМ при организации городских автобусных перевозок. В сб. «Использование ЭВМ при организации автобусного сообщения в городах». - М.: ЦБНТИ Минавтотранса РСФСР, 1973, с. 3 - 52

3. Удобный метод определения грузо- и пассажиропотоков. // «Автомобильный транспорт», 1986, № 7, с. 15-16

4. Частота движения на городских маршрутах. // «Автомобильный транспорт», 1987, № 11, с. 15- 16

5. Все ли остановки нужны на маршруте? // «Автомобильный транспорт», 1996, № 9-10, с. 50-52 (в соавторстве) •

6. Проблемы городских пассажирских перевозок. Управление-97 (Наука управления на пороге XXI века): Материалы международной научно-практической конференции. - М.: ГУУ, 1998, 0,15 п. л..

7. Выбор рациональных укороченных маршрутов с помощью компьютера. // «Автомобильный транспорт», 1998, № 7, с. 44-48

8. Рационализация городских автобусных маршрутов с помощью компьютера. Управление-98 (Управление реструктуризацией экономики): Материалы международной научно-практической конференции. Вып. 2/М.: ГУУ, 1998, с. 418-422