2.2 Модели и алгоритмы анализа вариантов маршрутной сети

Основными задачами, которые должны быть решены в процессе анализа какого-либо варианта МС, являются (см. рисунок 2.1):

• моделирование распределения (нагружение) корреспонденций на маршруты;

• определение рационального типа и количества ПС на маршрутах (если они исходно не заданы);

• расчет используемых при анализе МС основных характеристик маршрутов и МС в целом.

Как уже отмечалось, решение этих задач носит итеративный характер, связанный с итеративной процедурой перераспределения пассажиропотоков, обусловленной тем, что это распределение зависит от такой характеристики путей передвижения, как время ожидания, а, следовательно, от количества ПС на маршруте и их вместимости, которые в свою очередь определяются опять же пассажиропотоком на маршруте.

При этом на первом шаге итерационного процесса, когда пассажиропотоки на маршрутах неизвестны, тип ПС на маршрутах и интервалы движения задают экспертно.

Реализация блока 5 включает расчет показателей качества и эффективности перевозок пассажиров для рассматриваемого варианта МС, по которым, собственно, и принимается решение о сравнительной эффективности различных вариантов МС.

Рассчитываются следующие показатели качества перевозок пассажиров, которые определяются при анализе МС:

Коэффициент пересадочности (), который определяется как

(2.7)

где – моделируемое количество поездок на МС ОПТ;

– моделируемое количество передвижений с использованием ОПТ.

Временные затраты пассажиров на передвижения, включая время на пешие перемещения по ТС (пешие переходы по ТС от узла начала передвижения (по матрице корреспонденций) до узла посадки в транспортное средство, либо пешие переходы от узла выхода из транспортного средства до узла назначения (по матрице корреспонденций), либо переход между узлами при пересадках, либо полностью пешие передвижения), время ожидания посадки в ПС, время пребывания в ПС во время поездки, время на пересадки;

Временные затраты пассажиров рассчитываются в процессе моделирования распределения корреспонденций на МС следующим образом:

• строятся деревья кратчайших путей (ДКП) на графе беспересадочных поездок (ГБП);

• для каждой корреспондирующей пары матрицы корреспонденций ММК определяются беспересадочные участки i,j;

• в соответствии с моделями распределения корреспонденций (2.31) - (2.37) рассчитываются - количество пассажиров, совершающих поездки изi в j m-м маршрутом -го вида транспорта (- пеший вид транспорта;m=0 - номер пешего маршрута );

• при этом, в соответствии с формулами (2.36), (2.37), рассчитывается время ожидания i, j, дляпассажиров, а также собственно время ездки поm-му маршруту

• в процессе перебора и i, j рассчитываются отдельно:

общее время ожидания- (2.8)

время ездки (собственно в ПС) – (2.9)

время пеших переходов при пересадке между узлами и полностью пеших передвижений -

для m=0 и , (2.9)

где - скорость пешехода;

время пеших переходов при пересадке с одного вида транспорта на другой в рамках одного транспортного узла

(2.10)

где - соответственно время пешего перехода в узле i и количество пассажиров, пребывающих из узла в узел i - м видом транспорта и следующих из i в j -м видом транспорта.

(2.11)

Рассчитываются также средние удельные показатели общего времени и всех его слагаемых на одно передвижение, на одну поездку, на одно транспортное передвижение (обратим внимание на то, что при моделировании распределения одной и той же ММК на разных вариантах МС, при одном и том же общем количестве передвижений, получается различное количество не только маршрутных поездок, но и различное количество передвижений с использованием ОПТ).

Уровень загрузки ПС относительно номинальной вместимости ПС (рассчитываются динамические коэффициенты использования вместимости для каждого маршрута () и в целом для МС ()):

(2.12)

(2.13)

(2.14)

(2.15)

где -фактический и возможный пассажирооборот на m-м маршруте;

- объем перевозок и средняя маршрутная дальность поездок;

-соответственно вместимость ПС, количество ПС, эксплуатационная скорость и среднее время работы ПС на маршруте.

- динамический коэффициент использования вместимости на m-ом маршруте соответственно в час пик и в час пик на лимитирующем перегоне;

- доля объемов перевозок соответственно в час пик и в час пик на лимитирующем перегоне.

- моделируемое количество пассажиров в час пик и на m-м маршруте.

Величины рассчитываются аналогично .

Интервалы движения на маршрутах , средний сетевой интервал, среднеарифметический интервал на маршрутах, интервал, средневзвешенный по объемам перевозок:

(216)

(2.17)

(2.18)

где - средняя эксплуатационная скорость всего ПС ОПТ;

(2.19)

- количество ПС в движении соответственно на m-м маршруте на ТС и на всей МС;

(2.20)

Показателями эффективности МС, которые рассчитываются для каждого варианта МС, являются следующие:

Количество ПС по видам транспорта и типам ПС (по вместимости: особо малой вместимости (ОМ), малой (М), средней (С), большой (Б) и особо большой (ОБ) вместимости) – смотри подраздел 2.6;

Динамические коэффициенты использования вместимости ПС (смотри выше); данные коэффициенты характеризуют как качество, так и эффективность перевозок;

Эксплуатационные расходы, которые оцениваются следующим образом:

(2.21)

где Д – количество будних дней в году (в расчетах принято 245);

- удельные (на километр пробега) эксплуатационные расходы j-го типа ПС, руб/км;

- средняя эксплуатационная скорость ПС j-го типа, км/ч;

- среднее время работы ПС j-го типа на линии, час;

- количество ПС j-го типа в движении на всей МС;

Стоимость ПС (К_ПС), которая рассчитывается по цене нового ПС

(2.22)

где - соответственно стоимость единицы и количество ПС j-го типа;

Приведенные затраты, оценка которых рассчитывается следующим образом:

, (2.23)

где - коэффициент эффективности капитальных вложений (в расчетах принимается равным 0,15).

По каждому варианту МС рассчитываются следующие виды передвижений:

общее количество передвижений - ;

количество передвижений на ОПТ – ;

количество пеших передвижений - .

Естественно .

Рассчитывается также структура передвижений по видам цепочек перемещений: и т.д. включая все возможные комбинации видов перемещений в передвижении, где- пешее перемещение,- перемещение на ОПТ (данная структура формируется на основе ДКП на ГБП (смотри подраздел 2.4) и матрицы корреспонденций ММК).

Рассчитываются объемы перевозок, средние маршрутные дальности поездок и пассажирооборот как по отдельным маршрутам, по всем видам транспорта, так и для МС в целом. В частности, средние маршрутные дальности поездок по видам транспорта и для МС в целом рассчитываются как величины, взвешенные по объемам перевозок на маршрутах:

(2.24)

Кроме этого рассчитываются такие показатели, как протяженность всех маршрутов ,маршрутный коэффициент , в том числе и по видам транспорта:

(2.25)

где - оборотная длинаm-го маршрута;

- длина ТС, по которой проходят маршруты ОПТ.

Рассчитываются коэффициенты непрямолинейности маршрутов и МС в целом, в том числе и по видам транспорта:

(2.26)

(2.27)

где - расстояние между ОП i и j соответственно по m-му маршруту и по кратчайшему по ТС пути.

Для более детального анализа моделируемой пересадочности на МС, кроме уже названного выше коэффициента пересадочности, рассчитываются коэффициенты пересадочности от каждого пассажирообразующего узла (т.е. от каждого ОП) во все другие ОП :

, (2.28)

где - соответственно моделируемое количество поездок и количество передвижений с использованием ОПТ от i-го ОП во все другие.

Рассчитывается также потенциально общее количество передвижений, которые потенциально могут быть реализованы без пересадок на рассматриваемой МС (это количество, как правило, отличается от моделируемого количества беспересадочных передвижений, т.к. для части пассажиров быстрее доехать до ОП назначения с пересадкой (пересадками), нежели ожидать ПС беспересадочного маршрута с большим интервалом).

Рассчитывается потенциальное количество пар ОП (узлов), которые имеют беспересадочные связи.

Для каждого маршрута также рассчитывается потенциальное количество пассажиров, которые потенциально могут без пересадок совершить свои передвижения на данном маршруте (провозные возможности маршрутов в данном случае не учитываются).

По каждому варианту МС осуществляется контроль ОП (узлов), которые оказываются не охваченными МС. При необходимости осуществляется корректировка МС.

Конечно же рассчитывается большое количество моделируемых показателей для каждого маршрута. Это такие показатели, как суточный объем перевозок , пассажирооборот , средняя маршрутная дальность поездок , пассажиронапряженность , потенциально возможное количество беспересадочных поездок , коэффициент сменяемости пассажиров за рейс , коэффициент неравномерности пассажиропотока по перегонам маршрута , коэффициенты использования вместимости , длина маршрута , интервал, эксплуатационная скорость , время оборота , коэффициент непрямолинейности маршрута , количество ПС , тип ПС на маршруте.

Расчет данных характеристик осуществляется по общепринятым формулам или приводится выше и не вызывает особых затруднений, поскольку основная часть необходимой для этих расчетов информации используется в моделях, реализующих распределение пассажиропотоков по маршрутам.

По каждому варианту МС рассчитываются также сравнительные данные по существующему и рассматриваемому вариантам МС об интенсивности движения ПС в час пик на конечных ОП, а также по наиболее загруженным узлам (ОП) и участкам ТС.