Моделирование городских пассажирских перевозок

Городской пассажирский транспорт представляет собой слож­ную систему предприятий и организаций различных видов транспорта, дополняющих друг друга и конкурирующих между собой, которые выполняют важную социальную функцию по обеспечению доставки пассажиров в нужное время и в нужное место с заданным уровнем издержек. В логистической системе городского пассажирского транспорта компромисс составляющих ее элементов достигается на основе цен­трализованного управления со стороны муниципальных органов власти и применения логистических информационных технологий, основанных на широком использовании ЭВМ.

В структурном плане логистическую информационную систему можно представить в виде следующих компонентов: базы данных и банка моделей. База данных — информация о внутренней среде логистической системы пассажирского транспорта (интервалы движения, количе­ство подвижного состава на маршрутах и т.п.) и данные о потребно­сти в перевозках и о пассажиропотоках. Блок управления базой данных — это пакет программ, основны­ми функциями которого является: первичная обработка полученных данных для представления их в виде, удобном для дальнейшего ис­пользования в математических моделях, агрегирование и статисти­ческая обработка данных. Банк моделей содержит в себе математические модели, исполь­зуемые для описания и анализа взаимодействий в логистической си­стеме, а также для планирования и прогнозирования.

Учитывая особенность использования методов математического моделирования на стадии текущего планировании и управления транспортными процессами для решения задач распределения по­движных единиц по маршрутам и выбора оптимального числа по­движных единиц на каждом маршруте, целесообразно воспользо­ваться в качестве составной части банка моделей следующей моделью изолированного маршрута:

где N — количество транспортных единиц, движущихся по мар­шруту;

I — интервал движения между транспортами единицами, час;

Т_пр— время движения по маршруту без учета времени про­стоя на остановках, час;

Р_ч— часовой пассажиропоток, час;

С — время посадки-высадки, чел/час;

Т°_пр— константа, не зависящая от N;

I₀— минимальный интервал между транспортными единицами.

Критерием оптимизации для определения числа транспортных единиц и интервала движения между ними может служить сумма затрат времени пассажирами в течение часа на ожидание и проезд (Э_пас, час) и затраты транспортных организаций на организацию движения в течение часа (Э_тр, руб): Э_общ = Э_тр + С_пч∙Э_пac, где С_пч — стоимость пассажиро-часа, руб/час.

Выражения для расчета каждого составляющего данного крите­рия выглядят следующим образом: Э_пас = Э_ож.пас + Э_дв.пас, где Э_ож.пас - затраты времени пассажиров на ожидание, час; Э_дв.пас - затраты времени пассажиров на проезд, час. В простейшем случае можно предположить, что: Э_ож.пас = (1/2)∙Р_ч, Э_дв.пас = Р_ч∙Д_ср∙Т_oб, где Д_ср - средняя доля длины маршрута, проезжаемая пассажи­рами. Определяется как отношение средней дальности поезд­ки пассажира (l_п) к длине маршрута (L_м); Т_об - время движения транспортных единиц по маршруту: Т_об = Т_пр+I∙С∙Р_ч/К. Таким образом: Э_пас = (1/2+ Т_об∙Д_ср)∙Р_ч.

Выражение для Э_тр имеет вид: Э_тр = Э_п∙N, где Э_п — стоимость эксплуатации одной транспортной единицы в течение часа, руб.

Стоимость пассажиро-часа определяется по формуле: С_пч = ЗП/МФР, где ЗП — месячная заработная плата пассажира, руб; МФР — месячный фонд рабочего времени, час.

Анализируя составляющие критерия оптимальности, можно выде­лить три существенных фактора, позволяющих рекомендовать данную модель к применению в сложившихся экономических условиях. Во-первых, критерий учитывает экономические интересы не одной, а обеих сторон, участвующих в процессе. Во-вторых, модель, благода­ря этому, позволяет найти компромисс в потерях транспортных орга­низаций и пассажиров. В-третьих, показатель стоимости пассажиро-часа объективно производит разграничения пассажиров по покупа­тельной способности, что дает возможность целевого обслуживания каждой категории пассажиров на основе экономического компромисса с соответствующим уровнем предоставляемых транспортных услуг.

Данная модель имеет общий вид, что позволяет использовать ее как для автобусного, так и для электротранспорта.

Математическая модель позволяет рассчитать N_onттранспортных средств и I_опт их движения на изолированном маршруте, основыва­ясь на минимально возможных финансовых потерях пассажиров и транспортных предприятий.

Существует сильная зависимость N_oпmот С_пч. При больших пас­сажиропотоках прослеживаются зависимости следующего рода: с ростом С_пч увеличивается N_опти уменьшается I_опт. В связи с тесной связью N_опт и С_пч задача точной оценки С_п.ч становится очень важна.

Данная модель обладает достаточной эффективностью при больших пассажиропотоках. При пассажиропотоках, близких к но­минальной вместимости транспортных единиц, применение данной модели теряет смысл, так как N_onтпринимается равным единицы, и величина С_п.ч не оказывает влияния на изменение значения N_oпт

Использование модели затрудняется из-за принятия интервалов движения между транспортными единицами равными между собой, а также в случае наличия на маршруте подвижного состава различ­ной вместимости, либо различной стоимости эксплуатации транс­портных средств.

Модель позволяет найти компромисс между транспортными ор­ганизациями и пассажирами на основе точных и обоснованных оце­нок их экономических интересов,

В рамках иного подхода к определению типа и количества транспортных единиц на маршруте, когда учитывается взаимосвязь пассажиропотоков на общих участках маршрутов, имеется методи­ка, ставящая условием оптимальности решения обеспечение мини­мума строительно-эксплуатационных затрат, определяемых органи­зацией, и функционирование городского транспорта (З_экс) и затрат времени пассажиров на поездки в стоимостном выражении (З_пас): З = З_экс + З_пас

Можно заметить, что целевая функция имеет вид, схожий с целевой функцией, использованной в модели изолированного маршрута. При этом З_экс учитывает не только эксплуатационные параметры (нормы на эксплуатационные расходы на 1 км пробега, затраты на содержание административно-управленческого персонала и т.д.), но и капитальные затраты на строительство гаража (депо) на одну транспортную едини­цу. Затраты времени пассажиров З_пас учитывают множество характери­стик работы сети пассажирского транспорта города (напряженность на маршрутах, длины перегонов на маршрутах, плотность транспортной сети) помимо характеристик самого пассажиропотока.

Такое количество справочных и расчетных данных, входящих в состав и одного, и другого компонентов общих затрат, с одной сто­роны, ведет к более полному учету всех факторов работы транспор­та, но с другой — значительно усложняет модель, затрудняя тем са­мым ее применение.