7.5. Аналіз пасажирських потоків і прогнозування розвитку транспортних вузлів
Закономірності змін пасажирських потоків в часі і в просторі, особливості їх зародження-погашення і розподілу їх між видами транспорту важливо знати для оптимізації режимів взаємодії в транспортних вузлах, а також для розробки і впровадження в перспективі єдиної комплексної інтегрованої системи управління перевезеннями пасажирів в транспортних вузлах. Дослідження пасажирських потоків проводиться різними спеціалістами протягом тривалого періоду часу. Але в теорії транспортних потоків до теперішнього часу відсутній узагальнений підхід до дослідження пасажирських потоків, не має загальної методології їх аналізу, думки про єдинство термінології і одиниць виміру величин потоків. До цих пір для оцінки коливань транспортних потоків широко використовуються коефіцієнт нерівномірності перевезень пасажирів:
, (7.1)
де Амакс, Асер – відповідно максимальна і середня кількість пасажирів, обслужених за певний період часу.
Використання коефіцієнта нерівномірності свідчить, що при однакових його значеннях для різних потоків потоки значно відрізняються один від одного структурою, величиною і іншими характеристиками. Отже, коефіцієнт нерівномірності дає мало інформації про конкретний потік і використання його в практиці повинно бути обмеженим простими теоретичними моделями в управлінні нескладних елементів транспортного вузла. Для більш ґрунтовного вивчення пасажирських потоків, як свідчать отримані наукові досягнення, слід використовувати теорію, яка основується на методах теорії ймовірностей, математичної статистики, масового обслуговування і теорії випадкових процесів. При цьому правильно використовувати стохастичний підхід до дослідження коливань пасажирських потоків. На підставі методів теорії випадкових процесів, знаходять для практичного використання закони розподілу будь-яких випадкових величин.
Закон розподілу випадкових величин вказує, яка існує відповідність між можливими значеннями випадкової величини (пасажирів, часових інтервалів, транспортних одиниць – поїздів, вагонів, автобусів, суден, літаків) і їх ймовірностями. Враховуючи реальну стохастичну сутність пасажирських потоків закон розподілу надає вичерпну характеристику про транспортний потік. Для використання такого підходу в вивченні пасажирських потоків необхідно на базі повного обсягу статистичних даних про конкретну випадкову величину необхідно визначити наступні числові характеристики закону розподілу:
математичне сподівання – середня кількість пасажирів, транспортних одиниць, що прибуває за одиницю часу;
дисперсія – міра розсівання випадкової величини, визначається як математичне сподівання квадрата відхилення випадкової величини від її математичного сподівання;
середнє квадратичне очікування вказує на ступінь розсівання випадкової величини навкруги математичного сподівання, визначається як квадратичний корінь з дисперсії;
коефіцієнт варіації випадкової величини визначається як відношення середньоквадратичного очікування до математичного сподівання.
Для вибору закону розподілу випадкової величини необхідно виконати наступне:
визначити необхідний обсяг статистичної вибірки, тривалість інтервалу спостереження і дослідження;
побудувати статистичний ряд (гістограму) розподілу випадкової величини;
розрахувати основні числові характеристики розподілу випадкової величини;
підібрати тип кривої розподілу (закону) і перевірити відповідність між теоретичною кривою і статистичною; кількісна оцінка ступеня узгодження статистичних і теоретичних залежностей використовують критерії узгодження К. Пірсона, А.І. Колмогорова і В.І. Романовського.
Вибираючи гіпотезу про закон розподілу, можна керуватися наступними рекомендаціями:
при умові приблизно однакових значень математичного сподівання і дисперсії можна використати пуасоновський розподіл;
коли дисперсія значно більша математичного сподівання слід брати негативний біноміальний розподіл;
коли дисперсія значно менша математичного сподівання рекомендується використати біноміальний розподіл.
Для опису коливань пасажирських потоків використовуються наступні закони (типи) розподілу: біноміальний, негативний біноміальний, геометричний, розподіл Пуасона, нормальний, експоненційний, розподіли Персона і Ерланга.
Перехід в розвитку нашого суспільства на ринкові засади вимагає особливого обґрунтування перспективи (прогнозу) розвитку транспортних вузлів. Для забезпечення гармонійного розвитку складових економіки держави, в тому числі і транспортної системи, раціонального використання наявних резервів особливої актуальності набуває наукове прогнозування розвитку не менше транспортного комплексу, а і його важливої складової – транспортних вузлів. Наукове прогнозування їх розвитку на перспективні періоди різної тривалості надасть можливість обґрунтовано намітити подальші шляхи використання науково-технічного прогресу в транспортних вузлах і виявити перспективні зміни і удосконалення їх технології роботи і якості транспортного обслуговування пасажирів. Нажаль теорія прогнозування розвитку транспортних вузлів ще не пройшла стадії свого становлення. Прогноз розвитку транспортного вузла представляє собою імовірнісну оцінку перспективних характеристик і параметрів транспортного вузла (підсистеми, елемента) з необхідним ступенем достовірності. Виходячи з цього, прогнозування має за мету визначити наступне:
яким чином змінювати (удосконалювати) протягом майбутнього періоду прогнозу основні характеристики і параметри транспортного вузла: кількість пасажирських і технічних станцій і місця їх розташування; кількість розміщення і оснащення вокзалів, їх кооперація для різних видів транспорту; кількість автостанцій, їх розміщення і оснащення; потужність парка автомобілів; кількість і потужність водних вокзалів і аеропортів; транспортні сполучення між вокзалами різних видів транспорту; щільність і оснащення міської транспортної мережі (в тому числі і швидкісних видів міського транспорту);
основні напрямки реалізації технічного процесу в розвитку транспортних вузлів передбачають прогноз розвитку високошвидкісних магістралей (ВШМ), основних технічних характеристик перспективних транспортних засобів і пристроїв та систем, якими необхідно обладнати залізничні станції, автостанції, вокзали, аеропорти, морські та річні порти, асортименту сервісних послуг на всіх етапах здійснення процесу перевезень пасажирів.
Розробка прогнозу найважливіших характеристик і параметрів транспортного вузла вимагає наявності відповідного інформаційного забезпечення. Всю вихідну інформацію для прогнозування можна розділити на дві групи:
зовнішня інформація (надходить від державних органів управління): нові підходи до формування і розвитку міст і транспортних вузлів; економіко-географічне положення вузла; розміщення в районі вузла продуктивних сил; характер розміщення промислових підприємств; перспективні соціальні зміни в суспільстві; перспектива зайнятості населення, використання ним вільного часу, розміщення місць роботи, житла, навчання і відпочинку; рівень автомобілізації населення; перспективна чисельність, структура населення і система його розселення;
внутрішня інформація характеризує і деталізує систему поєднання всіх елементів і підсистем транспортного вузла в єдине ціле: потоки, які визначають параметри елементів і технологічних режимів їх роботи; дані про потужність і розміщення пасажирських пристроїв; техніко-економічні показники роботи різних видів транспорту у вузлі; результати аналізу попиту пасажирів на сервісні послуги і їх уподобань; дані про стан і можливості подальшого удосконалення системи управління транспортних вузлів.
В прогнозуванні різних аспектів соціально-економічного розвитку суспільства використовуються різноманітні методи прогнозування, які можна групувати у дві групи:
- евристичні методи;
- математичні (екстраполяційні методи і моделювання) методи.
Евристичні методи передбачають використання індивідуальних знань, роздумів, поглядів, логіки окремих спеціалістів, які мають високу професійну підготовку і великий досвід у проведенні такої роботи. Але через відсутність достовірної вихідної інформації створити складну модель функціонування транспортного вузла і прогнозу його розвитку практично неможливо. Тому при прогнозуванні розвитку транспортних вузлів, напевне, краще використовувати комбінацію зазначених підходів до прогнозування. При цьому важливою задачею є визначення і відбір факторів, вплив яких можна спрогнозувати з достатньою для практики достовірністю. Для прогнозування перспективних пасажиропотоків такими факторами є: чисельність та структура населення, грошові доходи, споживча корзина, доходна ставка від пасажирських перевезень та інше.