Методы и модели в экономике Часть 1

храняет индивидуальность и одновременно способствует ускорению мобильности в экономике. Именно осуществление своих передвижений на личном автомобиле дает минимум потерь психофизической энергии индивидуума и потому, как следствие, всегда будет приоритетным.

Транспортные

средства о ж и д а н и я

Личный

автомобиль

Рис. 2. Требования к транспортным средствам в системе

Однако в городах повсеместно возникает конфликт интересов. Интересов каждого в отдельности человека с его вышеназванными запросами, в том числе и в области своих транспортных потребностей и интересов сообщества людей в рациональном использовании территорий общего пользования. Откликаясь на этот конфликт, транспортные системы любого крупного современного города предлагают своему жителю значительный выбор средств для его доставки, основными и принципиально различными видами которых является общественный транспорт и личный автомобиль. Концентрация населения в городах возрастает. Ресурсы (пропускная способность коммуникаций) нещадно потребляются. Городское сообщество строит новые и все более мощные коммуникации, которые тут же притягивают к себе людей, плотность их растет, ресурса опять не хватает. Спираль городских транспортных противоречий (рис. 3), иллюстрирующая этот процесс, определяет динамику автомобилизации населения крупного города.

11

3. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩЕГО СОСТОЯНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ ГОРОДОВ

Возможность сохранения высоких темпов автомобилизации при ограниченных бюджетных возможностях говорят о том, что устойчивый и долговременный положительный эффект не может быть обеспечен экстенсивными мерами по развитию улично-дорожной сети города. В настоящее время большое количество мировых мегаполисов ограничивают себя, когда осознают неизбежность будущего наказания за продуманные кратковременные решения по развитию улично-дорожной сети города. Города определяют для себя жесткие границы и для внутреннего, и для внешнего роста, особенно это касается развития частного транспорта.

Втечение последних двадцати лет индивидуальный транспорт доминирует во многих транспортных системах современных российских городов, основной проблемой становятся высокая автомобилизация и дефицит уличного пространства. Однако еще ни у одного города в мире не получилось удовлетворить спрос на использование в городе автомобиля. Большие усилия направлены только на развитие улично-дорожной сети городов, решающее локальные кратковременные задачи на отдельных участках улично-дорожной сети, а затем снова порождают новый объем транспортного движения.

Внастоящее время преимущества от использования личного транспорта тесно связаны не только с проблемами эксплуатации и содержания, но и общими транспортными проблемами города. Высокий уровень автомобилизации в городе стал одной из главных причин, способных вызвать глобальный кризис функционирования городской среды: происходит увеличение

транспортной составляющей в стоимости товаров и услуг; не приносят никакого эффекта крупные финансовые инвестиции в развитие сети улиц и дорог.

13

Интенсивность дорожного движения за 8 лет выросла в центральном городском ядре на 61 %, а в остальной части города Перми – на 95 %.

Доля общественного транспорта в среднем за день умень-

шилась: в 2001 г. – 7,0 %, в 2008 г. – 5,8 % от общего потока, в центральном городском ядреонаосталасьнеизменной– 5,0–5,2 %.

В2008 г. скорость движения суммарного транспортного потока в среднем по городу составила 27 км/ч, в 2001 г. – 28,5 км/ч. За последние 7 лет в среднем скорость городских транспортных потоков снизилась на 5,6 %.

Величина среднего количества людей, включая водителей, которые находятся в легковом транспортном средстве, в 2001 г. составляла 1,84 чел., в 2008 г. – 1,45 чел.

В2008 г. средние затраты времени на поездку в общественном транспорте были равны 39 мин.

Развитие городского планирования оказало значительное влияние на виды проектирования, которые связаны с городскими территориями, включая проектирование транспортных систем. Увеличился интерес к проблемам дизайна, благоустройства улиц, обеспечение безопасности комфортных условий для водителей автотранспортных средств и пешеходов, экологии, интеграции улиц в городскую среду.

Публикуется большое количество научно-исследовательских работ и монографий по анализу функционирования транспортных систем крупных городов. Данные работы представляют собой наукоемкую комплексную задачу. Прежде всего транспортная система значительно расширила круг терминов и определений

компонентов. В настоящее время транспортная система все в большей мере влияет на мотивацию поведения людей.

Исследование характеристик дорожного движения в зависимости от цели исследования проводится различными методами: документальными, натурными и методами математического моделирования [33].

Документальные методы базируются на изучении и анализе плановых, отчетных, статистических и проектнотехнических материалов. Наличие и анализ проектной доку-

14

ментации по дорожной сети позволяет оценить основные геометрические параметры улиц и дорог, а именно: ширину, число полос для движения, наличие пешеходных путей, рельеф участка дороги, радиусы закругления и т.п. Для документальных исследований материалом могут быть накопленные данные о ДТП, которые позволяют выделить места их концентрации. Более того, важным материалом могут служить ранее проведенные исследования дорожного движения отдельных участков дорожной сети, результаты анкетных обследований транспортных предприятий об автомобильных перевозках, а также водителей транспортных средств о недостатках в организации дорожного движения или дорожных условий.

Натурные исследования уточняют и дополняют документальные данные. Они делятся на обследование дорожных условий и исследование транспортных и пешеходных потоков. Натурные исследования есть единственный способ получения достоверной информации. Такие исследования обеспечивают выявление проблемных участков транспортной сети, в пределах которых необходимо, в первую очередь, предусмотреть мероприятия по обеспечению безопасности дорожного движения. Для исследования на основе полученной информации о транспортном движении обусловливаются коэффициенты аварийности, безопасности, уровень конфликтных ситуаций.

Пространственное распределение входных и выходных пaраметров (источников и стоков на улично-дорожной сети, расположение объектов транспортной инфраструктуры, топографии дорожной сети) функционирования транспортной системы значительно усложняет задачу анализа работы транспорта как отдельного объекта исследования. Предложенные методы пространственного анализа баланса городской территории являются неотделимой частью изучения работы и моделирования транспортных систем, которые дают представление как об общих объемах нагрузок на систему, так и о характере пространственной неравномерности распределения этих нагрузок в будущем. Технологии пространственного анализа элементов

15

транспортной системы представляют собой инструменты подготовки исходных данных для построения модели транспортного спроса и транспортного предложения, а также модели их совместного взаимодействия в составе общей транспортной модели города.

Также внимание исследователей привлекают вопросы, связанные с управлением транспортных потоков. Это относится как к научному сообществу, так и к предметным специалистампрактикам и ответственным чиновникам городского управления. Существуют случаи, когда без достаточного понимания конечной цели работы для специалиста становится собственно само управление в ранге самоцели, при этом ориентирами в достижении этой цели представляются видимые микропоказатели работы улично-дорожной сети на отдельных ее элементах – «пробки», очереди и т.п. Это является существенным для решения задач оперативного управления дорожным движением (в реальном времени), но неприменимо к задачам управления транспортной системой города.

Одним из важных подходов к анализу функционирования транспортных систем городов являются технологии и алгоритмы оценки территории городов с точки зрения их возможности удовлетворять имеющийся транспортный спрос. Территориальные ограничения определяют возможности развития территории, виды ее использования и в конечном итоге – качество жизни на этой территории. Транспортное движение на городской территории наибольшим образом иллюстрирует тот факт, что потребности в моторизованном движении никогда не могут быть удовлетворены полностью. Увеличение транспортного предложения на отдельной территории особенно в центральной части крупного города приводит к отрицательным эффектам. Тем самым происходит увеличение затратной части расходуемого под реализацию транспортного спроса ресурса, а также увеличение косвенного эффекта от роста транспортного предложения, первостепенно связанного с негативным воздействием на окружающую среду.

16

Можно выделить три главные группытранспортных моделей:

1)прогнозные модели,

2)имитационные модели,

3)оптимизационные модели.

Прогнозные модели необходимы для моделирования движения транспортных потоков в улично-дорожных сетях со знакомой геометрией и характеристиками и при известном расположении потокообразующих объектов города. С использованием прогнозных моделей можно исследовать последствия изменений в транспортной сети или в размещении объектов. Прогнозные модели применяются для поддержки решений в сфере планирования развития города, для анализа результатов применения различных мер по организации движения, выбора альтернативных проектов развития транспортной сети и др.

Целью прогноза загрузки транспортной сети зачастую является осуществление расчета усредненных характеристик движения, таких как объемы межрайонных передвижений, интенсивности потока, распределение автомобилей и пассажиров по путям движения и др. В отличие от этого имитационное моделирование ставит своей задачей воспроизведение всех деталей движения, в том числе развитие процесса во времени. При этом усредненные значения потоков, а также распределение по путям считаются известными и служат исходными данными для этих моделей. Таким образом, прогноз потоков и имитационное моделирование являются дополняющими друг друга направлениями. Имитационные модели позволяют оценить скорости движения, задержки на перекрестках, длину и динамику образования «очередей», или «заторов», и другие характеристики движения. Основной областью применения таких моделей является улучшение организации движения, оптимизация светофорных циклов и др.

Для комплексного анализа транспортной системы города необходимы оптимизационные модели, в которых можно учесть потребности населения в транспортном передвижении, различные условия функционирования улично-дорожной сети, экономические и качественные требования к транспортной доступно-

17

сти. Новый подход в исследовании заключается в приоритетном анализе транспортного спроса без учета существующего транспортного предложения, в анализе эффективного распределения транспортного спроса на городской территории.

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ И ОБОСНОВАНИЕ ПУТИ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ

Решение проблемы анализа и развития транспортной системы на основе спроса на передвижение предлагается осуществить с помощью методов математического программирования, в частности инструментов линейного программирования. Это оптимизационные задачи. Они возникают, где есть свобода выбора. В исследовании транспортных потоков существует свобода выбора: есть система показателей, характеризующих функционирование транспортной системы; есть критерии оценки УДС; определены условия (ограничения) в виде спроса на передвижения и физических ограничений улично-дорожной сети, а также экологических, экономических ограничений.

Особое внимание в исследовании транспортной системы города отводится пространственному анализу распределения транспортного спроса по городской территории без учета конкретного транспортного предложения.

Такой подход не укладывается в привычное понятие транспортного моделирования, так как объектом исследования служат не транспортные средства и даже не транспортные потоки, а отдельные участки городской территории. Результатом моделирования будут являться определенные параметры, накладываемые на территорию, такие, например, как предельные объемы транспортных корреспонденций, реализуемые тем или иным видом транспорта на исследуемой территории.

Результаты, полученные при расчете моделей, можно будет использовать для принятия управленческих решений по развитию улично-дорожной сети.

18

Использование такого инструмента исследования, как оптимальные модели предполагает разработку и построение нескольких моделей с различными критериями и ограничениями, чтобы рассматривать проблему с разных позиций.

5. ОБЩИЕ ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

При выполнении исследований в направлении оптимального моделирования распределения транспортного спроса по городской территории в рамках решения глобальной проблемы по формированию и развитию инфраструктуры крупного города необходимо решить ряд задач:

1.Анализ существующих критериев оценки функционирования улично-дорожной сети, обоснование критерия оптимальности.

2.Исследование функционирования улично-дорожной сети, определение ограничений по пропускной способности. Расчет необходимых показателей. Математическое описание ограничений.

3.Исследование спроса на передвижение пассажиров, грузов. Способы, методы получения необходимой информации. Математическое описание ограничений по спросу.

4.Моделирование распределения транспортного спроса на передвижение пассажиров, грузов по территории города с различными критериями и ограничивающими условиями.

5.Моделирование транспортной инфраструктуры города, удовлетворяющей заданный спрос на перемещение пассажиров

игрузов с целью уменьшения затрат на содержание транспортной инфраструктуры.

6.Направления использования результатов, полученных по различным моделям.

19

6. ТЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Выделим два основных направления исследований:

Анализ транспортного спроса на перевозки пассажиров.

Анализ транспортного спроса на перевозки грузов. Интерес представляет анализ распределения этого спроса

по городской территории. В качестве инструмента исследования предлагается использовать методы оптимизации, в частности, теорию линейного программирования. Задачи линейного программирования связаны с вопросами эффективного использования ограниченных ресурсов для достижения желаемых целей.

Эффективность функционирования транспортной системы города измеряют различными показателями, единого показателя на сегодняшний день не существует. По нашему мнению, здесь возможны два подхода:

1)использовать в качестве критерия оптимальности функционирования транспортной системы время, потраченное на перевозки;

2)использовать в качестве критерия денежные затраты на осуществление перевозки.

С учетом различных подходов сформулируем следующие темы научно-исследовательских работ:

1. Распределение транспортного спроса на перевозки пассажиров по территории города с целью уменьшения затрат времени на передвижения.

2. Распределение транспортного спроса на перевозки пассажиров по территории города с целью уменьшения затрат денежных средств на передвижения.

3. Распределение транспортного спроса на перевозки грузов по территории города с целью уменьшения затрат времени на передвижения.

4. Распределение транспортного спроса на перевозки грузов по территории города с целью уменьшения затрат денежных средств на передвижения.

20